|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Задача № 2. Объёмный состав горючего газа: rСО = 11%; r Н2 = 47% ; rСН4 = 30%; rС2Н4 = 5%; rСО2 = 4%; rN2Раздел 1. Термодинамика. Задача № 1. Объёмный состав горючего газа: rСО = 11%; r Н 2 = 47%; rСН4 = 30%; rС2Н4 = 5%; rСО2 = 4%; rN2 = 4%. Определить кажущуюся мольную массу, плотность, удельный объем при нормальных условиях, массовую газовую постоянную R,парциальное давление метана в процентах и массовые доли содержания компонентов.
Найти: μсм.; (ρсм.)н.; υсм.; R см.; pСН4; gСО ; gН2 ; g С2Н4 ; g СН4 ; g N2; g СО2 –?
Решение: 1) Молекулярная масса смеси μсм = ∑ rіμі = rco μСО+ rco μ Н2 + rco μСН4 + rco μС2Н4 + rco μСО2 + rco μN2 = 0,11 · 28 + 0,47 · 2 + 0,30 · 16 + 0,05 · 28 + 0,04 · 44 + 0,04 · 28 = = 3,08 + 0,94 + 4,8 + 1,4 + 1,12 = 11,34 кг/кмоль
2) Плотность каждого газа составляет ρі = μі /22,4 ρСО = 28÷22,4=1,25 кг/м3 ρ Н2 = 2 ÷22,4=0,09 кг/м3 ρ СН4 = 16÷22,4=0,71 кг/м3 ρ С2Н4 = 28÷22,4=1,25 кг/м3 ρ СО2 = 44÷22,4=1,96 кг/м3 ρ СО2 = 28÷22,4=1,25 кг/м3 (ρсм.)н = ∑ ρі · gі ρсм. = μсм /22,4 ρсм. = 11,34÷ 22,4=0,506 кг/м3
3) Удельный объем при нормальних физических условиях составляет
υсм = 1/ρсм = 1/0,506 = 1,976 м3/кг
4) Газовая постоянная смеси
R см = μ R/ μсм = 8314 /11,34 = 733,16 Дж/(кг·К)
5) Парциальное давление метана в процентах: pСН4 = rСН4pсм .= 0,30 р = 30%
6) Массовая доля каждого из компонентов: gі = rі (μі / μсм) gСО = 0,11(28 / 11,34) = 0,27 gН2 = 0,47 (2 / 11,34) = 0,083 g СН4 = 0,30 (16 / 11,34) = 0,423 g С2Н4 = 0,05 (28 / 11,34) = 0,123 g СО2 = 0,04 (44 / 11,34) = 0,155 g N2 = 0,04 (28 / 11,34) = 0,099
Ответ : μсм .= 11,34 г/моль; (ρсм.)н. = 0,506 кг/м3; υсм = 1,976 м3/кг; R см = 733,16 Дж/(кг·К) или 0,733 кДж/(кг·К); pСН4 = 30%; gСО = 0,27; gН2 = 0,083; g СН4 = 0,423; g С2Н4 = 0,123; g СО2 = 0,155; g N2 = 0,099.
Задача № 2. Воздух в количестве 1 кг последовательно меняет свое состояние следу-ющим образом (см. рис.): сначала, имея параметры р1 = 0,26 МПа и t1 = 40°С, изобарно расширяется до объема υ2=2,80 υ1,затем адиабатно сжимается до состояния при р3 = 2МПа и, наконец, изотермически расширяется до υ4=υ2. Определить недостающие параметры во всех характерных точках процессов, подведенную или отведенную теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии, а также работу расширения (сжатия) в каждом процессе. Проверить уравнение первого закона термодинамики для совокупности процессов. Теплоемкости сри сυ считать не зависящими от температуры и для их расчета применить молекулярно-кинетическую теорию.
Найти: ср; сυ; рі; Vі; tі; q; ∆u; ∆hі; ιі -? Решение: Rвозд . = 8314 / μ Rвозд . = 8314 / 29 = 286,7 Дж/(кг·К) ср = (k / k-1) R, где k = 1,4 ср = (1,4 / 1,4-1) 286,7 = 1003,45 Дж/(кг·К) ср = 1 / (k-1) R = 1/(1,4-1) 286,7 = 716,75 Дж/(кг· К)
Параметры в точке 1 Из уравнения состояния р1v1= RТ1 уделный объем равен v1 = RТ1/ р1 = 286,7 · 313,15/(2,6· 106) = 0,345 м3/кг внутреняя энергия u1= сυ Т1 = 716,75 · 313,15 = 224,45 кДж/кг энтальпия h1 = ср Т1 = 1003,45 · 313,15 = 314,23 кДж/кг
Параметры в точке 2 р1 = р2 = 0,26 МПа υ 2 = 2,80 · 0,345 = 0,97 м3/кг Т2 = (р2υ 2 ) / R =(0,26 · 106 · 0,97) / 286,7 = 880 К = 605 °С ∆t = t2 – t1 = 605 – 40 = 565 °С u2 = сυ Т2 = 716,75 · 880 = 631 кДж/кг h2 = ср Т2 = 1003,45 · 880 = 883,036 кДж/кг ∆h = ср ∆Т = 1003,45 · 565 = 566949,25 = 566,9 кДж/кг Параметры в точке 3 показатель адиабаты k = ср / сυ = 1003,45 / 716,75 = 1,4 Так как Т2 / Т3 = (p3 / p2)(k-1) / k то: Т3 = Т2 (p2 / p3)(k-1) / k Т3 = 880 / (0,26/2)(1,4 -1) / 1,4 = 1895 К = 1620 °С υ 3 = (Т3 R) / p3 = (1895 · 286,7) / (2 · 106 ) = 0,27 м3/кг u3 = сυ Т3 = 0,716 · 1895 = 1356,8 кДж/кг h3 = ср Т3 = 1003,45 · 1895 = 1901,44 кДж/кг Параметры в точке 4 υ4 = υ2 = 0,97 м3/кг Так как Т = const, тогда k = 1 p3 / p4 = υ 4 / υ 3 p4 = (υ 3 / υ 4) p3 = (0,27 / 0,97) · 2 = 0,5567 МПа Т4 = (p4 υ 4) / R = 1895 К = 1620 °С u4 = u3 = 1356,8 кДж/кг h4 = h3 = 1901,44 кДж/кг Процесс 1 – 2: Изменение внутренней энергии ∆ u1-2 = u2 – u1 = 631 – 224,45 = 406,55 кДж/кг подведенная теплота q1-2 = ∆ h1-2 + ιтехн. , где ιтехн = 0 q1-2 = ∆ h1-2 = 883,036 – 314,23 = 568,8 кДж/кг работа изменения объема ι1-2 = ∫ рdυ = р (υ 2 – υ 1) = 0,26 (0,97 – 0,345) = 162,5 кДж/кг
Процесс 2 – 3: ∆ u2-3 = u3 – u2 = 1356,8 – 631 = 725,8 кДж/кг ∆ h = ср ∆Т = 1003,45 (1620 – 605) = 1018501,7 Дж/кг = 1018,5 кДж/кг q2-3 = 0, тогда ι техн. 2-3 = – (h3 – h2) техническая работа ι техн. 2-3 = 883,036 – 1901,44 = –1018,4 кДж/кг работа изменения объема ι = ι техн / k = –1018,4 / 1,4 = –727,4 кДж/кг Процесс 3 – 4: подведенная теплота q3-4 = ι техн. q = ι = RТln (p3/ p4) = 286,7 · 1895 ln (2/0,5567) = 1951846 Дж/кг = 1951,8 кДж/к г ∆ u3-4 = сυ ∆Т = 0 ∆ h3-4 = ср ∆Т = 0 Ответ: Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.01 сек.) |