 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Параметры состояния
Параметр состояния термодинамической системы - это такой ее показатель, изменение которого приводит к изменению состояния системы. При отсутствии силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) состояние однородной системы может быть однозначно определено тремя параметрами. К ним относятся: абсолютное давление, абсолютная температура и полный или удельный объем. Эти три параметра состояния называются термическими параметрами состояния.
Давление обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела с поверхностью и численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности тела по нормали к последней. В соответствии с молекулярно-кинетической теорией давление газа определяется соотношением
p = (2/3) n (mc2)/2, (1.1)
где n — число молекул в единице объема;
m — масса молекулы; с2 - средняя квадратическая скорость поступательного движения молекул.
В Международной системе единиц (СИ) давление выражается в паскалях (1Па =1Н/м2). Поскольку эта единица мала, удобнее использовать 1кПа = 1000Па и 1МПа = 106Па. Давление также можно измерять высотой столба жидкости (ртути, воды, спирта и др.), уравновешивающего давление газа (воздуха).
Для измерения атмосферного давления используются барометры. Измерение давления в различных устройствах производится с помощью манометров и вакуумметров.
Жидкостные и пружинные манометры измеряют избыточное давление, представляющее собой разность между полным или абсолютным давлением р измеряемой среды и атмосферным давлением ратм, т.е.
ризб =Р - Ратм .
Приборы для измерения давлений ниже атмосферного называются вакуумметрами; их показания дают значение разрежения (или вакуума):
рвак = ратм _ р,
т. е. избыток атмосферного давления над абсолютным. Следует отметить, что параметром состояния является абсолютное давление. Именно оно входит в термодинамические уравнения.
Температурой называется физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Понятие о температуре вытекает из следующего утверждения: если две системы находятся в тепловом контакте, то в случае неравенства их температур они будут обмениваться теплотой друг с другом, если же их температуры равны, то теплообмена не будет.
С точки зрения молекулярно-кинетических представлений температура есть мера интенсивности теплового движения молекул. Ее численное значение связано с величиной средней кинетической энергии молекул вещества:
mw2/2 = 3kBT/2, (1.2)
где kB — постоянная Больцмана, равная 1,380662·10-23 Дж/К. Температура T, определенная таким образом, называется абсолютной.
В системе СИ единицей температуры является Кельвин (К); на практике широко применяется градус Цельсия (°С). Соотношение между абсолютной Т и стоградусной t температурами имеет вид:
Т = t + 273,15.
Применяются шкалы Реомюра (R), стоградусная или Цельсия (С) и Фаренгейта (F).
Основные точки шкалы в табл. 1.1
Таблица 1.1
| ТЕМПЕРАТУРА | Шкала, град | ||
| R | C | F | |
| Точка плавления льда | |||
| Точка кипения воды при 760 мм.рт.ст. | |||
| 1° соответствует делению шкалы на равные части |
Формулы перевода градусов разных шкал:
t°С=5(t°F-32 °)/9=5 t°R/4;
t°F=32°+9 t°С/5=32°+9 t°R/4:
t°R=4 t°С/9=4(t°F-32 °)/9.
Термодинамическая или абсолютная шкала - °K или T0абс. Отсчёт по этой шкале ведётся от абсолютного нуля:
T0абс. = t°С+273°.
В промышленных и лабораторных условиях температуру измеряют с помощью жидкостных термометров, пирометров, термопар и других приборов.
Удельный объем v — это объем единицы массы вещества. Если однородное тело массой М занимает объем V, то по определению
v= V/М (1.3).
В системе СИ единица удельного объема 1 м3/кг. Между удельным объемом вещества и его плотность существует очевидное соотношение:
v = 1/ρ
Для сравнения величин, характеризующих системы в одинаковых состояниях, вводится понятие «нормальные физические условия»:
р = 760 мм рт.ст.= 101,325 кПа; T = 273,15 K.
В разных отраслях техники и разных странах вводят свои, несколько отличные от приведенных «нормальные условия», например, «технические» (р=735,6 мм рт. ст.= 98 кПа, t=15°C) или нормальные условия для оценки производительности компрессоров (р=101,325 кПа, t=20oС) и т. д.
ЗАДАЧИ
1.1. Давление воздуха, измеренное ртутным барометром, равно 765 мм рт.ст. при температуре t = 20 °С. Выразить это давление в паскалях.
1.2. Найти абсолютное давление пара в котле, если манометр показывает р=0,13 МПа, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В = 680 мм рт.ст. при t = 25 °С.
Рекомендации: Поскольку показание барометра получено при температуре ртути t = 25 °С, то необходимо привести его к 0 °С по формуле:
B0 = B · (1 - 0,000172 · t)
1.3. Какая высота водяного столба соответствует 10 Па?
1.4. Какая высота ртутного столба соответствует 100 кПа?
1.5. Определить абсолютное давление в конденсаторе паровой турбины, если показание присоединенного к нему ртутного вакуумметра равно 705 мм рт.ст., а показание ртутного барометра, приведенное к 0 °С В0 = 747 мм рт.ст. Температура воздуха в месте установки приборов t = 20 °С. Ответ дать в кПа.
ОБЩАЯ ЗАДАЧА -1. Показания манометра на газопроводе составляют р кгс/см2. Определить абсолютное давление газа в газопроводе в Па.
| Вариант | |||||||||||||||
| Давление р, кгс/см2 | 0,8 | 0,6 | 0,4 | 0,3 | |||||||||||
| Вариант | |||||||||||||||
| Давление р, кгс/см2 | 0,1 | 0,09 | 0,06 | 0,05 | 0,04 |
1.6. Присоединенный к газоходу парового котла тягомер показывает разрежение, равное 780 Па. Определить абсолютное давление дымовых газов, если показание барометра В = 760 мм рт.ст. при t = 0 °С.
1.7. Тягомер показывает разрежение в газоходе, равное 412 Па. Атмосферное давление по ртутному барометру В = 100925 Па при t = 15 °С. Определить абсолютное давление дымовых газов.
1.8. Плотность воздуха при определенных условиях равна 1,293 кг/м3. Определить удельный объем воздуха при этих условиях.
1.9. В сосуде объемом 0,9 м3 находится 1,5 кг окиси углерода. Определить удельный объем и плотность окиси углерода при указанных условиях.
1.10. Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм при t=0 °С. Определить это давление в барах и н/м2.
ОБЩАЯ ЗАДАЧА -2. Масса V м3 метана при определенных условиях составляет М кг. Определить плотность и удельный объем метана при этих условиях.
| Последняя цифра варианта | ||||||||||
| Объем V, м3 | ||||||||||
| Первая цифра варианта | ||||||||||
| Масса М, кг | 0,7 | 1,2 | 5,6 | 4,2 | 0,5 | 3,8 | 1,5 | 0,9 | 6,6 | 5,2 |
1.11. Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает 2,45 бар, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В=700 мм при t=20 °С.
1.12. Какой высоте водяного столба соответствует давление 1 кГ/м2?
1.13. Первой температурной шкалой была шкала, изобретенная Габриэлем Фаренгейтом в 1724 г. На ней были указаны три опорные точки: температура смеси воды, льда и поваренной соли (0F), температура тающего льда (32F) и температура тела человека (96F). Температура кипения воды при этом составляла 212F. Шкала Фаренгейта существует и поныне, например, в США пользуются только этой шкалой.
В 1730 году французский естествоиспытатель Рене Реомюр предложил свою шкалу. Опорная точка на этой шкале - температура таяния льда. Температура кипения воды по этой шкале составила 80R. В нашей стране термометрами Реомюра пользовались до 1869г.
В конечном итоге верх взяла шкала Андерса Цельсия, шведского профессора астрономии, предложенная им в 1742 г. Он остановился на двух опорных точках - температуре таяния льда (100) и температуре кипения воды (0). Вскоре известный ботаник Карл Линней поменял местами опорные точки, и термометр Цельсия приобрел привычный для нас вид.
Исходя из сказанного, вывести формулы пересчета температур по Реомюру и Фаренгейту в температуру по Цельсию и наоборот.
1.14. Определить нормальную температуру человеческого тела по шкале Фаренгейта.
1.15. Знаменитый американский писатель-фантаст Рэй Брэдбери написал роман «451о по Фаренгейту». Как поясняется в романе, данная величина представляет температуру воспламенения бумаги. Определить температуру воспламенения бумаги в градусах Цельсия.
1.16. В лекциях Чаплина В.М. по отоплению и вентиляции для 3-го курса Императорского Московского Технического Училища (1903 г.) приводятся следующие значения нормальных температур внутри помещений.
Выразить данные температуры в градусах Цельсия.
2. Уравнение состояния идеального газа
Для равновесной термодинамической системы существует функциональная связь между параметрами состояния, которая называется уравнением состояния. Опыт показывает, что удельный объем, температура и давление простейших систем, которыми являются газы, пары или жидкости, связаны термическим уравнением состояния вида:
f (Р, v, T) = 0.
Поскольку параметры взаимозависимы, то любой из них может быть однозначно выражен через два других:
Р = f 1 (v, T );
v = f 2(p, T );
T = f 3 (p, v).
Для идеального газа уравнение состояния получается следующим образом. Известно, что p = nkBT.
Рассмотрим 1 моль газа. Учитывая, что в нем содержится число молекул, равное числу Авогадро Na, получаем:
n = NA /V и (p V) / T = NAkB = const
Произведение констант NAk обозначают буквой R0 и называют универсальной газовой постоянной. Ее численное значение равно:
Ro = 8,31434 + 0,00035 Дж/(моль·К).
Окончательно получаем:
(p V) / T = Ro, или pV = RoT. (2.1)
Полученное соотношение обычно называют уравнением Клапейрона или Менделеева-Клапейрона, в котором:
р - абсолютное давление газа, измеренное в Па, V -объем, м3,
R0 - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К),
Т - абсолютная температура, К.
Если газ содержит v молей, то уравнение Клапейрона примет вид:
pV = vR0 T или pV = (M/μ) R0T, (2.2)
где М - масса газа, кг;
μ - его молярная масса, кг/моль.
В технической термодинамике предпочитают работать с удельными величинами, т.е. величинами, отнесенными к 1 кг газа. Поделив правую и левую части уравнения 2.2 на массу М, получим:
pV / M = R0T/ μ
Обозначим через R отношение
R = R0 / μ. (2.3)
Величина R получила название удельной газовой постоянной и измеряется в Дж/(кгК). В отличие от универсальной газовой постоянной R является постоянной только для данного вида газа и принимает различные значения для различных видов газов.
Окончательно получаем: pv = RT, (2.4)
где р- абсолютное давление газа, Па,
v - удельный объем, м3/кг,
R -удельная газовая постоянная, Дж/(кг-К),
Т - абсолютная температура, К.
Внимание! В уравнения 2.2, 2.4 можно подставлять только абсолютные значения давления и температуры. Все используемые величины должны быть переведены в систему СИ.
В таблице Менделеева (приложение 6) атомные массы приведены в граммах на моль. При подстановке в уравнения 2.2 - 2.4 молярная масса должна быть переведена в килограммы на моль.
ЗАДАЧИ
ОБЩАЯ ЗАДАЧА -1. Определить плотность и удельный объем газа при давлении Р и температуре t.
| Последняя цифра варианта | ||||||||||
| Газ | O2 | H2 | C2H6 | N2 | CH4 | C3H8 | CO | He | ||
| Давление Р, бар | ||||||||||
| Первая цифра варианта | ||||||||||
| Температура, t, °С |
2.1 Дымовые газы, образовавшиеся в топке парового котла, охлаждаются с 1200 до 250 °C. Во сколько раз уменьшается их объем, если давление в начале и конце газоходов одинаково?
2.2. В герметически закрытом цилиндре поршень может двигаться без трения. По одну сторону поршня помещается 1 кг СО2, а по другую сторону - то же количество C3H8. Определить отношение объемов справа и слева при равновесии.
2.3. Для автогенной сварки привезен баллон кислорода вместимостью 100 л. Найти массу этого кислорода, если его давление равно Р=11 МПа при температуре t=17°C. Давление барометрическое равно В= 0,1 МПа.
ОБЩАЯ ЗАДАЧА -2. Определить массу газа в сосуде с объемом V при температуре t. Давление газа по манометру равно Рм. Барометрическое давление В.
| Последняя цифра варианта | ||||||||||
| Газ | C3H8 | He | C2H6 | O2 | CO2 | CH4 | CO | N2 | H2S | H2 |
| Объем V, м3 | 3,1 | 3,5 | 1,6 | 7,3 | ||||||
| Давление по манометру Рм, бар | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,35 | 0,4 | 0,45 | 0,5 | 0,6 |
| Первая цифра варианта | ||||||||||
| Температура t, оС | ||||||||||
| Барометрическое давление B, мм.рт.ст |
2.4. 0,3695 кг газообразного органического вещества, формула которого СПНП, при температуре 127 °C и давление Рабс=720 мм рт.ст. имеют объем 0,164 м3. Определить химическую формулу и молярную массу этого вещества.
2.5. Воздуходувка должна нагнетать в печь V=500 нм3/мин воздуха. Атмосферный воздух имеет температуру t=30 °C и давление Р=100,9 кПа. На какое количество засасываемого воздуха (м3/мин) должна быть рассчитана воздуходувка, чтобы она могла обеспечить печь?
2.6. 546 м3 идеального газа нагреваются при постоянном давлении от 546 до 547 К. Определить приращение объема.
2.7. Какое количество воздуха в кг было израсходовано на пуск дизеля, если известно, что емкость пускового баллона V6=100 л, температура воздуха в баллоне перед пуском и после пуска равна t=20 °C. Давление воздуха в баллоне до пуска Ризб=2,3 МПа, после пуска Ризб =1,9 МПа.
2.8. По трубопроводу протекает 10 м3/с кислорода при температуре t =127°C и давлении 93,2 бар. Определить массовый расход газа в секунду.
ОБЩАЯ ЗАДАЧА -3. Расход природного газа в газопроводе составляет V нм3/ч. Температура газа t (оС), давление ризб (ат). Определить массовый расход газа (кг/ч) и фактический объемный расход газа при рабочих условиях (м3/ч).
| Последняя цифра варианта | ||||||||||
| Объемный расход V, тыс. нм3/ч | ||||||||||
| Температура t, оС | ||||||||||
| Первая цифра варианта | ||||||||||
| Давление р, ати | 0,5 | 20 0 | ,03 | 0,1 |
2.9. В цилиндре с подвижным поршнем находится кислород при t1=80°С и разрежении (вакууме), равном Рв=427 гПа (гекто - 102 Па). При постоянной температуре кислород сжимается до избыточного давления Ризб=1,2 МПа. Барометрическое давление равно В=993 гПа. Во сколько раз уменьшится объем кислорода?
2.10. Определить массу азота, содержащегося в баллоне емкостью 60 л, если давление азота по манометру равно 10,8 бар, а показание ртутного барометра В = 745 мм рт.ст. при температуре t = 25 °С.
2.11. В цилиндре диаметром 60 см содержится 0,41 м3 аргона при давлении 2,5 бар и температуре t=35 °С. До какой температуры должен нагреваться аргон при постоянном давлении, чтобы движущийся без трения поршень поднялся на 40 см?
2.12. Сжатый гелий в баллоне имеет температуру t = 15 °С и давление Р = 4,8 МПа. Во время пожара температура воздуха в баллоне поднялась до 450°С. Взорвется ли баллон, если известно, что при этой температуре он может выдержать давление не более 9,8 МПа.
2.13. Масса пустого баллона для кислорода емкостью 50 л равна 80 кг. Определить массу баллона после заполнения его кислородом при температуре t = 20 °С до давления 100 бар.
3. Смеси идеальных газов
Газовой смесью называется смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции. Основным законом, определяющим поведение газовой смеси, является закон Дальтона: полное давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений всех входящих в нее компонентов:
Р = Σinp (3.1)
Парциальное давление pi — давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.
Способы задания смеси. Состав газовой смеси может быть задан абсолютными (размерными) и относительными (безразмерными) величинами (таблица 3.1).
Таблица 3.1 - Способы задания состава газовой смеси
| Способы задания газовой смеси | |
| В абсолютных величинах | В относительных величинах |
| Массовые части Мi (кг) ΣinМi=Мсм | Массовые доли gi gi =Мi/Мсм, Σingi =1 |
| Объёмные части V i (м3), ΣinV i = Vсм | Объёмные доли ri, ri =V i/Vсм Σin ri=1 |
| Мольные части N i (моль) Σin N i = Nсм | Мольные доли ni, ni = N i / Nсм= ri, Σin ri=1 |
Массовой долей называется отношение массы отдельного компонента М i, к массе смеси Мсм:
gi = mi /mcm (3.2)
Очевидно, что M = Σin Mi и Σin gi = 1.
Массовые доли часто задаются в процентах. Например, для сухого воздуха gN2 = 77%; gO2 = 23%.
Объемная доля представляет собой отношение приведенного объема газа Vj, к полному объему смеси V:
r = V j /Vcм (3.3)
Приведенным называется объем, который занимал бы компонент газа, если бы его давление и температура равнялись давлению и температуре смеси.
Для вычисления приведенного объема запишем два уравнения состояния i-го компонента:
piV = MiRiT; (3.4)
pVi = MiRiT (3.5)
Первое уравнение относится к состоянию компонента газа в смеси, когда он имеет парциальное давление pi и занимает полный объем смеси, а второе уравнение — к приведенному состоянию, когда давление и температура компонента равны, как и для смеси, р и Т. Из уравнений следует, что:
Vi = Vpi/p. (3.6)
Просуммировав соотношение (3.6) для всех компонентов смеси, получим с учетом закона Дальтона
Σin vi = v,
Откуда Σin r i = 1.
Объемные доли также часто задаются в процентах. Для воздуха г02=21%, гN2 = 79%.
Мольные доли для задания состава газовой смеси, как правило, не используются, поскольку для газов они совпадают с объемными долями. Назовем мольной долей отношение количества молей Ni рассматриваемого компонента к общему количеству молей смеси N.
Пусть газовая смесь состоит из Ni молей первого компонента, N2 молей второго компонента и т. д. Число молей смеси n = Σni, а мольная доля компонента будет равна:
ni = Ni/N (3.7)
В соответствии с законом Авогадро объемы моля любого газа при одинаковых р и Т, в частности при температуре и давлении смеси, в идеально газовом состоянии одинаковы. Поэтому приведенный объем любого компонента может быть вычислен как произведение объема моля Vμ на число молей этого компонента, т. е.
Vi = Vμ Ni
а объем смеси — по формуле:
V = Vμ N.
Тогда Vi/V = ri = Ni/N,
и, следовательно, задание смесей идеальных газов мольными долями равно заданию ее объемными долями.
Кажущаяся молекулярная масса смеси.
При задании состава смеси массовыми долями:
μсм =МСм /NСм= МСм /ΣNi= МСм /Σ(Ni/μi)=1/ Σ(gi/μi)
При задании состава смеси объемными долями:
μсм =МСм /NСм= ΣМi /NСм= Σ(Ni μi)/ NСм=Σ(riμi) (3.9)
Газовая постоянная смеси газов определяется аналогично удельной газовой постоянной химически однородного газа (формула 2.4):
Rсм = R0 / μсм (3.10)
Соотношение между объемными и массовыми долями.
gi =Мi / Мсм =(Ni μi)/ (Nсм μсм)= (ri μi)/ μсм=(ri μi)/ Σ(riμi) (3.11)
ri = Vi / Vсм = Ni / Nсм =(Мi / μi) / Σ(Мi / μi) =(gi / μi) / Σ(gi μi) (3.12)
Вышеприведенные результаты суммированы в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Формулы для расчета газовых смесей
| Задание состава | Перевод из одного состава в другой | Плотность и удельный объем смеси | Кажущаяся молярная масса смеси | Удельная газовая постоянная смеси | Парциальное давление |
| Массовыми долями g1, g2,… gn | ri = (gi/μi)/Σ(gi/μi) | Vсм = Σ(gi/ρi) ρсм= 1/Σ(gi/ρi) | μсм =1/ Σ(gi/μi) | Rсм = Σgi Ri | рi = gi(μсм / μi)р |
| Объемными долями r1, r2,… rn | gi = (ri·μ i) / Σ(ri·μi) | Vсм= 1/Σ(riρi) ρсм= 1/Σ(riρi) | μсм = Σ(ri·μi) | Rсм = R0 / Σ(ri·μi) | рi =r iр |
Все уравнения и зависимости, полученные для идеальных газов, справедливы и для их смесей, если в них подставлять газовую постоянную, молекулярную массу и теплоемкость смеси.
Теплоёмкость смеси газов в зависимости от способа задания смеви:
ссм =g1с1+ g2 с2+…+ gnсn=Σni=1 giсi;
С см= r1С1+ r2 С2+…+ rnСn=Σni=1 rgiСi;
μ ссм = μ r1с1+ μ r2 с2+…+ μ rnсn=Σni=1 μ riсi,
где g1, g2,… gn –весовые доли компонентов смеси;
r1, r2,… rn –объёмные доли компонентов смеси.
Основные зависимости для газовых смесей приведены в таблице 3.3
Таблица 3.3
| Способ задания | В весовых долях g1, g2,… gn | В объёмных долях r1, r2,… rn |
| Удельный объём и вес | vсм =Σ(gi /γi) γсм =1/ vсм | vсм =1/Σ(ri /vi) γсм = Σ(ri·γi) |
| Средний или кажущийся молекулярный вес | μ см =1/Σ(gi / μ i) | μ см =Σ(ri ·μ i) |
| Выражение весовых долей через объёмные и объёмные через весовые | ri = (gi /μ i) / Σ(gi/μi) | gi = (ri ·μ i) / Σ(ri·μi) |
| Газовая постоянная | Rсм =Σ(gi ·R i) Или Rсм =848Σ(gi ·μi) | R см =1/ Σ(gi /R i) Или R см =848 /Σ(gi ·μi) |
| Парциальное давление | рi = gi(R i / R см)р | рi= ri Р |
Задачи
3.1. Анализ продуктов сгорания топлива показал следующий их состав: rC02 = 12,2; ro2 = 7,1; rсo =0,4; rN2 = 80,3. Определить массовый состав входящих в смесь газов.
3.2. Определить газовую постоянную, массовый состав газовой смеси и парциальные давления её составляющих, если объемный состав смеси следующий: СО =1,0 %; СО2 = 12,0 %; Н2О = 6,0 %; О2 = 7,0 %; N2 = 74,0 %, а общее давление её Р= 750 мм рт.ст.
3.3. Определить удельную газовую постоянную, плотность при нормальных условиях и объемный состав смеси, если массовый ее состав следующий: Н2 = 8,4 %; СН4 = 48,7 %; С2Н4 = 6,9 %; СО =17,0 %; СО2 = 7,6 %; О2 = 4,7 %; N2 = 6,7 %.
3.4. В 1 м3 сухого воздуха содержится примерно 0,21 м3 кислорода и 0,79 м3 азота. Определить массовый состав воздуха, кажущуюся молярную массу, его газовую постоянную и парциальные давления кислорода и азота, если давление воздуха составляет 780 мм.рт.ст.
3.5. Смесь газов состоит из водорода и оксида углерода. Массовая доля водорода равна 0,67 %. Найти газовую постоянную смеси и ее удельный объем при нормальных условиях.
3.6. Газ коксовых печей имеет следующий объемный состав: Н2 = 57,0 %; СН4 = 23,0 %; СО = 6,0 %; СО2 = 2,0 %; N = 12,0 %. Определить кажущуюся молярную массу, массовые доли, удельную газовую постоянную, плотность и парциальные давления при t = 15 °C и давлении Р = 1,0 бар.
3.7. Генераторный газ имеет следующий объемный состав: Н2 = 7,0 %; СН4 = 2,0 %; СО = 27,6 %; СО2 = 4,8 %; N2 = 58,6 %. Определить массовые доли, кажущуюся молярную массу, удельную газовую постоянную, плотность и парциальные давления при t = 15 °C и давлении Р = 0,1 МПа.
3.8. Газовая смесь состоит из кислорода и азота. Объемный состав смеси: rO2=0,2; rN2=0,8. Смесь заключена в баллоне емкостью 400 л, при давлении Рабс = 0,8 МПа и температуре t=27 °C. Найти массу этой смеси.
3.9. Объемный состав сухих продуктов сгорания топлива следующий: СО2 = 12,3 %; О2 = 7,2 %; N2 = 80,5 %. Найти кажущуюся молярную массу и газовую постоянную, а также плотность и удельный объем продуктов сгорания при В = 100 кПа и t = 800 °C.
3.10. Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа Рео2 =1,2 бар, а давление смеси равно pCM =3,0 бар.
ОБЩАЯ ЗАДАЧА - 1. Какое давление нужно создать, чтобы газовая смесь массой m кг при температуре t занимала объем, равный V?
| Последняя цифра варианта | ||||||||||
| Состав газа, об.%: | ||||||||||
| Н2 | ||||||||||
| О2 | ||||||||||
| СО2 | - | |||||||||
| N2 | ||||||||||
| Объем V, м3 | ||||||||||
| Первая цифра варианта | ||||||||||
| Масса m, кг | ||||||||||
| Температура t, оС, |
ОБЩАЯ ЗАДАЧА – 2.. В резервуаре емкостью V м3 находится коксовый газ при давлении р1 и температуре t1. После израсходования некоторого количества газа давление его понизилось до р2, а температура упала до t2. Определить массу израсходованного коксового газа.
| Последняя цифра варианта | ||||||||||
| Объемный состав газа: Н2 СН4 СО СО2 N2 | 0,46 0,32 0,15 - 0,07 | 0,52 0,23 0,09 0,05 0,11 | 0,60 0,24 0,11 0,04 0,01 | 0,41 0,35 0,18 0,01 0,05 | 0,48 0,26 0,14 0,09 0,03 | 0,53 0,27 0,12 0,05 0,03 | 0,56 0,22 0,08 0,10 0,04 | 0,47 0,31 0,16 0,02 0,04 | 0,55 0,24 0,12 0,05 0,04 | 0,39 0,35 0,14 0,07 0,05 |
| Объем резервуара V, м3 | ||||||||||
| Первая цифра варианта | ||||||||||
| Давление, бар, р1 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
| р2 | 0,5 | 0,7 | 1,2 | 1,5 | 1,4 | 2,4 | 0,8 | 4,1 | ||
| Температура, оС, t1 | ||||||||||
| t2 |
3.11.. Найти газовую постоянную смеси газов, состоящей по весу из 6,67 % водорода и 93,33 % оксида углерода.
3.12. Генераторный газ состоит из следующих объемных частей: Н2 =18,0 %; СО = 24,0 %; СО2 = 6,0 %; N = 52,0 %. Определить удельную газовую постоянную смеси и массовый состав входящих в смесь газов.
3.13. Газовая смесь имеет следующий массовый состав: СО2 = 12,0 %; О2 = 8,0 %; N2 = 80,0 %. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы плотность её составляла р = 1,6 кг/м3.
ОБЩАЯ ЗАДАЧА – 3. Из дымовой трубы выбрасываются уходящие газы со скоростью w м/с. Диаметр устья трубы Этр м. Температура газов t,- оС. Давление в потоке газов на выходе Рг кПа. Определить массовый расход дымовых газов.
| Последняя цифра варианта | ||||||||||
| Состав газа, об. %: СО2 О2 Н2О N2 | ||||||||||
| Диаметр DTP, м | 1,2 | 1,5 | 1,8 | 1,7 | 2,0 | 1,4 | 1,1 | 1,3 | 1,6 | 1,9 |
| Скорость w, м/с | ||||||||||
| Первая цифра варианта | ||||||||||
| Рг, кПа | ||||||||||
| tг, оС, |
ОБЩАЯ ЗАДАЧА – 4. Расход водородсодержащего газа (ВСГ), выходящего с комплекса гидрокрекинга составляет V нм3/ч. Температура ВСГ: t оС, давление: P. Определить массовый расход ВСГ и объемный расход при рабочих условиях.
| Последняя цифра варианта | ||||||||||
| Состав газа, масс.%: Н2 СО N2 | ||||||||||
| Объемный расход V, тыс.нм3/ч | ||||||||||
| Первая цифра варианта | ||||||||||
| Давление Р, ати | ||||||||||
| Температура t, оС, |
Поиск по сайту: