ГАЗОВЫЕ СМЕСИ Условия задания. Сосуд разделен адиабатной перегородкой на четыре части, в каждой из которых содержатся различные газы. После того, как перегородка убрана, происходит так

ГАЗОВЫЕ СМЕСИ
Условия задания. Сосуд разделен адиабатной перегородкой на четыре части, в каждой из которых содержатся различные газы. После того, как перегородка убрана, происходит так называемое смешение в объеме без теплообмена с окружающей средой. Состояния газов до смешения характеризуются следующими параметрами: массой mi, кг; объемом Vi0, м3; температурой ti0, 0C (i=1,2,3,4), которые приведены в таблице исходных данных в соответствии с номером варианта.
Необходимо определить:
Температуру смеси после завершения процесса смешения tсм,0С.
Давление смеси pсм, МПа.
Газовую постоянную смеси Rсм, кДж/(кг.К).
Среднюю молярную массу смеси (см, кг/кмоль.
Объемные доли компонентов смеси ri.
Мольные доли компонентов смеси xi.
Парциальные давления компонентов смеси pi, МПа.
Парциальные объемы компонентов смеси Vi, м3.
Истинную молярную теплоемкость смеси при p=const для температуры смеси, которая устанавливается после окончания процесса смешения (cp, кДж/(кмоль.К).
Истинную объемную теплоемкость смеси при p=const и нормальных условиях для температуры смеси cp’, кДж/(м3.К).
Истинную массовую теплоемкость смеси при p=const для температуры смеси cp, кДж/(кг.К).
Количество теплоты, отводимое от 3 кмолей смеси для охлаждения ее при p=const от температуры смеси до 300К.
Количество теплоты, отводимое от 4 м3 (н.ф.у.) смеси для охлаждения ее при p=const от температуры смеси до 300К.
Количество теплоты, отводимое от 5 кг смеси для охлаждения ее при p=const от температуры смеси до 300К.

Методические указания

Считать компоненты смеси идеальными газами.
При определении истинной или средней теплоемкостей по таблицам Приложения [1] пользоваться линейной интерполяцией.
Температуру смеси после окончания процесса смешения следует определять методом последовательных приближений.
Начальное приближение для температуры смеси можно вычислить, полагая теплоемкости компонентов смеси равными друг другу по следующей формуле
13EMBED Unknown1415 .

Точность определения температуры смеси должна быть не менее 10С.
При выполнении каждого пункта задания сохранить приведенную выше нумерацию.
Использовать Международную систему единиц измерения (СИ).
Теоретические основы технической термодинамики, необходимые для выполнения задания, находятся в учебнике [2].

13 EMBED Equation.DSMT4 1415Краткие методические указания к выполнению ДЗ 1 по термодинамике.


Находим среднюю молярную теплоемкость при p=const газов до смешения, используя таблицу. Чтобы найти ее при v=const, воспользуемся уравнением Майера.

13 EMBED Equation.3 1415

После нахождения температуры смеси в начальном приближении используем уравнение теплового баланса для определения 13 EMBED Equation.3 1415 в последующих приближениях:

13 EMBED Equation.3 1415,
где

13 EMBED Equation.3 1415.

Подставляя, получим:

13 EMBED Equation.3 1415

В случае использования молярной теплоемкости находим количество вещества13 EMBED Equation.3 1415:

13 EMBED Equation.3 1415
Находим температуру нулевого приближения.

13 EMBED Equation.DSMT4 1415


Считаем энергию до смешения:

13 EMBED Equation.3 1415


Первое приближение:

13 EMBED Equation.DSMT4 141513 EMBED Equation.DSMT4 1415

Второе приближение:

13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Третье приближение:

13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Расчет температуры смеси ведется до тех пор, пока разность между двумя соседними приближениями не составляет менее 10С.

Находим давление смеси из уравнения состояния смеси идеальных газов:

13 EMBED Equation.3 1415

Находим газовую постоянную смеси:

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415 , 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415

Определяем относительную молярную (кажущуюся) массу смеси:

13 EMBED Equation.3 1415

Находим объемные доли компонентов

13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415

Мольные доли компонентов смеси:

13 EMBED Equation.3 1415

Определяем парциальные давления компонентов смеси:

13 EMBED Equation.3 1415

Парциальные объемы компонентов:

13 EMBED Equation.3 1415

Истинная молярная теплоемкость смеси при p=const для температуры смеси, которая устанавливается после окончания процесса смешения:

13 EMBED Equation.3 1415

Истинная объемная теплоемкость смеси при p=const и нормальных физических условиях для температуры смеси:

13 EMBED Equation.3 1415 , где 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 - объем 1 кмоля идеального газа при н.ф.у.

Истинная массовая теплоемкость смеси при p=const для температуры смеси:

13 EMBED Equation.3 1415

Количество теплоты, отводимое от смеси для охлаждения ее при p=const от температуры смеси до Т (через средние теплоемкости):

13 EMBED Equation.3 1415

Количество теплоты, которое необходимо отвести от V смеси при p=const для ее охлаждения до Т:

13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415

Количество теплоты, которое необходимо отвести от m смеси при p=const для ее охлаждения до Т:

13 EMBED Equation.3 1415


Исходные данные

N
вар.
Комп.
смеси
mi,
кг
Vi0,
м3
ti0,
0C
N
вар.
Комп.
смеси
mi,
кг
Vi0,
м3
ti0,
0C

1
O2
N2
H2
CO
10
5
30
15
1,5
1,0
2,5
3,0
100
200
800
1000
2
N2
H2
CO
CO2
10
5
30
15
1,5
1,0
2,5
3,0
100
200
800
1000

3
H2
CO
CO2
SO2
10
5
30
15
1,5
1,0
2,5
3,0
100
200
800
1000
4
CO
CO2
SO2
H2O
10
5
30
15
1,5
1,0
2,5
3,0
100
200
800
1000

5
O2
CO2
SO2
H2O
16
11
6
31
3,2
1,7
1,2
2,7
1020
120
220
820
6
O2
N2
SO2
H2O
31
16
11
6
2,7
3,2
1,7
1,2
820
1020
120
220

7
O2
N2
H2
H2O
6
31
16
11
1,2
2,7
3,2
1,7
220
820
1020
120
8
O2
N2
H2
CO
11
6
31
16
1,7
1,2
2,7
3,2
120
220
820
1020

9
N2
H2
CO
CO2
12
7
32
17
1,9
1,4
2,9
3,4
140
240
840
1040
10
H2
CO
CO2
SO2
12
7
32
17
1,9
1,4
2,9
3,4
140
240
840
1040

11
CO
CO2
SO2
H2O
12
7
32
17
1,9
1,4
2,9
3,4
140
240
840
1040
12
O2
CO2
SO2
H2O
17
12
7
32
3,4
1,9
1,4
2,9
1040
140
240
840

13
O2
N2
SO2
H2O
33
18
13
8
3,1
3,6
2,1
1,6
860
1060
160
260
14
O2
N2
H2
H2O
8
33
18
13
1,6
3,1
3,6
2,1
260
860
1060
160

15
O2
N2
H2
CO
13
8
33
18
2,1
1,6
3,1
3,6
160
260
860
1060
16
N2
H2
CO
CO2
13
8
33
18
2,1
1,6
3,1
3,6
160
260
860
1060

17
H2
CO
CO2
SO2
14
9
34
19
2,3
1,8
3,3
3,8
180
280
880
1080
18
CO
CO2
SO2
H2O
14
9
34
19
2,3
1,8
3,3
3,8
180
280
880
1080


Исходные данные


N
вар.
Комп.
смеси
mi,
кг
Vi0,
м3
ti0,
0C
N
вар.
Комп.
смеси
mi,
кг
Vi0,
м3
ti0,
0C

19
O2
CO2
SO2
H2O
19
14
9
34
3,8
2,3
1,8
3,3
1080
180
280
880
20
O2
N2
SO2
H2O
34
19
14
9
3,3
3,8
2,3
1,8
880
1080
180
280

21
O2
N2
H2
H2O
10
35
20
15
2,0
3,5
4,0
2,5
300
900
1100
200
22
O2
N2
H2
CO
15
10
35
20
2,5
2,0
3,5
4,0
200
300
900
1100

23
N2
H2
CO
CO2
15
10
35
20
2,5
2,0
3,5
4,0
200
300
900
1100
24
H2
CO
CO2
SO2
15
10
35
20
2,5
2,0
3,5
4,0
200
300
900
1100

25
CO
CO2
SO2
H2O
16
11
36
21
2,7
2,2
3,7
4,2
220
320
920
1120
26
O2
CO2
SO2
H2O
21
16
11
36
4,2
2,7
2,2
3,7
1120
220
320
920



Список литературы
Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена: Учеб. пособие для энергомашиностроит. спец. вузов / В.Н.Афанасьев, С.И.Исаев, И.А.Кожинов и др.; Под ред. В.И.Крутова и Г.Б.Петражицкого. – М.: Высш. шк., 1986. – 383 с.
Техническая термодинамика: Учеб. для машиностроит. спец. вузов / В.И.Крутов, С.И.Исаев, И.А.Кожинов и др..; Под ред. В.И.Крутова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1991. – 384 с.













Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 4415198
    Размер файла: 134 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий