Расчет параметров газовой смеси



Дата22.12.2017
өлшемі151.03 Kb.


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

(национальный исследовательский университет)»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Термодинамика

Кафедра Э-6, «Теплофизика»

(срок сдачи - 9 неделя)

Условие. 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:


  1. Температуру смеси после завершения процесса смешения tсм, 0С.

  2. Давление смеси pсм, МПа.

  3. Газовую постоянную смеси Rсм, .

  4. Среднюю молярную массу смеси см, кг/кмоль.

  5. Объемные доли компонентов смеси ri.

  6. Мольные доли компонентов смеси xi.

  7. Парциальные давления компонентов смеси pi, МПа.

  8. Парциальные объемы компонентов смеси Vi, м3.

  9. Истинную молярную теплоемкость смеси при p=const для температуры смеси, которая устанавливается после окончания процесса смешения cp, .

  10. Истинную объемную теплоемкость смеси при p=const и нормальных условиях для температуры смеси cp, .

  11. Истинную массовую теплоемкость смеси при p=const для температуры смеси cp, .

  12. Количество теплоты, отводимое от 3 кмолей смеси для охлаждения ее при p=const от температуры смеси до 300 К.

  13. Количество теплоты, отводимое от 5 м3 смеси для охлаждения ее при p=const от температуры смеси до 300 К.

  14. Количество теплоты, отводимое от 7 кг смеси для охлаждения ее при p=const от температуры смеси до 300 К.

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


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


27

O2

N2

SO2



H2O

36

21

16



11

3,7

4,2


2,7

2,2


920

1120


220

320


28

O2

CO2


H2

H2O


11

36

21



16

2,2

3,7


4,2

2,7


320

920


1120

220


29

O2

N2

H2



CO

17

12

37



22

2,9

2,4


3,9

4,4


240

340


940

1140


30

N2

H2

CO



CO2

17

12

37



22

2,9

2,4


3,9

4,4


240

340


940

1140

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



.
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].


Краткие методические указания к выполнению ДЗ 1 по термодинамике.



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



После нахождения температуры смеси в начальном приближении используем уравнение теплового баланса для определения в последующих приближениях:
,

где
.


Подставляя, получим:

В случае использования молярной теплоемкости находим количество вещества:

Находим температуру нулевого приближения.



Считаем энергию до смешения:

Первое приближение:



Второе приближение:

Третье приближение:


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




  1. Находим давление смеси из уравнения состояния смеси идеальных газов:





  1. Находим газовую постоянную смеси:




,



  1. Определяем относительную молярную (кажущуюся) массу смеси:





  1. Находим объемные доли компонентов





  1. Мольные доли компонентов смеси:





  1. Определяем парциальные давления компонентов смеси:





  1. Парциальные объемы компонентов:





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





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


, где - объем 1 кмоля идеального газа при н.ф.у.


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





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





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


,


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


Список литературы:





  1. 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.

  2. 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.





Достарыңызбен бөлісу:


©stom.tilimen.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет