Смеси идеальных газов
12 Содержание
Введение Теплотехника — общетехническая наука, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принцип действия и конструктивные особенности тепло- и парогенераторов тепловых машин, агрегатов и устройств. Теоретическими разделами теплотехники, в которых исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии, а также процессы распространения теплоты являются техническая термодинамика и теория теплообмена. В развитии теплотехники и её теоретических основ большая заслуга принадлежит российским учёным. Д. И. Менделеев провёл фундаментальные работы по общей теории теплоёмкостей и установил существование для каждого вещества критической температуры. М. В. Ломоносов создал основы молекулярно-кинетической теории вещества и установил взаимосвязь между тепловой и механической энергией.
Параметры состояния рабочего тела. Задача № 4 Условие: Давление воздуха, измеренное ртутным барометром, равно 765 мм при температуре ртути 20°С. Выразить давление в барах. Решение: 1). Показание барометра получено при температуре t = 20°С. Это показание необходимо привести к 0 ºС по уравнению: Ро= Рt (1 - 0,000172 t) (1.1) где Р0- показание прибора, приведенное к 0°С, мм рт. ст.; Рt- действительная высота ртутного столба при температуревоздуха t° С, мм рт. ст.; 0,000172 - коэффициент объемного расширения ртути. Ро = 765 (1 - 0,000172 20) = 764,996 мм рт. ст. 2). Зная, что 1 мм рт. ст. = 133,3 Па, определим давление воздуха в барах: Р = Ро 133,3 = 764,996 133,3 = 101974 Па = 1,02 бар
Ответ: Р= 1,02 бар
Основные газовые законы. Задача № 39 Условие: В цилиндрическом сосуде, имеющем внутренний диаметр 0,6 м и высоту 2,4 м, находится воздух при температуре 18°С. Давление воздуха составляет 7,65 бар. Барометрическое давление (приведенное к нулю) равно 764 мм рт. ст. Определить массу воздуха в сосуде. Решение: 1). Определим абсолютное давление действующее в сосуде по формуле: Рабс = Ратм + Ризб (2.1) где Ратм— атмосферное или барометрическое давление, измеряемое барометром; Ризб– избыточное давление, измеряемое манометром. Так как барометр показал давление Ро= 764 мм рт. ст. то: Ратм= Ро 133,3 = 764 133,3 = 101841 Па = 1,018 бар; Из этого следует, что: Рабс = 1,018 + 7,65 = 8,668 бар 2). Для дальнейшего решения задачи необходимо найти объем сосуда: = 0,67 м3 (2.2) 3). Характеристическое уравнение для газа : Рабс V = m R T (2.3) где Рабс — абсолютное давление газа, Па; V — объем газа, м3; m — масса газа, кг; R — газовая постоянная, Дж/(кг・К). Значение газовой постоянной берем из таблицы (приложение А). Получаем: Rвоз= 287 Дж/(кг·К) Следовательно, преобразив формулу (2.3) мы можем найти массу воздуха в сосуде:
Ответ: m= 6,95 кг Задача № 55 Условие:По трубопроводу протекает 10 м3/с кислорода притемпературе 127°С и давлении 4 бар. Определить массовый расходгаза в секунду. Решение: 1).Для нахождения массы кислорода протекающей через трубопровод воспользуемся преобразованной формулой (2.3): Значение газовой постоянной для кислорода берем из таблицы (приложение А). Rкисл= 259,8 Дж/(кг·К) Получаем: Соответственно массовый расход газа за 1 секунду будет равен: G = 38,4 кг/с Ответ: G = 38,4 кг/с
Смеси идеальных газов. Задача № 60 Условие: Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из1 м3генераторного газа и 1,5 м3воздуха, взятых при нормальных условиях, и найти парциальные давления составляющих смеси. Плотность генераторного газа принять равной 1,2 кг/м3. Решение: 1). Определим объемные доли газов по формуле: ri (3.1)
гдеVi— приведенные объемы (объем каждого компонента отнесен к давлению и температуре смеси) компонентов газов, входящих в смесь м3; Vсм.— общий объем газовой смеси, м3. rг.г.= rвоз.= 2). Определим парциональные давления составляющих смеси: Рг.г. = Рсм rг.г= 0,4Рсм Рвоз.= Рсм rвоз.= 0,6Рсм 3).Найдем массы газов: m = V ρ(3.2) гдеρ- плотность газа, кг/м3, для воздуха ρ= 1,29 кг/м3 mг.г. = Vг.г ρг.г= 1 1,2 = 1,2 кг mвоз. = Vвоз. ρвоз.= 1,5 1,29 = 1,935 кг mсм.=mг.г.+ mвоз. = 3,135 кг 4). Уравнение состояния газов для произвольного количества выглядит так: Рабс V = m R T (3.3) где Рабс — абсолютное давление газа, Па; V — объем газа, м3; m — масса газа, кг; R — газовая постоянная, Дж/(кг・К). Выразим из формулы (3.3) газовую постоянную: (3.4) Мы знаем, что смесь газов находится в нормальных условиях т.е.: Ратм= 101325 Па, Т= 2730 К А также что: Рабс= Ратм , из этого следует что: Дж/(кг·К)
Ответ: Rсм=295Дж/(кг·К) Рг.г= 0,4Рсм Рвоз= 0,6Рсм
Теплоемкость газов. Задача № 75 Условие: Определить среднюю массовую теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении в пределах 0 - 825оС, считая зависимость от температуры нелинейной. Решение: 1). Среднюю массовую теплоемкость газа при постоянном давлении можно определить по формуле: (4.1) гдеС - средняя массовая теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении при температуре 8250 С; С = 1,0852 кДж/кг·К С - средняя массовая теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении при температуре 00 С; С = 0,8148 кДж/кг·К = 1,174 кДж/кг·К Ответ: Сp = 1,174 кДж/кг·К
12
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (6500)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |