Смеси идеальных газов

Содержание

Введение…………………………………………………………….………………..	стр.
1. Параметры состояния рабочего тела…………………………………………….	стр.
2. Основные газовые законы……………………..………………............................	стр.
3. Смеси идеальных газов………………..………………………………………….	стр.
4. Теплоемкость газов……………….……………………...……….………………	стр.
5. Первый закон термодинамики…………..………….……………………………	стр.
6. Основные термодинамические процессы……………………………………….	стр.
7. Второй закон термодинамики……………………………………………………	стр.
8. Круговые процессы………………………………………………………………	стр.
9.Истечение газов и паров. Дросселирование………………………………	стр.
10. Пары. Водяной пар………………………………………………………………	стр.
11.Влажный воздух………………………………………………………………….	стр.
Заключение……………………………………………………………………………	стр.
Список использованных источников и литературы………………………………..	стр.
Приложения……………………………………………………………………………	стр.

 

 

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:

Р_о= Р_t (1 - 0,000172 t) (1.1)

где Р₀- показание прибора, приведенное к 0°С, мм рт. ст.;

Р_t- действительная высота ртутного столба при температуревоздуха t° С, мм рт. ст.;

0,000172 - коэффициент объемного расширения ртути.

Р_о = 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 = Р_о 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:

Р_абс = Р_атм + Р_изб (2.1)

где Р_атм— атмосферное или барометрическое давление, измеряемое

барометром;

Р_изб– избыточное давление, измеряемое манометром.

Так как барометр показал давление Р_о= 764 мм рт. ст. то:

Р_атм= Р_о 133,3 = 764 133,3 = 101841 Па = 1,018 бар;

Из этого следует, что:

Р_абс = 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 :

Р_абс V = m R T (2.3)

где Р_абс — 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:

R_воз= 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).

R_кисл= 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:

r_i (3.1)

 

гдеV_i— приведенные объемы (объем каждого компонента отнесен к давлению и температуре смеси) компонентов газов, входящих в смесь м³;

V_см.— общий объем газовой смеси, м³.

r_г.г.=

r_воз.=

2). Определим парциональные давления составляющих смеси:

Р_г.г. = Р_см r_г.г= 0,4Р_см

Р_воз.= Р_см r_воз.= 0,6Р_см

3).Найдем массы газов:

m = V ρ(3.2)

гдеρ- плотность газа, кг/м³, для воздуха ρ= 1,29 кг/м³

m_г.г. = V_г.г ρ_г.г= 1 1,2 = 1,2 кг

m_воз. = V_воз. ρ_воз.= 1,5 1,29 = 1,935 кг

m_см.=m_г.г.+ m_воз. = 3,135 кг

4). Уравнение состояния газов для произвольного количества выглядит так:

Р_абс V = m R T (3.3)

где Р_абс — 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.:

Р_атм= 101325 Па, Т= 273⁰ К

А также что: Р_абс= Р_атм , из этого следует что:

Дж/(кг·К)

 

Ответ: R_см=295Дж/(кг·К)

Р_г.г= 0,4Р_см

Р_воз= 0,6Р_см

 

 

Теплоемкость газов.

Задача № 75

Условие: Определить среднюю массовую теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении в пределах 0 - 825^оС, 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: С_p = 1,174 кДж/кг·К