Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Термодинамика.rtf
Скачиваний:
433
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
8.45 Mб
Скачать

2.4 Газовые смеси

В технике очень часто приходится иметь дело с газообразными веществами, близкими по своим свойствам к идеальным газам и представляющими механическую смесь отдельных газов. Это продукты сгорания ДВС, ГТУ, реактивных двигателей и многих других тепловых двигателей.

Газовой смесью называется смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции. Каждый газ в смеси независимо от других газов полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объем смеси.

Парциальным называется давление отдельного i-го компонента смеси на стенки сосуда.

По закону Дальтона абсолютное давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений ее компонентов

. (20)

Таким образом, каждый компонент смеси занимает весь объем смеси vсм и находится под своим парциальным давлением pi. Но если этот компонент будет находиться под давлением рсм при той же температуре Тсм, то он займет объем vi, меньший объема смеси.

Парциальным, или приведенным объемом, называется объем данного компонента vi, который он имел бы, если бы находился при полном давлении смеси и ее температуры.

Понятие парциального объема необходимо для того, чтобы сравнивать разные количества газов (складывать, делить). А это можно сделать только с такими объемными количествами газов, которые находятся в одинаковых условиях (т.е. имеют одинаковые Т и р).

Согласно закону Амага

. (21)

Для доказательства закона Амага воспользуемся законом Бойля-Мариотта (так как температура компонента смеси, заполняющего весь объем смеси vсм и при приведенном объеме vi одинакова), которым свяжем два состояния каждого компонента рабочего тела – 1 – при объеме vсм и парциальном давлении, и 2 – при парциальном объеме и давлении рсм

р1vсм=v1pсм, р2vсм=v2pсм ,…, рnvсм=vnрсм . Произведем сложение правых и левых частей vсм(p1+…+pп) = рсм(v1+…+vп). Так как р1+…+рn=pсм, v1+…+vn=vсм.

Все параметры газовой смеси могут быть вычислены по закону Клапейрона, pV=mRT, где все величины, входящие в уравнение, относятся к смеси газов.

Задачей расчета газовой смеси является определение, на основании заданного газового состава смеси, газовой постоянной или средней молярной массы. Остальные параметры можно вычислить по уравнению состояния. Уравнение состояния для смесей можно записать в виде f (p,v,T,z) = 0.

2.5 Способы задания смеси

Состав смеси газов может быть задан массовыми, объемными и мольными долями.

Массовой долей каждого компонента называется отношение массы данного компонента к массе всей смеси

. (22)

Так как смесь состоит из n компонентов, то общая масса

mсм=m1+m2+…+mп. (23)

Из последних двух выражений следует, что

g1+…+gп=

. (24)

Объемной долей компонентов называется отношение приведенного объема компонента vi к объему всей смеси vсм, т.е.

ri=

, при этом

(сумма числителей при общем знаменателей vсм по закону Амага равна vсм).

Мольной долей компонентов называется отношение числа киломолей компонента к числу киломолей смеси

. При этом вводится понятие числа киломолей смеси, которое равно сумме киломолей всех компонентов смеси

. (25)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]