- •1. Термодинамічні характеристики ідеальних газових сумішей
- •2. Термодинамічні характеристики ідеальних газових сумішей
- •4.1. Теплопровідністьбагатошарової плоскої стінки
- •5.Інфрачервоне випромінення поверхонь
- •6. Конвективний теплообмін
- •7. Розрахунок теплообмінних апаратів
- •8. Розрахунок масообмінних апаратів
- •Розрахунково-графічнаробота з дисципліни «Основи термодинаміки, тепло масообміну і теплопередачі»
- •Література
- •1. Термодинамічні характеристики ідеальних газових сумішей……..…....4
- •2. Термодинамічні характеристики ідеальних газових сумішей .………...6
- •Завдання
1. Термодинамічні характеристики ідеальних газових сумішей
Завдання 1. Газова суміш задана складом
Відсоткове задання суміші (ri) |
РСМ, МПа |
VСМ, м3 |
tСМ, ОС |
ΔtСМ, ОС |
|||||||||
СО2 |
Н2 |
СО |
N2 |
Н2О |
О2 |
||||||||
|
|
20 |
40 |
40 |
|
0.4 |
1 |
1300 |
100 |
Визначити: 1. Масові частки компонентів суміші; 2. Газові сталі компонентів та газову сталу суміші; 3. Середню молярну масу суміші; 4. Масу суміші та її окремих компонентів; 5. Парціальний тиск компонентів газової суміші.
Розв’язок.
1. Молекулярна маса складових газової суміші
μСO= 0.028
μN2 = 0.028
μH2O= 0.018
2. Газові сталі компонентів газової суміші
RСO= = 297
RN2 = = 297
RН2О = = 462
3. Газова стала суміші
RCM = 347
4
4. Середнямолярнамасасуміші, кг/моль
μсм = =
5. Парціальний тиск компонентів газової суміші
рСО = rСО PCM = 0.2 4 = Па
рN2= rN2 PCM= 0.4 = Па
рH2O = rH2O PCM= 0.4 4 = Па
6. Масові долі компонентів суміші
gСО =
gN2 =
gH2O=
7. Загальна маса суміші, кг
MCM =
8. Маса окремих компонентів суміші, кг
mСО= gСО MCM= 0.233 0.734 = 0.171
mN2 = gN2 MCM= 0.467 0.734 = 0.343
mH2O= gH2O MCM= 0.300 0.734 = 0.220
5
2. Термодинамічні характеристики ідеальних газових сумішей
Завдання 2.За умовоюзавдання 1 знайти: 1. Густину суміші та її окремих компонентів при заданих РСМ та VСМ; 2. Молярну, об’ємну та масову теплоємності суміші при Р=const та V=const; 3. Кількість теплоти на нагрівання суміші при заданій різниці температур.
Розв’язок.
1. Об’єм компонентів газової суміші, м3
VСО = 0.2
VN2 = 0.4
VH2O = 0.4
2. Густина суміші та її компонентів, кг/м3
ρCM=
ρСО=
ρN2 =
ρH2O =
3.Знаходимотабличнізначеннясередніхмольнихтеплоємностейкомпонентівгазовоїсумішіприt=1300 іP=const, кДж/кмольОС (додатокГ):
6
μcСО = 32.4314
μcN2= 31.9456
μcH2O = 40.4125
4. СереднямольнатеплоємністьсумішіприP=const, кДж/кмольОС
μcсм = Σri i = 35.8295
5. Середнямольнатеплоємністьприпостійномуоб’ємі, кДж/кмольОС
μСv = μСр– 8.314 = 35.8295 – 8.314 = 27.5155
6. Середнямасоватеплоємність при P=const, Дж/кг ОС
ССО =
СN2=
Сн2o =
Середня теплоємність суміші:
Ccp =
7. Середнямасоватеплоємність при V=const, Дж/кг ОС
Сv(СО) = 1158– 297 = 861
Сv(N2) = 1141 – 297 = 844
Сv(Н2О) = 2245 – 462 = 1783
суміші Сv(см) = 1163 7
8. Об’ємна теплоємність при P=const, Дж/м3 ОС
Ср(СО) = 1158 0.855= 990
Ср(N2) = 1141 0.858 = 979
Ср(Н2О) = 2245 0.550 = 1235
середня теплоємність Ср(ср) = 1068
9. Об’ємнатеплоємність при V=const, Дж/м3 ОС
Сv(СО) = 861 0.855 = 736
Сv(N2) = 844 0.858 = 724
Сv(Н2О) = 1783 0.550 = 981
середня теплоємність Сv(ср) = 814
10. Знаходимокількість молей газу
N =
N =
11. Визначаємокількістьтеплоти на нагріваннясуміші при P=const, Дж
Q = Cp MCM Δt = 484 0.734 (1300 - 100) = 426307.2
12. Визначаємокількістьтеплоти на нагріваннясуміші при V=const, Дж
Q = Сv Mcм = 1163 0.734 1200 = 1024370.4
8
Рішення.
1. На I-d діаграмі вологого повітря визначаємо положення початкової (1) та кінцевої (2) точок процесу.
Для цього, по ізотермі мокрого термометра (tМ ) знаходимо точку на лінії . Через неї проводимо лінію i=const до перетину з ізотермою сухого термометра (tC ). Отримана на перетині точка (1, 2) відображає стан цього вологого повітря.
2. За допомогою I-d діаграмизнаходимо термодинамічні характеристики кожної точки: вологовміст, відносну вологість, ентальпію, парціальний тиск водяної пари, температуру точки роси.
Для визначення вологовмісту повітря в точці 1 опускаємо вертикальну лінію з цієї точки до перетину шкалою вологовмісту.
d1 = 4г/кг
d2= 11.9 г/кг.
Відносну вологість повітря (%)визначаємо інтерполяцією між двома сусідніми лініями постійної вологості
φ = 59%
Ентальпію (кДж/кг) визначаємо інтерполяцією між двома сусідніми лініями I=const
I = 37.5 кДж/кг
Парціальний тиск водяної пари (кПа) знаходимо на шкалі, розташованій в нижній частині діаграми.
Р1 = 0.65кПа
Р2= 1.89кПа.
Температуру точки роси визначаємо за ізотермою проведеною з точки перетину вертикальної лінії опущеної з точки 1 і лінії .
tp1 =1.2ОС
tp2= 16.9ОС.
10
3. З’єднуємо точки 1 і 2 прямою лінією та визначаємо напрямок променя процесу.
Методом паралельного перенесення суміщаємо лінію паралельну 1-2 з точкою яка має температуру 0 ОС і вологість 0 %. Продовжуємо цю лінію до границі діаграми і визначаємо ε.
ε .
В даному випадку спостерігається процес політропного нагрівання зі зволоженням.