Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Газовые смеси




Читайте также:
  1. V. Зона нагнетания бетонной смеси за обделку
  2. Адсорбция из смеси газов
  3. Анализ смеси катионов второй аналитической группы
  4. Анализ смеси катионов первой аналитической группы
  5. Анализ смеси катионов четвертой аналитической группы
  6. Анализ смеси катионов шестой аналитической группы
  7. Барабанный смеситель (окомкователь)
  8. Г) Титрование смеси кислот и оснований
  9. Газовые законы
  10. Газовые законы.

Состав газовой смеси определяется количеством каждого из газов, входящих в смесь, и может быть задан массовыми или объемными долями.

Массовая доля определяется отношением массы отдельного газа, входящего в смесь, к массе всей смеси:

m1=M1/M, m2=M2/M, mN=MN/M,

где M1, M2, M3, MN – массы отдельных газов и M – масса всей смеси.

Объемной долей газа называют отношение объема каждого компонента, входящего в смесь, к объему всей газовой смеси при условии, что объем каждого компонента отнесен к давлению и температуре смеси (приведенный объем):

r1=V1/V, r2=V2/V, rN=VN/V,

где V1, V2, VN – приведенные объемы компонентов газов, входящих в смесь;

V – общий объем газовой смеси.

Очевидно, что

M1+M2+M3+…..+MN;

m1+m2+m3+…..+mN=1,

а также

V1+V2+V3+…..+VN=V;

r1+r2+r3+…..+rN=1.

Для перевода массовых долей в объемные пользуются формулой:

(3.1)

Объемные доли переводят в массовые по формуле:

(3.2)

Плотность смеси определяют из выражения:

, (3.3)

или, если известен массовый состав, по формуле:

, (3.4)

Удельный объем смеси представляет величину, обратную ρсм; поэтому, если дан объемный состав смеси, то:

, (3.5)

Если же известен массовый состав, то:

(3.6)

Из уравнения (26) легко получить значение так называемой кажущейся молекулярной массы газовой смеси:

(3.7)

или через массовый состав:

(3.8)

Газовую постоянную смеси газов (Rсм) можно выразить или через газовые постоянные отдельных компонентов, входящих в смесь, или через кажущуюся молекулярную массу смеси:

(3.9)

или

(3.10)

Связь между давлением газовой смеси и парциальными давлениями отдельных компонентов, входящих в смесь, устанавливается следующей зависимостью (закон Дальтона), легко получаемой из основного уравнения кинетической теории газов:

Р =р123+ …. +рN, (3.11)

где Р – общее давление газовой смеси;

р1, р2, р3, рN – парциальное давление отдельных компонентов, входящих в смесь.

Парциальные давления определяются проще всего, если известны объемные доли отдельных компонентов, входящих в смесь;

р1=рr1, р2=рr2 и т.д.

или вообще

рi=рri, (3.12)

где рi – парциальное давление любого газа, входящего в смесь:

рi=mi(Ri/Rсм)р.

Задачи



3.1. Атмосферный воздух имеет примерно следующий массовый состав:

mO2=23.2%; mN2=76.8%. Определить объемный состав воздуха , его газовую постоянную , кажущуюся молекулярную массу и парциальные давления кислорода и азота, если давление воздуха по барометру В=101 325 Па.

Решение:

По уравнению (3.1) получаем

rO2=(mO2/mO2)/(mO2/mO2+mN2/mN2)=(23.2/32)/(23.2/32+76.8/28.02)=0.2;

rN2=(mN2/mN2)/(mO2/mO2+mN2/mN2)=(76.8/28.02)/(23.2/32+76.8/28.02) =0.79.

Газовую постоянную воздуха находим по уравнению (3.9):

Rсм=Sm i R i=mO2RO2+mN2RN2=0.232·260+0.768·295=287 Дж/кг К.

Кажущуюся молекулярную массу смеси определяем из уравнения (3.7)

mсм=Sr i m i=rO2mO2+rN2mN2=0.21·32+0.79·28.02=28.9

или из уравнения (3.10)

Rсм=8314/m.

Отсюда

m=8314/Rсм=8314/287=28.9

Парциальные давления получим из уравнения (3.12) р i =r i p,

следовательно,

рО2= rO2 Р=0.21∙101 325=21 278 Па; рN2=rN2p=0.79∙101 325=80 047 Па.

Ответ: rO2=0.2; rN2=0.79; Rсм=287Дж/кгК;m=28.9; рО2=21 278 Па; рN2=80 047 Па

3.2. В 1 м3 сухого воздуха содержится примерно 0.21 м3 кислорода и 0.79 м3 азота. Определить массовый состав воздуха, его газовую постоянную и парциальные давления кислорода и азота.



Ответ:mO2=0.232; N2=0.768; R=287 Дж/кгК; pN2=0.79Рсм, Па; pO2=0.21Рсм.Па

3.3. Смесь газов состоит из водорода и окиси углерода. Массовая доля водорода mH2=0.067%.

Найти газовую постоянную смеси и ее удельный объем при нормальных условиях.

Решение:

Из уравнения (3.9)

Rсм = Sm i R i =m1 R1+m2 R2=0.0667∙4124+0.9333∙296.8=552 Дж/кгК.

Удельный объем газовой смеси получим из уравнения состояния идеального газа vн = RTн/pн=552∙273/101325=1.49 м3/кг.

Ответ: Rсм =552 Дж/кгК; vн =1.49 м3/кг.

3.4. Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из 1 м3 генераторного газа и 1.5 м3 воздуха, взятых при нормальных условиях, и найти парциальные давления составляющих смеси. Плотность генераторного газа r принять равной 1.2 кг/м3.

Ответ: Rсм=295 Дж/кгК; pгг=0.4Рсм; рвозд=0.6Рсм.

3.5. Объемный состав сухих продуктов сгорания топлива (не содержащих водяных паров) следующий: СО2=12.3%;О2=7.2%;N2=80.5%. Найти кажущуюся молекулярную массу и газовую постоянную , а также плотность и удельный объем продуктов сгорания при В=100кПа и t=800 0C.

Ответ: mсм=30.3; Rсм=274 Дж/кгК; v=2.94 м3/кг; rсм=0.34 кг/м3.

3.6. Найти газовую постоянную, удельный объем газовой смеси и парциальные давления ее составляющих, если объемный состав смеси следующий: СО2=12%; CO=1%; H2O=6%; O2=7%; N2=74%; а общее давление ее р=100 кПа.

Ответ: Rсм=281 Дж/(кг К); v=0.76 м3/кг; рСО2=12000 Па.

3.7. Массовый состав смеси следующий: СО2=18%; O2=12%; N2=70%. До какого давления нужно сжать 8 кг этой смеси, находящейся при нормальных условиях, чтобы при t=180 0С она занимала объем, равный 4 м3.



Ответ: Р=0.24 МПа.

3.8. Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа рСО2=120 кПа, а давление смеси рсм=300 кПа.

Ответ: mCO2=0.512; mN2=0.488.

3.9. Газовая смесь имеет следующий массовый состав: СО2=12%; О2=8%; N2=80%. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы плотность ее составляла 1.6 кг/м3?

Ответ: До 0,213 МПа.


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 557; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2022 год. (0.013 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты