ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.12.2021
Просмотров: 1623
Скачиваний: 6
g
r
∙Δh
пз
=(1-g
r
)∙Δh
пв
, або g
r
∙1425,55=(1-g
r
)∙848,2
звідки g
r
=0,373; g
пв
=1-g
r
=1-0,373=0,627.
Обчислюємо значення
∑ g
і
/μ
і
=g
пв
/μ
пв
+g
r
/μ
пз
=0,627/28,96+0,373/30,26=0,034.
Об’ємні частки газоповітряної суміші
r
пз
=(g
пз
/μ
пз
)/(∑ g
і
/μ
і
)=(0,373/30,26)/0,034=0,3625.
r
пв
=1-r
пз
=1-0,3625=0,6375.
Уявна молекулярна маса газоповітряної суміші, кг/кмоль
μ
гпс
=r
пз
∙μ
пз
+r
пв
∙μ
пв
=0,3625∙30,26+0,6375∙28,96=29,43.
Газова стала повітряної суміші, кДж/(кг∙К)
R
гпс
=8,314/ μ
гпс
=8,314/29,43=0,2825.
Об’ємні частки продуктів згорання в газоповітряній суміші
r
CO2
=r
1
∙r
пз
=0,16∙0,3625=0,058;
r
O2
=r
2
∙r
пз
=0,05∙0,3625=0,08125;
r
Н2О
=r
3
∙r
пз
=0,05∙0,3625=0,08125;
r
N2
=r
4
∙r
пз
=0,74∙0,3625=0,26825.
Об’ємна витрата газоповітряної суміші, м
3
/год
V
гпс
=V
пз
/r
пз
=19800/0,3625=54620,89.
Об’ємна витрата повітря на охолодження продуктів згорання, м
3
/год
V
пв
=V
гпс
-V
пз
=54620,93-19800=34820,89.
1.2 Задачі для самостійної роботи
Задача 1.2.1.
Об’єм двоокису вуглецю з температурою 423˚С і мано-
метричним тиском 0,75 МПа дорівнює 2 м
3
. Визначити кінцеву температу-
ру і густину газу, зміну ентальпії та роботу зміни об’єму, якщо в
ізобарному процесі його внутрішня енергія зменшилась на 2200 кДж, а ба-
рометричний тиск складає 737 мм.рт.ст.
Задача 1.2.2.
В циліндрі під поршнем діаметром 400 мм міститься
1,5 кг двоокису вуглецю з температурою 400˚С і манометричним тиском
0,4 МПа. В результаті підведення теплоти поршень ізобарно пе-
реміщується на 300 мм. Визначити початкову відстань поршня від кришки
циліндра, підведену теплоту, зміну внутрішньої енергії і роботу розширен-
ня поршня, якщо барометричний тиск складає 740 мм.рт.ст.
Задача 1.2.3.
Маса балона з двоокисом вуглецю дорівнює 10 кг. При
цьому манометричний тиск складає 5 МПа. Після витрати частини газу
температура в балоні залишилася сталою, а маса балона з газом зменшила-
ся вдвічі. Визначити густину газу до і після його витрати, роботу зміни ти-
ску, зміну ентропії, якщо манометричний тиск зменшився втричі, а пока-
зання барометра складає 745 мм.рт.ст.
Задача 1.2.4.
Молярний об’єм двоатомного газу з тиском 2 кПа і
певною температурою T в 4,714 раза більший, ніж молярний об’єм газу за
нормальних умов. Визначити температуру і рід газу, якщо його густина
для даних P і T дорівнює 0,4167 кг/м
3
.
Задача 1.2.5.
В резервуар, об’єм якого дорівнює 10 м
3
, компресор з
діаметром і ходом поршня D=S=150 мм нагнітає повітря з навколишнього
середовища з параметрами P=0,0985 МПа і t=15˚С. Визначити за який час
компресор заповнить резервуар до манометричного тиску в ньому 0,8 МПа
і температури газу 50˚С, якщо нагнітання здійснюється за один оберт вала
(два ходи поршня), а кількість обертів вала складає 540 об/хв.
Задача 1.2.6.
В повітронагрівник котельного агрегата надходить
повітря з температурою 20˚С, яке нагрівається продуктами згорання пали-
ва (СО
2
), температура яких зменшується від 350 до 150˚С, а витрата скла-
дає 12600 м
3
/год. Вважаючи процес нагрівання ізобарним, визначити до
якої температури буде нагріватись повітря і зміну його внутрішньої
енергії, якщо тиск повітря на вході в повітронагрівник за показаннями
U – подібного манометра складає 140 мм.в.ст., а барометричний тиск –
755 мм.рт.ст.
Задача 1.2.7.
Потік повітря з параметрами P
1
= 0,5 МПа, t
1
=300˚С і
витратою 7200 м
3
/год змішується з потоком повітря, параметри якого
P
1
=5 бар і t
1
=100˚С, а витрата - 12600 м
3
/год. Визначити температуру і
густину повітря після змішування, а також зміну внутрішньої енергії
кожного потоку і площу поперечного перерізу повітропровода, якщо
швидкість суміші в ньому повинна дорівнювати 10 м/с.
Задача 1.2.8.
В циліндрі під поршнем з діаметром 350 мм міститься
60 л азоту з параметрами Р=0,6 МПа і t=60˚С. До якої величини повинна
збільшитись сила, яка діє на поршень, щоб в разі підведення 60 кДж тепло-
ти поршень залишався нерухомим? Визначити також кінцеву температуру
газу і зміну його ентальпії.
Задача 1.2.9.
Нагнітач перекачує 7200 м
3
/год повітря з параметрами
Р=760 мм.рт.ст. і t=50˚С в повітропідігрівник, де його температура ізобар-
но підвищується на 50˚С. Визначити теоретичну потужність нагнітача,
підведену теплоту, зміну кінетичної та внутрішньої енергії, якщо крутиль-
ний момент на валу нагнітача 80 Н∙м, частота обертання вала 62,8 рад/с, а
площа поперечного перерізу вхідного і вихідного канала 1 м
2
і 0,2 м
2
, від-
повідно.
Задача 1.2.10.
В газотурбінній установці закритого типу робочим ті-
лом є гелій. Робоче тіло з параметрами P
1
=780 мм.рт.ст. і t
1
=50˚С спочатку
ізотермічно стискається в компресорі до десятикратного зменшення
об’єму, а потім підігрівається за умови Р=const в газонагрівнику до темпе-
ратури 500˚С. Визначити параметри газу в процесах стиску і підігрівання,
підведену теплоту, витрату газу, якщо теоретична потужність компресора
50 кВт.
Задача 1.2.11.
У повітропроводі повітря з тиском 860 мм.рт.ст. ізо-
барно підігрівається від 20 до 25˚С за допомогою електронагрівника поту-
жністю 1,25 кВт. Визначити витрату повітря, підведену теплоту, зміну кі-
нетичної та внутрішньої енергії, якщо діаметр повітропровода 90 мм.
Задача 1.2.12.
Молярний об’єм триатомного газу з температурою
500 К і певним тиском Р вдвічі більший, ніж за нормальних умов. Визна-
чити цей тиск і рід газу, якщо його питомий об’єм для заданих Р і Т скла-
дає 0,7 м
3
/кг.
Задача 1.2.13.
Поршневим компресором з діаметром і ходом поршня
D=S=145 мм повітря з параметрами Р=760 мм.рт.ст. і t=17˚С перекачується
в резервуар, об’єм якого 2 м
3
. Визначити частоту обертання вала компре-
сора, якщо за 15 хв. роботи компресора тиск в резервуарі змінився від 0,6
до 4 МПа, а температура підвищилась на 3˚С в порівнянні з температурою
навколишнього повітря.
Задача 1.2.14.
Питома витрата палива на паротурбінну установку
(ПТУ) потужністю 50 МВт складає 0,35 кг/(кВт∙год).Визначити об’ємну і
масову подачу повітря вентилятором, якщо на спалювання 1 кг палива ви-
трачається 12 м
3
повітря за нормальних умов. Визначити також зміну
кінетичної енергії повітря в разі його підігріву на 100˚С, якщо габарити па-
ропроводу складають 1,1х1,25 м.
Задача 1.2.15.
У вертикальному циліндрі під поршнем перебуває
двоокис вуглецю з температурою 30˚С. Поршень навантажений важелем
масою 75 кг, а його відстань від днища циліндра діаметром 15 см дорів-
нює 30 см. Визначити висоту підйому поршня в разі нагрівання газу до
температури 60˚С, якщо барометричний тиск складає 736 мм.рт.ст.
Задача 1.2.16.
В економайзері котельного агрегата живильна вода
підігрівається від 100 до 200˚С продуктами згорання палива (СО
2
), які охо-
лоджуються від 500 до 300˚С, а витрата яких складає 36000 м
3
/год. Визна-
чити витрату живильної води, зміну внутрішньої енергії, ентальпії,
кінетичної та потенціальної енергії газу, якщо розрідження на вході та ви-
ході економайзера складає 40 і 70 мм.вод.ст., а площа поперечного пе-
рерізу для проходу газу 1,6 і 0,7 м
2
, відповідно, Р
б
=740 мм.рт.ст.
Задача 1.2.17.
Потік повітря з параметрами Р
1
=0,25 МПа, t
1
=20˚С і
витратою 5400 м
3
/год змішується з потоком повітря, параметри якого
Р
2
=0,25 МПа і t
2
=350˚С. Визначити витрату суміші, зміну внутрішньої ене-
ргії та ентальпії обох потоків, якщо температура суміші має складати
130˚С.
Задача 1.2.18.
Нагнітач перекачує повітря з параметрами
Р=0,12 МПа. і t=25˚С в повітропідігрівник, де воно ізобарно нагрівається
до температури 100˚С. Визначити витрату повітря, підведену теплоту, змі-
ну внутрішньої енергії та ентальпії, площу для проходу повітря, якщо кру-
тильний момент на валу нагнітача 75 Нм, кількість обертів вала 740
об/хв, потужність нагнітача 0,45 МВт, швидкість повітря – 10 м/с.
Задача 1.2.19.
В циліндрі під поршнем, діаметр якого дорівнює
505 мм, міститься 2 кг повітря з температурою 227˚С. Поршень зрівнова-
жений силою 2000 кН. За рахунок підведення теплоти поршень пересува-
ється на відстань 400 мм при Р= const.Визначити підведену теплоту, зміну
внутрішньої енергії, роботу зміни об’єму, якщо барометричний тиск скла-
дає 750 мм.рт.ст.
Задача 1.2.20.
В циліндрі під поршнем, діаметр якого дорівнює
400 мм міститься 100 л окису вуглецю з температурою 150˚С і манометри-
чним тиском 0,5 МПа. До якої величини повинна збільшитись сила, яка
утримує поршень в нерухомості, якщо в разі підведення теплоти його вну-
трішня енергія збільшиться на 100 кДж, а барометричний тиск складає
740 мм.рт.ст.
Задача 1.2.21.
Масовий склад суміші дорівнює,%: СО
2
=14, О
2
=10,
N
2
=76. Визначити об’ємні частки, газову сталу, густину суміші за норма-
льних умов, а також до якого тиску треба стиснути цю суміш, щоб густина
її складала 1,8 кг/ м
3
при t=300˚с.
Задача 1.2.22.
Масовий склад суміші дорівнює,%: СО
2
=50, О
2
=25,
N
2
=25. Визначити об’ємні частки, газову сталу, густину суміші за норма-
льних умов, а також кінцеву температуру в разі ізобарного охолодження,
якщо маса суміші 10 кг, температура 200˚С, а відведена теплота 360 кДж.
Задача 1.2.23.
Об’ємний склад газу дорівнює,%: СН
4
=45, Н
2
=45,
СО=10. Цей газ змішується з повітрям у співвідношенні 1 кг газу на 13 кг
повітря. Визначити уявну молекулярну масу, газову сталу і густину суміші
за нормальних умов, а також для Р=0,14 МПа, t= 30˚С.
Задача 1.2.24.
Потік повітря з витратою 72000 м
3
/год і температурою
120˚С змішується з потоком димових газів з витратою 300 кг/год і темпе-
ратурою 600˚С. Визначити масові та об’ємні частки суміші, її густину і те-
мпературу, ізобарну теплоємність, якщо тиск суміші 120 кПа, а газова ста-
ла димових газів 0,3 кДж/(кг∙К).
Задача 1.2.25.
Потік окису вуглецю з витратою 360 кг/год і темпера-
турою 500˚С змішується з потоком кисню з витратою 5000 м
3
/год і темпе-
ратурою 150˚С, а також з потоком повітря з температурою 220˚С. Визначи-
ти витрату повітря, масові та об’ємні частки суміші, її густину і газову ста-
лу, якщо тиск суміші 12 кПа, а температура суміші 300˚С.
Задача 1.2.26
. Об’ємний склад сухих продуктів згорання палива до-
рівнює, %: СО
2
=14, О
2
=8, N
2
=78. Визначити масові частки, газову сталу,
густину газів та ізобарну теплоємність, якщо температура суміші 900˚С, а
барометричний тиск 740 мм.рт.ст.
Задача 1.2.27.
Масовий склад суміші дорівнює, %: СО
2
=18, О
2
=12,
N
2
=70. Визначити об’ємні частки, газову сталу, густину суміші за норма-
льних умов, а також тиск, до якого треба її стиснути, щоб при температурі
190˚С 10 кг суміші займали об’єм 4,5 м
3
.
Задача 1.2.28.
В резервуарі ємністю 120 м
3
міститься газ, об’ємний
склад якого дорівнює, %: Н
2
=45, СН
4
=33, СО=15, N
2
=7. Після витрати час-
тини газу тиск в резервуарі зменшився від 0,6 МПа до 0,3 МПа, а темпера-
тура від 20˚С до 12˚С. Визначити газову сталу, масові частки і густину су-
міші, а також кількість витраченої суміші.
Задача 1.2.29.
Визначити масовий і об’ємний склад суміші, яка скла-
дається з двоокису вуглецю і азоту, якщо відомо : парціальний тиск СО
2
–
0,12 МПа, тиск суміші 0,4 МПа, а її температура дорівнює 27˚С.
Задача 1.2.30.
Масовий склад суміші дорівнює, %: СО
2
=18, О
2
=12,
N
2
=70. Визначити об’ємний склад суміші, газову сталу, густину суміші за
нормальних умов, а також тиск, до якого треба її стиснути, щоб густина
збільшилась в 7 разів. Визначити також теплоємність суміші за умови, що
її температура збільшилась в три рази.
Задача 1.2.31.
В балоні міститься 8 кг газової суміші, яка складаєть-
ся з азоту і двоокису вуглецю. Газова стала суміші складає
0,297 кДж/(кг∙К), а об’єм балона 50 л. Визначити об’ємні частки суміші та
її густину за нормальних умов, а також до якої температури можна нагріти
суміш, якщо граничний тиск в балоні складає 13 МПа.
Задача 1.2.32.
Газова стала суміші азоту і водню складає
0,8 кДж/(кг∙К). Визначити масові та об’ємні частки суміші, парціальні ти-
ски газів, якщо тиск суміші 1200 мм.рт.ст.
Задача 1.2.33.
Газова суміш, яка складається із 1,4 кг окису вуглецю
і 2,2 кг окису сірки міститься в циліндрі з рухомим поршнем при Р=1 МПа
і t=60˚С. Визначити зміну об’єму суміші, якщо тиск суміші зменшиться
вдвічі, а температура збільшиться втричі. Визначити також зміну внутрі-
шньої енергії суміші в процесі.
Задача 1.2.34.
Суміш із кисню і водню має густину 0,7 кг/м
3
за умо-
ви, що Р=0,16 МПа і t= 30˚С. Визначити масові та об’ємні часки суміші, її
газову сталу та ізобарну теплоємність.
Задача 1.2.35.
Скільки аміаку можна отримати з 1 м
3
суміші азоту і
водню, якщо Р=0,2 МПа, t=20˚С, а густина суміші за цих умов дорівнює
3,66 кг/м
3
? Визначити також ізобарну та ізохорну теплоємність суміші для
t=50˚С.
Задача 1.2.36.
Суміш, об’ємний склад якої дорівнює, %: Н
2
= 45,
СН
4
=35, СО = 15, N
2
= 5 міститься в резервуарі ємністю 100 м
3
при
Р=0,4 МПа, t=25˚С. Після витрати частини газу тиск зменшився вдвічі. Ви-
значити масу витраченої суміші та зміну її внутрішньої енергії.
Задача 1.2.37.
В результаті спалювання вуглецю в середовищі кисню
отримана суміш, масові частки якої складають: g
CO2
=0.75, g
CO
=0,25. Визна-
чити скільки вуглецю було витрачено, якщо спалювання відбувалось в ка-
мері об’ємом 40 л за умови, що Р=3МПа, а t=40˚С.
Задача 1.2.38.
В циліндрі газового двигуна для спалювання 1 кг га-
зоподібного палива витрачається 15,5 кг повітря. Параметри утвореної па-
ливоповітряної суміші складають: Р=98 кПа, t=85˚С. Визначити об’ємні
частки суміші, її теплоємність і густину, якщо молекулярна маса паливно-
го газу складає 18 кг/кмоль.
Задача 1.2.39.
Вологе повітря являє собою суміш сухого повітря і
водяної пари. Визначити густину вологого повітря, якщо в 1 кг сухого по-
вітря міститься 25 г водяної пари за умови Р=760 мм.рт.ст., t=35˚С. Визна-