ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Газовые смеси и теплоёмкость
В энергетических установках (ЭУ) в качестве теплоносителей выступают смеси газов (воздух, продукты сгорания топлив и пр.). Чистые вещества, составляющие смесь, называются её компонентами. Свойства смеси определяются свойствами отдельных компонентов и составом смеси.В качестве примера газовой смеси, которая может быть использована в качестве рабочего тела в замкнутых ЭУ, является смесь гелия и ксенона. Особенностью применения данной смеси является отсутствие химического взаимодействия её компонентов с элементами конструкции установки.Расчётное заданиеВ объеме при давлении и температуре хранится смесь газа гелия He (атомная масса 4,003 а.е.м.) и ксенона Xe (атомная масса 131,3 а.е.м.). Состав смеси задан массовыми долями компонентов и . Исходные данные для расчёта приведены в таблице 1.Считая газы идеальными, определить:1) относительный мольный (объёмный) состав смеси ,2) газовые постоянные компонентов и смеси ,3) среднюю молярную массу смеси ,4) парциальные давления и парциальные объемы компонентов,5) плотности компонентов и смеси при нормальных условиях ( ) и при условиях хранения ( ,6)парциальные плотности компонентов (т.е. плотности при ),7) массу компонентов и смеси m; объем занимаемый смесью при нормальных условиях,8) энтальпию, внутреннюю энергию и энтропию компонентов , ,
и смеси h,u,sпри условиях хранения,
9) изобарную и изохорную истинные теплоемкости компонентов и смеси при условиях хранения:
А) массовые
Б) мольные
В) объёмные (для 1 нм3, т.е. при нормальных условиях).
Таблица 1. Исходные данные для расчёта.
| № |  , % |  , % | V ,  | p, МПа | Т, К |
| 6 | 50 | 50 | 0,5 | 2 | 1300 |
= 
⇔ 
⇔ 
= R ⇔ 
тогда для данной смеси получаем:
3.Определение средней молярной массы смеси.
Имеем: 
= 
= 
= 
= 
= 
, тогда для данной смеси получаем:
Для проверки воспользуемся значением газовой постоянной, полученной в пункте 2: 
4.Определение парциальных давлений 
и парциальных объемов 
компонентов.
Воспользуемся УСИГом
⇒ 
= 
= 
⇒ 
⇒ 
= = ⇒ 
Для компонентов смеси получаем:
Проверка:5. Плотности компонентов и смеси при нормальных условиях ( ) и при условиях хранения ( );В качестве нормальных условий принимаются значения температуры и давления T=273,15 K и давления p = 101325 Па. Определим объём одного моля газа при НУ из УСИГ Тогда для компонентов и смеси получаемПроверка:6. Парциальные плотности компонентов (т.е. плотности при Из определения парциальной плотности компонента смеси получаем:Проверка:7.Определение массы компонентов и смеси m; объем занимаемый смесью при нормальных условиях;Из УСИГ получаем:Из определения массовой доли следует, что
Проверка:Согласно соотношению m = Σ получаем:Запишем УСИГ для смеси при нормальных условиях , откуда8. Расчёт энтальпии, внутренней энергии и энтропии компонентов , , и смеси h , u, s при условиях хранения.Из таблицы для T=1300 К =1026,85 ºC и при p=20 барнайдем значения h и s при p=20 бар :
и .| T, ºC | p, бар |  ,  |  , |
| 1000 | 20 | 5188,7 | 1,7714 |
| 1100 | 20 | 5717,9 | 2,1640 |