Специальности 130603 - Оборудование нефтегазопереработки

 

витель: ассистент кафедры «Теоретические основы теплотехники и гидромеханика» Ларгина Е.В.

Контрольная работа включает 5 контрольных заданий. Контрольное задание состоит из задач, каждая из которых оценивается определенным количеством баллов (1 – 3), в зависимости от степени её сложности.

N>12 = Зачет

N- количество баллов, набранных по итогам выполнения работы.

 

 

В каждом разделе приводятся теоретические основы и необходимые расчетные формулы. В таблицах даются необходимые для решения задач справочные материалы.

 

 

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА, УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

 

Рабочее тело - тело, посредством которого производится взаимное превращение теплоты и работы. В термодинамике различают идеальный и реальный газы.

Идеальный газ - это газ, молекулы которого представляют собой материальные точки, несвязанные между собой каким – либо взаимодействием и находящимся в хаотичном движении.

Термодинамическим состоянием тела или системы тел называется совокупность физических свойств, присущих данной системе или телу.

Для характеристики конкретных условий, в которых находится данная система, или процесса, идущего в системе, необходимо знать такие параметры состояния, как удельный объем, абсолютное давление, абсолютная температура.

Удельный объем (v, м³/кг) - это объем единицы массы вещества

 

,

 

где V - объем произвольного количества вещества, м³; m - масса этого вещества, кг.

Давление - величина, определяемая отношением силы (нормальной составляющей силы), действующей на поверхность, к площади этой поверхности (p, Па=Н/м²)

Для измерения давления применяют манометры, атмосферного давления - барометры, разрежения - вакуумметры.

Абсолютное давление (p _абс), если оно больше атмосферного (барометрического) (p _б), определяется как сумма

 

p _абс = p _б + p _м

p _м – показания манометра, измеряющего избыточное давление.

Если p _абс< p _б, то

p _абс= p _б – p _в^,

где p _м – показания вакуумметра, измеряющего разрежение.

 

Нормальные физические условия (н. ф. у.) соответствуют Т_о = 273,15 К, p_о = 101332 Па

Уравнение состояния устанавливает связь между давлением, температурой и удельным объемом среды постоянного состава.

Уравнение состояния для идеального газа (уравнение Клапейрона)

 

а) для 1 кг газа pv = RT,

где R - удельная газовая постоянная,Дж/(кг^.К).

б) m кг газа pV = mRT,

 

в) для моля идеального газа уравнение состояния pV_μ = μRT,

 

где V _m - объем, занимаемый одним молем газа, m - молекулярная масса. При н.ф.у. V _m=22,4146 м³/кмоль.

Универсальная газовая постоянная (одинаковая для любого газа)

 

= 8314,3 Дж/(кмоль × К),

 

Газовая постоянная

Дж/(кг × К)

 

Температура (Т, К) - величина, характеризующая степень нагретости тел.

Абсолютная температура тела

 

Т К=273,15 + t ⁰С.

 

Контрольное задание 1.

Задача 1.1

Определить абсолютное давление газа в резервуаре ( p _абс , Па), если ртутный манометр показывает избыточное давление ( p _м ) _______ мм рт. ст), а барометр ( p _б ) _________ мм рт. ст. (1 балл)

Таблица 1 - Соотношения между единицами измерения давления.htm

Задача 1.2

Определить абсолютное давление газа в резервуаре ( p _абс , Па), если вакуумметр показывает разрежение ( p _в ) _______ мм рт. ст), а барометрическое давление ( p _б ) _________ мм рт. ст. (1 балл)

Задача 1.3

Определить плотность газа__________при нормальных физических условиях. (2 балла)

Таблица 2 – Значения µ и R для газов.htm

Задача 1.4

Бак ёмкостью V = 10 м³ заполнен 25 кг газа_________. Определить абсолютное давление в баке, если температура в нем t = 27 °C.

(2 балла)

Примечание: (газы те же, что и в задаче 1.3).

№ зада-	Наименование величин	Вариант
чи
1.1	p м p б
1.2	p в p б
1.3	Газ	N2	NH3	Ar	H2	H2O	He	O2	CH4	CO	CO2

СМЕСИ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

Газовой смесью называется смесь отдельных газов, химически не реагирующих между собой, т.е. каждый газ в смеси полностью сохраняет все свои свойства и занимает весь объем смеси.

Давление, которое создают молекулы каждого отдельного газа смеси, при условии, что этот газ находится один в том же количестве в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси, называется парциальным (частичным) давлением.

Закон Дальтона общее давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений газов, входящих в смесь

,

 

Газовая смесь может быть задана массовыми, объемными и молярными долями.

Массовая доля - отношение массы каждого отдельного газа к суммарной массе смеси

 

; ; ,

 

где g ₁, g ₂,..., g _n - массовые доли отдельных газов; m - суммарная масса всей смеси

Сумма массовых долей равна единице

 

 

 

Объемная доля - отношение парциального (приведенного) объема каждого газа к общему объему смеси

 

 

где - объемные доли; - парциальные объемы каждого газа; V - объем смеси газов.

 

Парциальный объем - это объем, который занимал бы газ, если бы его давление и температура равнялись параметрам смеси газов.

Если сложить объемные доли, то получим

 

 

Задание смеси молярными долями заключается в следующем. Сначала находим количество молей каждого компонента смеси по соотношениям

 

 

где M ₁, M ₂,..., M _n - количество молей каждого компонента; m ₁, m ₂,..., m _n - молекулярные веса соответствующих компонентов смеси.

Отсюда вся газовая смесь будет содержать М молей

 

 

Мольные доли

 

 

Мольные и объемные доли численно равны между собой.

 

y_i=r_i.

Кажушаяся молекулярная масса смеси m будет определяться по формуле

 

Знание кажущейся молекулярной массы смеси позволяет по формуле R =8314,3/ m находить газовую постоянную смеси R.