Создан заказ №1965770
19 апреля 2017
Смесь газов с начальными параметрами P1 и T1 расширяется до конечного объема V2 = α·V1
Как заказчик описал требования к работе:
1) Две контрольные работы по 3-и задачи в каждой. КР № 1 главы 1,3,5 номер задачи в каждой главе № 2 КР № 2 главы 2,4,6 номер задачи в каждой главе № 9
2)
КР в ней 4-е задачи. Данные для всех задач из таблиц под шифром
подробнее
Фрагмент выполненной работы:
Смесь газов с начальными параметрами P1 и T1 расширяется до конечного объема V2 = α·V1. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем "n". Определить газовую постоянную смеси, ее массу или начальный объем, конечные параметры, работу расширения, теплоту процесса, изменение внутренней энергии и энтропии. Дать сводную таблицу результатов и проанализировать ее. Показать процессы в pv- и Ts-диаграммах.
Исходные данные:
Вариант m1, кг Газ 1 m2, кг Газ 2 n α р1, МПа Т1, К
22 3 CO2 7 O2 1,3 16 7 2200
Решение:
1. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Определим физические параметры заданной смеси газов.
Найдем долю каждого газа в смеси.
Масса смеси:
M = m1 + m2 = 3,0 + 7,0 = 10,0 кг
Массовая доля первого газа:
g1 = m1 = 3,0 = 0,3
M
10,0
Массовая доля второго газа:
g2 = m2 = 7,0 = 0,7
M
10,0
Считаем, что теплоемкость не зависит от температуры, а только от количества атомов в молекуле, согласно приведенной таблице.
Таблица 1
Газы μСv, кДж/(кмоль·К μСp, кДж/(кмоль·К
одноатомные 12,5 20,8 1,67
Двухатомные, воздух 20,8 29,1 1,4
Трехатомные,
многоатомные 24,9 33,3 1,29
Число атомов первого компонента: N1 = 3
Теплоемкость первого компонента:
μСυ1 = 24,9 кДж/(кмоль·К); μСр1 = 33,3 кДж/(кмоль·К);
Молекулярная масса газа:
μ1 = 0,044 кг/моль
Определим массовые теплоемкости первого компонента:
Массовая изохорная теплоемкость:
Сυ1 = μСυ1 = 24,9 = 566 Дж
μ1
0,044
кг· К
Массовая изобарная теплоемкость:
Ср1 = μСр1 = 33,3 = 757 Дж
μ1
0,044
кг· К
Число атомов второго компонента: N2 = 2
Теплоемкость второго компонента:
μСυ2 = 20,8 кДж/(кмоль·К); μСр2 = 29,1 кДж/(кмоль·К);
Молекулярная масса газа:
μ2 = 0,032 кг/моль
Определим массовые теплоемкости первого компонента:
Массовая изохорная теплоемкость:
Сυ2 = μСυ2 = 20,8 = 650 Дж
μ2
0,032
кг· К
Массовая изобарная теплоемкость:
Ср2 = μСр2 = 29,1 = 909 Дж
μ2
0,032
кг· К
Изохорная теплоемкость смеси:
Сv = Σgi·Сvi = 0,3 · 566 + 0,7 · 650 = 625 Дж/(кг∙К)
Изобарная теплоемкость смеси:
Ср = Σgi·Срi = 0,3 · 757 + 0,7 · 909 = 864 Дж/(кг∙К)
Газовая постоянная смеси:
R = Сp − Сυ = 864 − 625 = 239 Дж/( кг·К)
Показатель адиабаты:
k = Ср = 864 = 1,38
Сυ
625
На основании полученных величин можно производить расчеты энергетических характеристик процессов расширения газовой смеси.
2. Рассчитываем термодинамические параметры процесса расширения. Считаем, что теплоемкость газа остается неизменной во всех точках термодинамического процесса. Рассчитываем термодинамические параметры воздуха в точках цикла, обозначенных на диаграммах PV и TS.
2.1. Начальное состояние газа.
Температура: Т1 = 1927 ºC = 2200 K - из условий задачи
Давление: p1 = 7,0 МПа
- из условий задачи
Объем: υ1 = R·T1 = 238 · 2200 = 0,075 м3/кг
р1
7,0 ·106
Внутренняя энергия: u1 = Cv∙T1 = 624 ∙ 2200 = 1372,8 кДж/кг
Энтальпия: h1 = Cp∙T1 = 863 ∙ 2200 = 1898,6 кДж/кг
Считаем, что энтропией равной нулю обладает воздух при значении абсолютного давления Р0 = 105 Па (1 бар) и температурой Т0 = 273,15 K.
S1 = Сp·ℓn T1 – R·ℓn p1 = 863 ·ℓn 2200 – 238 ·ℓn 7,0 = 789,7 Дж
T0
P0
273
0,1
кг·К
2.2. Процесс изотермического расширения.
Конечный объем:
υ2 = α·υ1 = 0,075 · 16 = 1,197 м3/кг – из условий задачи
Температура:
Т2 = Т1 = 2200 K – из условий задачи
Давление:
р2 = R·T2 = 238 · 2200 = 0,438 МПа
υ2
1,197
Внутренняя энергия и энтальпия остаются неизменными.
u1 = u2; h1 = h2;
Энтропия:
S2 = Сp·ℓn T2 – R·ℓn p2 = 863 ·ℓn 2200 – 238 ·ℓn 0,438 = 1449,6 Дж
T0
P0
273
0,1
кг·К
Термодинамическая работа процесса и количество теплоты:
ℓ1-2 = q1-2 = RT1·ln р1 = 238 · 2200 ·ln 7,0 = 1451,7 кДж/кг
р2
0,44
Изменение внутренней энергии: ∆u1-2 = 0
Изменение энтальпии: ∆h1-2 = 0
Изменение энтропии:
∆s1-2 = s2 – s1 = 1449,6 – 789,7 = 659,9 кДж/кг
2.3. Процесс адиабатного расширения.
Давление:
p3 = p1 = 7,0 = 0,15 МПа
α k
16 1,38
Температура:
T3 = T1 = 2200 = 762 K
α k-1
16 0,38
Внутренняя энергия: u3 = Cv∙T3 = 624 ∙ 762 = 475,7 кДж/кг
Энтальпия: h3 = Cp∙T3 = 863 ∙ 762 = 657,9 кДж/кг
Энтропия:
S3 = Сp·ℓn T3 – R·ℓn P3 = 863 ·ℓn 762 – 238 ·ℓn 0,44 = 534,9 Дж
T0
P0
273
0,1
кг·К
Термодинамическая работа процесса:
ℓ1-3 = R·(T1 –T3) = 238 ·( 2200 – 762 ) = 895,1 кДж/кг
k – 1
1,38 – 1
Количество теплоты: q1-3 = 0
Изменение внутренней энергии:
∆u1-3 = u3 – u1 = 475,7 – 1372,8 = -897,1 кДж/кг
Изменение энтальпии:
∆h1-3 = h3 – h1 = 657,9 – 1898,6 = -714,9 кДж/кг
Изменение энтропии: ∆s1-2 = 0
2.4...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
20 апреля 2017
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Смесь газов с начальными параметрами P1 и T1 расширяется до конечного объема V2 = α·V1.docx
2017-04-23 12:45
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Работа выполнена в срок, данный исполнитель всегда детально отвечал на поставленные вопросы. Спасибо!
Хочешь такую же работу?
300 ₽
