Создан заказ №2936923
27 апреля 2018
Смесь газов с начальными параметрами P1 и T1 расширяется до конечного объема V2 = α·V1
Как заказчик описал требования к работе:
Нужно выполнить контрольную по физике. Есть 6 задач и 3 теор.вопроса, срок - к 23-ему числу. Оплату обсудим в личном диалоге.
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 pυ и Ts диаграммах.
Исходные данные:
Вариант m1, кг Газ 1 m2, кг Газ 2 n α р1, МПа Т1, К
02 3 CO2 7 O2 1,3 16 7 2200
Решение:
1. (работа была выполнена специалистами author24.ru) Определим физические параметры заданной смеси газов.
Найдем долю каждого газа в смеси.
Масса смеси:
M=m1+m2
M = 3,0 + 7,0 = 10,0 кг
Массовая доля каждого газа определяется по формуле:
gi=miM
g1 = 3,0 = 0,3
10,0
g2 = 7,0 = 0,7
10,0
Принимаем во внимание температурную зависимость теплоемкости от температуры. Для заданных газов эта зависимость задается соотношениями, приведенными в Таблице 4.1. Приложения 1:
Для первого газа (кДж/(кг·К):
Сv1 = 0,6837 + 0,0002406 ·t, Сp1 = 0,8725 + 0,0002406 ·t,
Для второго газа (кДж/(кг·К):
Сv2 = 0,6594 + 0,0001065 ·t, Сp2 = 0,919 + 0,0001065 ·t,
Определяем теплоемкости компонентов смеси в первоначальном состоянии. В формулу подставляем значение температуры в градусах цельсия.
t1 = 2200 − 273 = 1927 ℃
Сv1 = 0,6837 + 0,0002406 · 1927 = 1,147 кДж/(кг·К)
Сp1 = 0,8725 + 0,0002406 · 1927 = 1,336 кДж/(кг·К)
Сv2 = 0,6594 + 0,0001065 · 1927 = 0,865 кДж/(кг·К)
Сp2 = 0,919 + 0,0001065 · 1927 = 1,124 кДж/(кг·К)
Изохорная теплоемкость смеси:
Сv = Σgi·Сvi (1)
Сv = 0,3 · 1147 + 0,7 · 865 = 949 Дж/(кг∙К)
Изобарная теплоемкость смеси:
Ср = Σgi·Срi (2)
Ср = 0,3 · 1336 + 0,7 · 1124 = 1188 Дж/(кг∙К)
Газовая постоянная смеси:
R = Сp − Сυ
R = 1188 − 949 = 238 Дж/( кг·К)
Показатель адиабаты:
k= CpCv
k = 1188 = 1,25
949
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 pυ и Ts.
Внутреннюю энергию газа вычисляем по формуле:
ui=Cv∙Тi (3)
где Cv-теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг·К);
Ti-абсолютная температура газа в точке i, К.
Энтальпию газа вычисляем по формуле:
hi=Cp∙Тi (4)
где Cv-теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг·К);
Ti-абсолютная температура газа в точке i, К.
Энтропию газа вычисляем по формуле:
Si=Cp∙lnТiТ0-R∙lnpip0 (5)
где Cp-теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг·К);
Т0 = 273 K – абсолютная температура, при которой энтропия равна нулю;
р0 = 0,1 МПа – давление газа, при котором энтропия равна нулю;
R − газовая постоянная, Дж/(кг·К);
Ti-абсолютная температура газа в точке i, К;
pi-давление газа в точке i, Па.
2.1. Начальное состояние газа.
Давление (по условию):
p1 = 7,0 MПа
Температура по (по условию):
Т1 = 2200 K
Удельный объем:
v1=RT1рi
υ1 = 2200 · 238 = 0,075 м3/кг
7,0 ·106
Внутренняя энергия по (3):
u1 = 949 ∙ 2200 = 2088 кДж/кг
Энтальпия по (4):
h1 = 1187 ∙ 2200 = 2611 кДж/кг
Энтропия по (5).
s1 = 1187 ·ℓn 2200 – 238 ·ℓn 7,0 = 1466 Дж/(кг·К)
273
0,1
2.2. Процесс изотермического расширения.
Конечный объем (по условию процесса)::
v2=αv1
υ2 = 0,075 · 16 = 1,197 м3/кг
Температура (по условию процесса):
Т2 = Т1 = 2200 K
Давление уравнению состояния идеального газа:
p2=RТ2v2
р2 = 238 · 2200 = 0,438 МПа
1,197
Внутренняя энергия и энтальпия в изотермическом процессе остаются неизменными.
Внутренняя энергия в изотермическом процессе не меняется:
u2 = u1 = 2088 кДж/кг
Энтальпия в изотермическом процессе не меняется:
h2 = h1 = 2611 кДж/кг
Энтропия по (3).
s2 = 1187 ·ℓn 2200 – 238 ·ℓn 0,438 = 2125,7 Дж/(кг·К)
273
0,1
Термодинамическая работа процесса и количество теплоты:
l12=q12=RT1∙lnp1p2 (4)
ℓ1-2 = 238 · 2200 ·ln 7,0 = 1451,7 кДж/кг
0,44
Изменение внутренней энергии: ∆u1-2 = 0
Изменение энтальпии: ∆h1-2 = 0
Изменение энтропии:
∆s1-2 = s2 – s1 = 2125,7 – 1465,8 = 659,9 Дж/кг
2.3. Процесс адиабатного расширения.
Давление:
p3=p1αk (5)
p3 = 7,0 = 0,22 МПа
16 1,25
Температура:
T3=T1αk-1 (6)
T3 = 2200 = 1097 K
16 0,25
Определим среднюю теплоемкость в интервале температур Т1 – Т3. Для этого пользуясь формулами из п.1...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
28 апреля 2018
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
2021-01-12 12:26
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
4.8
Положительно
Спасибо за быстрое выполнение работы👍🏻Работа выполнена качественно и с полным описанием👍🏻
Хочешь такую же работу?
300 ₽
