Создан заказ №3984781
12 мая 2019
Смесь состоящая из m1 кг азота и m2 кг кислорода с начальными параметрами р1 = 1 МПа и Т1 = 1000 К расширяется до давления р2
Как заказчик описал требования к работе:
Срочно решить контрольную работу по теплоэнергетике и теплотехнике из 6 задач в двух вариантах. Все решения нужно подробно расписать.
Фрагмент выполненной работы:
Смесь, состоящая из m1 кг азота и m2 кг кислорода с начальными параметрами р1 = 1 МПа и Т1 = 1000 К расширяется до давления р2. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем п. Определить газовую постоянную смеси, её молярную массу, начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения и теплоту, участвующую в процессе. Представить сводную таблицу результатов и ее анализ. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Показать процессы в pv и TS – диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 1,2.
Таблица 1: Исходные данные:
Вариант m1, кг m2, кг р2, МПа n
59 5 8 0,47 1,21
Решение:
1. Определим физические параметры заданной смеси газов.
Массовые доли gi находим по формуле:
gi=mim (1)
где mi-массы компонента смеси, кг;
m-полная масса смеси, кг.
Масса смеси:
m=m1+m2
m = 5,0 + 8,0 = 13,0 кг
Массовая доля каждого газа по формуле (1):
g1 = 5,0 = 0,38 ; g2 = 8,0 = 0,62
13,0
13,0
Определяем кажущуюся молекулярную массу смеси по формуле:
μсм=1gN2μN2+gO2μO2 (2)
где μi-молекулярные массы компонентов смеси, кг/моль.
Молярная масса азота: μN2 = 0,028 кг/моль.
Молярная масса кислорода: μО2 = 0,032 кг/моль.
Средняя молекулярная масса смеси по (2):
μсм = 1 = 30,33 кг/кмоль
0,38 + 0,62
28
32
Газовую постоянную R смеси ищем по формуле:
R=8314μсм
R = 8314 = 274 Дж/(кг·К)
30,33
При определении теплоемкости газа воспользуемся положениями молекулярно-кинетической теории газов, согласно которой теплоемкость газа определяется только количеством атомов в молекуле (Таблица 2).
Таблица 2
Газы μСv,
кДж/(кмоль·К) μСp,
кДж/(кмоль·К)
одноатомные 12,5 20,8
Двухатомные, воздух 20,8 29,1
Трехатомные,
многоатомные 24,9 33,3
Число атомов в молекуле газа N для кислорода и азота одинаково: N = 2
Согласно приведенным данным мольная теплоемкость обоих газов:
μСv=20,8 кДж/(кмоль·К); μСp=29,1 кДж/(кмоль·К);
Определим массовую теплоемкость компонентов смеси по формуле:
Срi=μСрiμi (3)
Ср1=29,10,028=1039 Дж/(кг∙К)
Ср2=29,10,032=909 Дж/(кг∙К)
Удельная изобарная теплоемкость смеси:
Cp=i=12giCpi
Ср = 0,38 · 1039 + 0,62 · 909 = 959 кДж/(кг∙К)
Удельная изохорная теплоёмкость смеси по формуле Майера:
Cv=Cp-R
Сv = 959 − 274 = 685 Дж/( кг· К)
Показатель адиабаты:
k= CpCv
k = 959 = 1,4
685
2. Рассчитываем термодинамические параметры процесса расширения. Считаем, что теплоемкость газа остается неизменной во всех точках термодинамического процесса.
2.1. Начальное состояние газа.
Давление (по условию):
p1 = 1,0 MПа
Температура по (по условию):
Т1 = 1000 K
Удельный объем:
v1=RT1рi
υ1 = 1000 · 274 = 0,274 м3/кг
1,0 ·106
2.2. Процесс изотермического расширения.
Давление (по условию):
p2 = 0,47 MПа
Температура по (по условию):
Т2 = Т1 = 1000 K
Удельный объем:
v2=RT2р2
υ2 = 274 · 1000 = 0,583 м3/кг
0,47 ·106
Термодинамическая работа процесса и количество теплоты:
l12=q12=RT1∙lnp1p2
ℓ12 =
274 · 1000 ·ln 1,0 = 206,9 кДж/кг
0,47
2.3. Процесс адиабатного расширения.
Давление (по условию):
p3 = p2 = 0,43 MПа
Удельный объем по соотношению для адиабатного процесса:
v3=v1∙р1р31k
υ3 = 0,274 · ( 1,0 ) 0,71 = 0,47 м3/кг
0,47
Температура по соотношению для адиабатного процесса:
T3=T1∙р3р1k-1k
T3 = 1000 · ( 0,47 ) 0,29 = 806 K
1,0
Термодинамическая работа процесса:
l13=RT1-T3k-1
ℓ13 =
274 ·( 1000 – 806 ) = 132,9 кДж/кг
1,4 – 1
Количество теплоты: q13 = 0
2.4. Процесс политропного расширения.
Давление (по условию):
p4 = p2 = 0,43 MПа
Удельный объем по соотношению для политропного процесса:
v4=v1∙р1р41n
υ4 = 0,274 · ( 1,0 ) 0,83 = 0,511 м3/кг
0,47
Температура по соотношению для политропного процесса:
T4=T1∙р4р1n-1n
T4 = 1000 · ( 0,47 ) 0,17 = 877 K
1,0
Термодинамическая работа процесса:
l14=RT1-T4n-1
ℓ14 =
274 ·( 1000 – 877 ) = 84,1 кДж/кг
1,21 – 1
Теплота процесса:
q14=Сvn-kn-1T4-T1
q14 = 685,0 ·( 1,21 – 1,4 ) ∙( 877 − 1000 ) = 76,1 кДж/кг
1,21 – 1
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
13 мая 2019
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Смесь состоящая из m1 кг азота и m2 кг кислорода с начальными параметрами р1 = 1 МПа и Т1 = 1000 К расширяется до давления р2.docx
2019-06-02 17:20
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Автор молодец! выполнила работу качественно и в срок. Рекомендую. Приятно было общаться. Ставлю высокую оценку.
Хочешь такую же работу?
300 ₽
