2 13 Объемные доли компонентов влажного воздуха 21% кислорода

2.13. Объемные доли компонентов влажного воздуха: 21% кислорода; 78,1 % азота и 0,9 % водяного пара. Определить массовые доли, состав и парциальные давления компонентов воздуха при давлении смеси 0,1 Мпа, газовую постоянную воздуха и плотность при н.у Дано: rO2=21% rN2=78,1% rH2O=0,9% P=0,1 МПа Решение: Объемный состав воздуха уже известен заранее. rO2=21%=0,21,rN2=78,1%=0,781 , rH2O=0,9%=0,009 Молекулярная масса кислорода, азота и водяного пара MO2=2∙16=32 гмоль; MN2=2∙14=28 гмоль MH2O=2∙2+16=18 гмоль Кажущаяся молекулярная масса M=rO2MO2+rN2MN2+rH2OMH2O=0,21∙32+0,781∙28+0,009∙18=28,75 гмоль Газовая постоянная смеси равна: R=RμM=8,31428,75∙10-3≈289 Джкг∙К Массовые доли компонентов найдем по формуле: gi=riRRi Газовая постоянная компоненты смеси равна: Ri=RμМi Или gi=riМiRRμ gO2=0,2132∙10-3∙2898,31=0,234 gN2=0,78128∙10-3∙2898,31=0,760 gH2O=0,00918∙10-3∙2898,31=0,006 Мольные доли компонентов воздуха численно равны объемным долям. Парциальные давления азота, кислорода и водяного пара при давлении 0,1 МПа=1∙105 Па равны соответственно pO2=rO2p=0,21∙1∙105=21 кПа pN2=rN2p=0,781∙1∙105=78,1 кПа pH2O=rH2Op=0,009∙1∙105=0,9 кПа Найдем плотность воздуха при нормальных условиях, т.е. P=1,01∙105 Па T=293 К Воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона P=ρRT Откуда ρ=PRT ρ=1,01∙105 289∙293=1,19 кг/м3 1.3 В процессе сжатия в компрессоре давление воздуха в некоторые моменты составляло 4∙103кгс/м2, 6000 кгс/м2 и 0,8 кгс/см2. Выразить наибольшее из указанных давлений в Мпа, а наименьшее в мм.рт.ст. Вычислить среднее арифметическое трех значений давления и выразить его в физических атмосферах и барах. Дано: p1=4∙103кгс/м2 p2=6000 кгс/м2 6∙103 кгс/м2 p3=0,8 кгс/см2 8∙103кгс/м2 Решение: Выразим давление p3 в МПа. 1кгс/м2=9,80665 Па Тогда p3=8∙103∙9,80665=7,8∙104 Па=0,078 МПа Выразим давление p1 в мм.рт.ст. 1кгс/м2=0,0735559 мм.рт.ст Тогда p1=4∙103∙0,0735559=294 мм.рт.ст Найдем среднее арифметическое давление p=p1+p2+p33 p=4∙103+6∙103+8∙1033=6∙103 кгс/м2 Выразим давление p в физических атмосферах 1кгс/м2=9,869∙10-6 атм Тогда p=6∙103∙9,869∙10-6=0,059 атм Выразим давление p в барах 1кгс/м2=98,0665∙10-6 бар Тогда p=6∙103∙98,0665∙10-6=0,588 бар 1.6. Для пуска ДВС используется сжатый воздух, хранящийся в баллоне. Определить отношение давлений в баллоне до и после пуска ДВС, если до пуска ДВС показания манометра было p1из=54∙105 Па, а после пуска p2из=29,4∙105 Па. Барометрическое давление 742 мм рт.ст. при температуре 293,15 К. Дано: p1из=54∙105 Па p2из=29,4∙105 Па pатм=742 мм.рт.ст Решение: Давление газа равно сумме барометрического и избыточного давлений p=pатм+pизб Переведем барометрическое давление в Па 1 мм.рт.ст=133 Па Тогда pатм=742∙133=0,99∙105 Па Найдем давление p1 p1=0,99∙105+54∙105=5,50∙106 Па Найдем давление p2 p2=0,99∙105+29,4∙105=3,04∙106 Па Тогда отношение давлений в баллоне равно p1p2=5,50∙1063,04∙106=1,81 1.24 . Турбоактивный самолет летит на высоте 5500 м над уровнем моря. Температура и давление газов на входе в турбину равны 715℃ и 0,45 МПа. Определить избыточное давление газов на выходе из турбины, ели температура газов в сечении 388℃, а плотность в 4,5 раза меньше, чем на входе в турбину. Давление атмосферы на уровне моря 1000 гПа. Считать, что газы имеют физические свойства воздуха. Дано: T1=715℃ T2=388℃ p1=0,45 МПа 0,45∙106 Па ρ1ρ2=4,5 Решение: На заданной высоте атмосферное давление равно примерно половине от давления на уровне моря, следовательно pатм=0,5∙105 Па Считая, что газы подчиняются уравнениям идеального газа можно применить основное уравнение состояния идеального газа pVT=const Тогда p1V1T1=p2V2T2 Или p2=p1V1T2T1V2 Отношение объемов найдем из условия ρ=mV Следовательно ρ1ρ2=V2V1 Тогда p2=p1T2T1ρ2ρ1 p2=0,45∙106∙98866114,5=1,5∙105 Па Избыточное давление газов на выходе из турбины найдем как pизб2=p2-pатм pизб2=1,5∙105-0,5∙105=1∙105 Па 3.8. В цилиндре ДВС к воздуху подводится количество теплоты 8120 кДж/кмоль при p=const. Определить расстояние поршня от верхней точки до мертвой точки в конце этого процесса и работу, совершенную воздухом, если объем камеры сжатия составляет 250 см3, диаметр цилиндра D=80 мм, начальная температура воздуха tq=540℃. Дано: p=const q1=8120 кДж/кмоль Vк сж=250 см3 D=80 мм t1=540℃ 813 К Решение: Ход поршня найдем из условия Vк сж=0,25πD2S Откуда S=Vк сж0,25πD2 S=250∙10-60,25π80∙10-32=0,05 м Количество теплоты, подводимое к системе при изобарном процессе можно найти как q1=μCpT2-T1 где μCp для воздуха, считаемого двухатомным газом равна: μCp=29,1 Джмоль∙К Тогда T2=q1+μCpT1μCp T2=8120+29,1∙81329,1=1092 К Из уравнения состояния идеального газа найдем конечный объем V1T1=V2T2 Откуда V1=V2T1T2 V1=250∙10-6∙8131092=186∙10-6 кг/м3 Давление найдем из условия pV1=RT1 где R=287 Джкг∙К Тогда p=RT1V1 p=287∙813186∙10-6=1,25∙109 Па Работа газа равна A=pV2-V1 A=1,25∙109250∙10-6-186∙10-6=8000 Дж=8 кДж

Тип работы:

Контрольная работа

Предмет:

Физика

Статус:

выполнено

Стоимость. Рублей:

100

Дата выполнения:

2014-05-11

Understand your user experience

I am text block. Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Read More

remain responsive across devices

I am text block. Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Read More

fall in love with our features

Real time stats

Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec mattis, pulvinar dapibus leo.

Multilingual & translatable

Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec mattis, pulvinar.

Less plugins needed

Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec mattis, pulvinar dapibus leo.

Amazingly responsive

Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec mattis, pulvinar dapibus leo.

Community builder

Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec mattis, pulvinar dapibus leo.

Easy to use interface

Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec mattis, pulvinar dapibus leo.

Выполним любую работу на заказ

У нас вы можете заказать уникальное решений этой задачи или любой другой

Adblock detector