2. Расчет тфх газовой смеси.

По данным справочника (6) составляется таблица необходимых физических констант компонентов. Для удобства пользования составленной таблицей и проведения дальнейших расчетов каждому компоненту газовой смеси присвоен свой номер, а сами физические константы компонентов при этом проиндексированы соответствующими номерами.

Таблица 1 – Физические характеристики компонентов газовой смеси

i, номер компонента	Компонент газовой смеси	Массовая доля g	, Кг/кмоль
1	N2	0,1	28,013
2	O2	0,2	32,000
3	CO2	0,7	44,011

Вычисляется кажущаяся молярная масса газовой смеси по формуле:

После подстановки:

=38,873кг/кмоль

Вычисляются объемные доли компонентов газовой смеси по формуле:

После подстановки:

Проверяется условие (2.2) [1]:

Вычисляются парциальные давления компонентов газовой смеси по формуле 2.3 [1] с точностью до двух знаков после запятой:

p_i = r_i p, МПа

После подстановки:

р₁ = 0,1391,4МПа0,19МПа;

р₂ = 0,2431,4МПа0,34МПа;

р₃ = 0,6181,4МПа0,86МПа;

По данным справочника [2] составляются таблицы из близлежащих по температуре и давлению ТФХ компонентов газовой смеси для проведения интерполяции.

Таблица 2 – ТФХ азота при температуре Т=900К

Р, МПа	z	Cv, Дж/(кгК)	Ср, Дж/(кгК)	η107, Пас
0,1	1,0003	890	1187	436,4
1	1,0003	890	1187	436,6

Таблица 3 – ТФХ кислорода при температуре Т=900К

Р, МПа	z	Cv, Дж/(кгК)	Ср, Дж/(кгК)	η107, Пас
0,1	1,0002	845	1105	519,4
1	1,0024	845	1105	519,6

Таблица 4 – ТФХ диоксида углерода при температуре Т=900К

Р, МПа	z	Cv, Дж/(кгК)	Ср, Дж/(кгК)	η107, Пас
0,1	1,0002	1070	1259	437,8
1	1,0022	1071	1261	438,4

С помощью интерполяционных формул и по данным из таблиц 2-4 вычисляются ТФХ компонентов газовой смеси и сводятся в таблицу 5.

Формула линейной одномерной интерполяции в этом случае примет вид:

где Y – значение искомой ТФХ компонента газовой смеси при парциальном давлении р (р_м< р <р_б);

- ближайшее меньшее табличное значение давления;

–ближайшее большее табличное значение давления;

- табличное значение ТФХ при давлении

- табличное значение ТФХ при давлении

Расчет ТФХ для азота:

Вычисляется z :

Вычисляется C_v :

Вычисляется С_р :

Вычисляется η:

Расчет ТФХ для кислорода:

Вычисляется z :

Вычисляется C_v :

Вычисляется С_р :

Вычисляется η:

Расчет ТФХ для диоксида углерода:

Вычисляется z :

Вычисляется C_v :

Вычисляется С_р :

Вычисляется η:

Таблица 5 – ТФХ компонентов газовой смеси при температуре Т=900К и соответствующих парциальных давлениях

i, номер компонента	Компонент газовой смеси	Парциальное давление Р, МПа	z	Cv, Дж/(кгК)	Ср, Дж/(кгК)	η107, Пас
1	N2	0,19	1,0026	890	1187	436,42
2	O2	0,34	1,0007	845	1105	519,44
3	CO2	0,86	1,0016	1071	1260	438,2

Вычисляем фактор сжимаемости газовой смеси по формуле:

После подстановки:

Вычисляется плотность газовой смеси по формуле:

После подстановки:

Вычисляется динамическая вязкость газовой смеси по формуле 2.4 [1], которая в общем случае при n=3 имеет вид:

где

В принятых индексах формула преобразуется в следующий вид:

где

Коэффициенты при этом принимают вид:

……………………………………………………………………………

После подстановки коэффициенты принимают значения:

Вычисленные значения коэффициентов сведены в таблицу 6.

Таблица 6 – Значения коэффициентов

		Индекс j
		1	2	3
Индекс i	1	1	1,146	1,401
	2	1,234	1	1,464
	3	1.003	0,973	1

При рассчитанных коэффициентах и объемных доляхвычисляются комплексы, результирующие значения которых приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Значения комплексов

1,283	1,319	0,994

В итоге коэффициент динамической вязкости газовой смеси равен:

Вычисляется удельная изохорная теплоемкость газовой смеси по формуле:

Вычисляется удельная изобарная теплоемкость газовой смеси по формуле:

Вычисляется показатель адиабаты газовой смеси по формуле:

В итоге ТФХ измеряемой среды (газовой смеси) равны:

Рассчитывается массовый расход газовой смеси по формуле:

где - предельное значение числа Рейнольдса;

- число Пи;

- динамическая вязкость газовой смеси, Пас;

D – диаметр условного прохода трубопровода, м.

Значение выбирается из ряда, где

n – целое (положительное или отрицательное) число или нуль;

a – одно из чисел ряда 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8.

Значение :

а = 2

n = 1

= 20кг/с

Таблица 8. Результаты расчетов 2-ой главы

Обозначение	Наименование	Данные
	Средняя молярная масса среды	38,873	кг/кмоль
р1	Парциальное давление азота	0,19	МПа
р2	Парциальное давление кислорода	0,34	МПа
р3	Парциальное давление диоксида углерода	0,86	МПа
	Фактор сжимаемости	1,002
	Плотность газовой смеси	7,244	кг/м3
	Динамический коэф-т вязкости	415,421	Па·с
	Объемная доля азота	0,139
	Объемная доля кислорода	0,243
	Объемная доля углекислого газа	0,618
	Удельная изобарная теплоемкость	1222	Дж/(кг·К)
	Удельная изохорная теплоемкость	1008	Дж/(кг·К)
	Показатель адиабаты	1,212