Решение:

На входе в компрессор

Рассчитываем энтальпию компонентов ВСГ по уравнению:

Рассчитываем приведенные температуру и давление на входе в компрессор:

Определили разность энтальпий при атмосферном и повышенном давлении по рисунку 1:

По известной поправке находится энтальпия при повышенном давлении:

Энтальпию ВСГ найдем по правилу аддитивности:

Массовые доли компонентов:

Тогда энтальпия ВСГ на входе в компрессор:

На выходе из компрессора:

Рассчитываем энтальпию компонентов ВСГ по уравнению:

Рассчитываем приведенные температуру и давление на входе в компрессор:

Определили разность энтальпий при атмосферном и повышенном давлении по рисунку 1:

По известной поправке находится энтальпия при повышенном давлении:

Энтальпию ВСГ найдем по правилу аддитивности:

Ответ: Энтальпия ВСГ на входе в компрессор:

Энтальпия ВСГ на выходе из компрессора:

Задание 1.3. Расчет теплоемкости газовой смеси

Для газов различают теплоемкость, определяемую при постоянном давлении (изобарная теплоемкость) С_р и при постоянном объеме (изохорная теплоемкость) С_v. Эти теплоемкости идеальных газов связаны между собой соотношением (индекс 0 означает нормальное давление). В технологических расчетах преимущественно используются изобарные теплоемкости газов, значения которых при нормальных условиях приведены в справочниках. Теплоемкость газов слабо зависит от давления, часто этим влиянием в расчетах пренебрегают. При повышении температуры теплоемкость газов увеличивается.

Теплоемкость газов (как идеальных) определяется по формуле (Дж/моль К):

(1)

где a₀, a₁, a₂, a₃, a₄ — коэффициенты.

Поправка теплоемкости на давление (кДж/кг К) рассчитывается по формуле

(2)

где , — безразмерные поправки, определяемые по графикам (рис. 1-2) в зависимости от приведенных давления и температуры; M — молярная масса, кг/кмоль;  — фактор ацентричности.

Соответственно, теплоемкость при давлении, отличном от атмосферного:

Фактор ацентричности  приведен в справочниках. Фактор ацентричности — безразмерная величина. Правило аддитивности действует и при расчете теплоемкости газовой смеси, и при расчете фактора ацентричности газовой смеси.

Рисунок 1 — Номограмма для расчета поправки к теплоемкости газов,	Рисунок 2 — Номограмма для расчета поправки к теплоемкости газов

Таблица 1 — Справочные данные для расчета

Газы	Критическая температура, К	Критическое давление, атм	a0	a1 × 103	a2 × 105	a3 × 108	a4 × 1011	Фактор ацентричности 
Водород	32,98	12,9	2,883	3,681	-0,772	0,692	-0,213	0,0
Метан	190,56	45,9	4,568	-8,975	3,631	-3,407	1,091	0,0104
Этан	305,33	48,7	4,178	-4,427	5,660	-6,651	2,487	0,0986
Пропан	369,85	42,5	3,847	5,131	6,011	-7,893	3,079	0,1524

Задание.

Используя условия на входе и на выходе из компрессора из задания 1.2 данной практической работы, рассчитайте массовые теплоемкости сжимаемого ВСГ с учетом поправок на давление. Обратите внимание на размерность теплоемкости при атмосферном давлении и размерность поправки к теплоемкости

Решение:

На входе в компрессор:

Теплоемкость газов (как идеальных) определяем по формуле (Дж/моль К):

Используем приведенные температуры и давления, которые мы рассчитали во втором задании и по рисункам 1 и 2 находим и .

Поправка теплоемкости на давление (кДж/кг К) рассчитываем по формуле:

Соответственно, теплоемкость при давлении, отличном от атмосферного:

Теплоемкость ВСГ найдем по правилу аддитивности:

На выходе из компрессора:

Теплоемкость газов (как идеальных) определяем по формуле (Дж/моль К):

Используем приведенные температуры и давления, которые мы рассчитали во втором задании и по рисункам 1 и 2 находим и .

Поправка теплоемкости на давление (кДж/кг К) рассчитываем по формуле:

Соответственно, теплоемкость при давлении, отличном от атмосферного:

Теплоемкость ВСГ найдем по правилу аддитивности:

Ответ: Теплоемкость ВСГ на входе в компрессор:

Теплоемкость ВСГ на выходе из компрессора: