Завдання №4

Суміш газів з початковими параметрами за завданням №1 стискається ізотермічно.

Знайти кінцевий тиск суміші (повний р₂ та надмірний р_и2) і об'їм суміші V₂, якщо в ізотермічному процесі відводиться теплота в кількості Q. Знайти зовнішню роботу l, що затрачується, зміну внутрішньої енергії ∆u, зміну ентальпії ∆h, зміну ентропії ∆s. Середні теплоємності при постійному тиску і постійному об'ємі в заданому інтервалі температур можна обчислити, використовуючи довідкові дані [2] або дані додатки В.

Побудувати лінію ізотермічного процесу в координатах р-і T-s.

Завдання №5

Суміш газів, що мають початковий стан за завданням №1, розширяється по адіабаті так, що об'їм газу збільшується в a₃ разів (V₂=a₃V₁).

Знайти кінцевий тиск (повний р₂ та надмірний р_и2), кінцеву температуру Т₂, роботу розширення l, зміну внутрішньої енергії ∆u, зміну ентальпії ∆h і зміну ентропії ∆s. Середні теплоємності при постійному тиску і постійному об'ємі в заданому інтервалі температур можна обчислити, використовуючи довідкові дані [2] або дані додатки В.

Побудувати лінію адіабатного процесу в координатах р-та T-s.

Перелік ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Теплотехника. Под ред. А.П. Баскакова.- М.: Энергоатомиздат, 1991.-224 с.

2. Теплотехника. Под ред. И.Н. Сушкина.- М.: Металлургия, 1973.-479 с.

3. Кузовлев В.А. Техническая термодинамика и основы теплопередачи.- М.: Высшая школа, 1983.- 335 с.

4. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И. Артоболевский.- М.: Советская энциклопедия, 1976.- 608 с.

5. Єгоров Я.О., Бєліков С.Б., Улітенко О.М. Теоретичні основи теплотехніки (у системах машинобудування): Навч. посібник.- Запоріжжя: Дике Поле, 2004.- 286 з.

Додаток А

Приклад виконання розрахунків

Завдання № 1

Резервуар об'ємом V₁ = 3,6 м³ заповнений сумішшю кисню і азоту. Об'ємна частка кисню складає r_О2 = 0,26, а об'ємну частку азоту необхідно визначити. Манометричний тиск суміші дорівнює Р_и = 1640 мм рт. ст., температура суміші t₁ = 164°С. Барометричний тиск треба прийняти самостійно.

Знайти уявну молекулярну масу суміші газів, питому газову постійну, масу суміші, густину суміші та питомий об'єм суміші.

Рішення

Оскільки сума об'ємних часток компонентів суміші дорівнює 1, то об'ємна частка азоту буде рівна:

r_N2 = 1 – r_О2 = 1 – 0,26 = 0,74.

Абсолютна температура суміші газів:

Т₁ = t₁+273,15 = 164 + 273,15 = 437,15 K.

Для суміші газів уявна (середня) молекулярна маса м_см визначається по формулі:

μ_см = =μ _О2∙r _О2 + μ_N2∙r _N2.

З урахуванням молекулярної маси компонентів суміші одержуємо:

μ _О2 = 32 ;μ _N2 = 28 ;

μ_см = 32∙0,26 + 28∙0,74 = 29,04 .

Питома газова постійна суміші газів R визначається по формулі:

R = .

Тоді R = =286,29 .

Використовуємо рівняння Клапейрона у вигляді:

p₁V₁ = MRT₁,

де р₁ – повний абсолютний тиск, який визначається із співвідношення:

р₁ = р_б + р_и1.

Приймаємо барометричний тиск рівним

р_б = 101,3 кПа.

Манометричний тиск суміші дорівнює Р_и1 = 1640 мм рт. ст., в системі SI:

р_и1 = 1640∙133,3 = 218612Па = 218,6 кПа.

Тоді повний абсолютний тиск складе:

р₁ = 101,3 + 218,6 = 319,9 кПа.

З рівняння Клапейрона одержуємо масу суміші газів:

М = = = 9,2 кг.

Густина суміші:

= ==2,56 кг/м³.

Питомий об'єм суміші газів:

м³/кг.

Відповідь: μ_см=29,04 ; R=286,29 ;М=9,2 кг; = 2,56 кг/м³;

м³/кг.