Термодинамические основы тепловых насосов. Васьков Е.Т. - 33 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

64 65
Плотность смеси
( )
å
r
=r
ii
M
1
= 1/((0,54498/1,429) + (0,0796/1,251)) =
= (0,0455/0,717) + (0,32996/2,595)) = 1,57 кг/м
3
.
Проверка: r = p/RT = 101 325/(235,998 × 273,15) = 1,57 кг/м
3
.
Удельный объем смеси v = 1/r = 1/1,57 = 0,637 м
3
/кг.
Вычисление парциальных давлений компонентов смеси
ii
prp
=
.
2
O
p
= 0,6 × 101 325 = 60 795,0 Па;
2
N
p
= 0,1 × 101 325 = 10 132,5 Па;
4
CH
p
= 0,1 × 101 325 = 10 132,5 Па;
10
H
4
C
p
= 0,2 × 101 325 = 20 265,0 Па.
Массовая теплоемкость при постоянном объеме и постоянном дав-
лении
m
m
=
v
v
cc
= 29,3/35,2306 = 0,832 кДж/(кг × K);
m
m
=
pp
cc
= 37,7/35,2306 = 1,07 кДж/(кг × K),
где
c
v
= 29,3 кДж/(кмоль × K);
c
p
= 37,7 кДж/(кмоль × K).
Объемная теплоемкость при постоянном объеме и постоянном дав-
лении
41,22
v
v
cc
m
=
¢
= 29,3/22,41 = 1,307 кДж/(кг × K);
41,22
pp
cc
m
=
¢
= 37,7/22,41 = 1,682 кДж/(кг × K).
6. Кислород, имеющий начальные параметры p
1
= 15 МПа и Т
1
= 300 K,
нагревается в закрытом сосуде объемом V = 400 л до температуры
Т
2
= 373,15 K.
Определить массу кислорода, конечное давление и количество подве-
денной теплоты. Изобразить процесс на pV- и sT-диаграммах (рис. 6.1).
Масса кислорода
77
3008,259
4,01015
6
1
1
=
×
××
==
TR
Vp
M
кг..
Конечное давление
67,18
300
15,373
15
1
2
12
===
T
T
pp
МПа.
Количество теплоты
(
)
(
)
375276571,01006632,077
1
1
2
2
21
=
×
-
×
=
-
=
-
tctcMQ
vmvm
кДж.
Средние изохорные теплоемкости
1
vm
c
и
2
vm
c
найдены по таблицам
теплоемкостей (см. приложение) по
1
t
и
2
t
соответственно.
7. 8 м
3
азота и 2 м
3
кислорода нагревают при постоянном давлении
p = 0,1 МПа от состояния с температурой t
1
= 0 °C до состояния с температурой
t
2
= 70 °C. Определить количество теплоты, работу, изменение внутренней
энергии, энтальпии и энтропии. Результаты расчета проверить по первому
закону термодинамики. Изобразить процесс в pV- и sT-диаграммах.
Количество подведенной теплоты
(
)
=
-
=
- 1221
TTcMQ
p
12,68 × 1,017(343,15 - 273,15) = 902,69 кг..
Масса смеси из уравнения состояния
1
1
1
MRTVp
=
M = 0,1 × 10
6
×10/(28 × 273,15) = 12,68 кг.
Объем смеси
2
O
2
N1
VVV
+
=
= 2 = 8 + 2 = 10 м
3
.
Газовая постоянная смеси
R = 8314,3/m = 8314,3/28,8 = 28,8 Дж/(кг × K).
Объемные доли азота и кислорода
=
=
1
2
N
2
N
/VVr
8/10 = 0,8;
=
=
1
2
O
2
O
/VVr
= 2/10 = 0,2.
Масса киломоля смеси
=
m
=
m
å
i
i
r
28 × 0,8 + 32 × 0,2 = 28,8 кг/кмоль.
Начальная и конечная температуры
T
1
= t
1
+ 273,15 = 0 + 273,15 = 273,15 K;
T
2
= t
2
+ 273,15 = 70 + 273,15 = 343,15 K.
Постоянная массовая изобарная теплоемкость смеси определяется по
формуле
с c
p p
=
= 29,3/28,8 = 1,017 кДж/(кг × K).
Здесь
p
c
m
= 29,3 кДж/(кг × K) взята для двухатомного газа.
Работа процесса
(
)
=
-
=
-
1
2
2
1
VVpL
0,1×10
6
(12,56 – 10) = 2,56 × 10
5
Дж = 256 кДж.
Объем в конце процесса
V
1
/V
2
= T
1
/T
2
, V
2
= V
1
T
2
/T
1
= 10 × 343,15/273,15 = 12,56 м
3
.
Изменение внутренней энергии
DU = U
2
- U
1
= Mc
v
(T
2
- T
1
) = 12,68 × 0,732(343,15 - 273,15) = 644,4 кДж.
Изохорная массовая теплоемкость смеси
с c
v
v
=
= 20,9/m = 20,9/28,8 = 0,732 кДж/(кг × K).

Страницы