Дано:
Смесь имеет следующий объемный состав:
СО = 50 %, r CO = 0,5;
Н2 = 20 %, r H2 = 0,2;
SO2 = 16% r SO2 = 0,16;
CO2 = 14 % r CO2 = 0,14.
Всего: 100 % Σri = 1,0.
Параметры смеси: объем V = 2 м3; давление p = 9 бар; температура t = 1700 °С (T = 1973 K); интервал температур от t1 до t2 для определения средних теплоемкостей и теплоты нагрева смеси:
t1 = 200 °С (T1 = 473 K); t2 = 1200 °С (T2 = 1473 K).
Решение
1. Кажущаяся молекулярная масса смеси по формуле (1.6), через объемные доли компонентов:
= Σ(i ri ) = 28,01 0,5 + 2,01560,2 + 64,06 0,16 + 44,01 0,14 = 30,81.
Массовый состав смеси по формуле (1.4):
gCO = μCO rCO / μ = 28·0,5/30,81 = 0,45;
gH2 = μH2 rH2 / μ = 2,01·0,2/30,81 = 0,013;
gSO2 = μSO2 rSO2 / μ = 64,06·0,16/30,81 = 0,33;
gCO2 = μCO2 rCO2 / μ = 44,01·0,14/30,81 = 0,199.
Проверка: Σgi = 1,000.
Кажущаяся молекулярная масса смеси по формуле (1.7), через массовые доли компонентов:
Кажущаяся молекулярная масса смеси по формуле (1.7), через массовые доли компонентов:
μ = 1/Σ(gi / μi) = 1/0,0341 = 8,14,
где: Σ(gi / μi) = 0,5/28,01 + 0,2/2,01 + 0,16/64,06 + 0,14/44,01 = 0,122.
3.Газовые постоянные компонентов смеси:
RCO = 8314/μCO = 8314/28,01 = 296,8 Дж/(кг·К);
RН2 = 8314/μН2 = 8314/2,0156 = 4124,8 Дж/(кг·К);
RSO2 = 8314/μSO2 = 8314/64,06 = 129,78 Дж/(кг·К);
RCO2 = 8314/μCO2 = 8314/44,01 = 188,91 Дж/(кг·К).
Газовые постоянные смеси по формуле (1.8), через объемные доли компонентов:
R = 8314/Σ(μi ri) = 8314/μ = 8314/8,14 = 1020,59 Дж/(кг·К)
и по формуле (1.9), через массовые доли компонентов:
R = Σ(gi Ri) = 0,5·296,8 + 0,2·4124,8 + 0,16·129,78 + 0,14·188,91 = 1020,59 Дж/(кг·К)
.
4. Парциальные давления компонентов смеси по формуле (1.10), через объемные доли:
pсо2 = p rco2 = 9 0,5 = 4,5 бар;
pN2 = p rN2 = 9 0,2 = 1,8 бар;
pH2O = p rH2O = 9 0,16 = 1,44 бар;
pО2 = p rO2 = 9 0,14 = 1,26 бар.
Проверка по закону Дальтона:
Σpi = p = 10 бар.
То же через массовые доли, по формуле (1.11):
pсо2 = p gco2 RCO2 / R = 9·0,5·289,82/269,76 = 4,5 бар;
pN2 = p gN2 RN2 / R = 9·0,2·4124,82/269,76 = 1,8 бар;
pH2O = p gH2O RH2O / R = 9·0,16·129,7/269,76 = 1,44 бар;
pо2 = p go2 RO2 / R = 9·0,14·188,91/269,76 = 1,36 бар.
Σpi = p = 9 бар.
5. Масса смеси по уравнению Клапейрона:
m = pV/(RT) = 9·105·2/(269,76·1973) = 33,81 кг.
Массы компонентов смеси:
mСО2 = m gCO2 = 33,81 0,5 = 16,9 кг;
mN2 = m gN2 = 33,81 0,2 = 6,76 кг;
mH2O = m gH2O = 33,81 0,16 = 5,41 кг;
mO2 = m gO2 = 33,81 0,14 = 4,73кг.
Проверка: Σ mi = 33,81 кг.
6. Истинные теплоемкости смеси при t = 1700 °С:
а) мольные из табл. 5.1:
(сv) = Σ(сpi ri) = 33,2 0,5 + 31 0,2 + 53,4 0,16 + 53,2 0,14=
= 38,792 кДж/ (кмольК);
(сv) = (сp) – 8,314 = 38,792 – 8,314 = 30,478 кДж/(кмольК);
б) массовые:
сp = (сp)/ = 38,792/30,819 = 1,258 кДж/(кгК);
сv = (сv)/ = 30,478/30,819 = 0,988 кДж/(кгК);
в) объемные:
сp = (сp)/22,4 = 38,792/22,4 = 1,731 кДж/(м3К);
сv = (сv)/22,4 = 30,478/22,4 = 1,36 кДж/(м3К).
Расчет истинных массовых изобарных теплоемкостей смеси
Величина Температура, ºС
0 500 1000 1500 2000 2500
(ср) = Σ(сРi ri) по п
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
