Газовая смесь задана следующим образом: N2=60 %, H2O=15 %, SO2=10 %, O2=15 %. Давление смеси pсм=1,0 бар, объем смеси Vсм=10 м3, температура смеси tсм=205 ºС
Определить:
- состав смеси (если по условию задачи задан состав смеси в объемных долях, то следует определить дополнительно состав смеси в массовых долях);
- газовые постоянные компонентов Ri и смеси Ri,кДжкг×К;
- среднюю молярную массу смеси μсм через объемные и массовые доли;
- парциальные давления компонентов через объемные и массовые доли;
- массу смеси mсм кг и компонентов mi кг;
- парциальные объемы компонентов Vi м3 и общий объем газовой смеси Vсм м3.
Решение
Исходя из заданного в процентах объемного состава, газовая смесь в объемных долях будет следующей:
- азот: rN2=0,6;
- водяной пар: rH2O=0,15;
- диоксид серы: rSO2=0,1;
- кислород: rO2=0,15.
Состав смеси в массовых долях:
gi=ri×µiri×µi
где µi – молекулярная масса компонентов, кг/моль:
- азот: µ1=28;
- водяной пар: µ2=18;
- диоксид серы: µ3=64;
- кислород: µ4=32.
Тогда массовая доля компонентов, входящих в газовую смесь:
- азот: g1=0,6×280,6×28+0,15×18+0,1×64+0,15×32=0,548;
- водяной пар: g2=0,15×180,6×28+0,15×18+0,1×64+0,15×32=0,088;
- диоксид серы: g3=0,1×640,6×28+0,15×18+0,1×64+0,15×32=0,208;
- кислород: g4=0,15×320,6×28+0,15×18+0,1×64+0,15×32=0,156
Всего: g1+g2+g3+g4=0,548+0,088+0,208+0,156=1
Газовые постоянные компонентов смеси, кДжкг×К:
Ri=8,314µi
- азот: R1=8,31428=0,297;
- водяной пар: R2=8,31418=0,462;
- диоксид серы: R3=8,31464=0,130;
- кислород: R4=8,31432=0,260
Газовая постоянная смеси:
Rсм=gi×Ri=g1×R1+g2×R2+g3×R3+g4×R4=0,548×0,297+0,088×0,462+0,208×0,130+0,156×0,260=0,108 кДжкг×К
Средняя молярная масса смеси через объемные доли:
µсм=1giµi=10,54828+0,08818+0,20864+0,15632=30,69кгкмоль
Парциальные давления компонентов смеси через объемные доли:
pi=ri×pсм
- азот: p1=0,6×1,0=0,6 бар;
- водяной пар: p2=0,15×1,0=0,15 бар;
- диоксид серы: p3=0,1×1,0=0,1 бар;
- кислород: p4=0,15×1,0=0,15 бар.
Масса газовой смеси:
mсм=pсм×vсмRсм×Tсм=1,0×105×100,108×103×478=19,37 кг
Массы компонентов газовой смеси:
mi=mсм×gi
- азот: m1=19,37×0,548=10,615 кг;
- водяной пар: m2=19,37×0,088=1,705 кг;
- диоксид серы: m3=19,37×0,208=4,03 кг;
- кислород: m4=19,37×0,156=3,02 кг.
Отсюда масса газовой смеси:
mсм=mi=m1+m2+m3+m4=10,615+1,705+4,03+3,02=19,37 кг
Парциальные объемы компонентов газовой смеси:
vi=ri×vсм
- азот: v1=0,6×10=6 м3;
- водяной пар: v2=0,15×10=1,5 м3;
- диоксид серы: v3=0,1×10=1 м3;
- кислород: v4=0,15×10=1,5 м3.
Отсюда общий объем газовой смеси:
vсм=vi=v1+v2+v3+v4=6+1,5+1+1,5=10 м3
Контрольная
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
