Определить динамическую и кинематическую вязкость двухкомпонентной смеси газов метан-водород, находящейся при давлении 2 атм и температуре Т=300С, если объемная доля второго компонента в смеси у2=0,75.
Ответ
μсм=0,0104∙10-3 Па∙с; vсм=0,0235∙10-3м2/с
Решение
Для последующих расчетов используем значения молярных масс компонентов смеси:
МСН4=16 кг/кмоль;
МН2=2 кг/кмоль.
Коэффициент динамической вязкости газовой смеси рассчитываем по формуле:
μсм=МсмуСН4∙МСН4μСН4+уН2∙МН2μН2,
где Мсм – молярная масса смеси;
μСН4- коэффициент динамической вязкости метана, Па·с; согласно справочным данным, при 300С μСН4=0,011·10-3 Па·с;
μН2- коэффициент динамической вязкости водорода, Па·с; согласно справочным данным, при 300С μН2=0,009·10-3 Па·с.
Молярную массу смеси рассчитываем по формуле:
Мсм=МСН4∙yСН4+МН2∙yН2,
где yН2-объемная доля водорода в смеси; yН2=0,75;
yСН4-объемная доля метана в смеси; yСН4=1-yН2=1-0,75=0,25.
Мсм=16∙0,25+2∙0,75=5,5кгкмоль.
Тогда получим:
μсм=5,50,25∙160,011∙10-3+0,75∙20,009∙10-3=0,0104∙10-3 Па∙с
Определяем плотности входящих в смесь компонентов по формуле:
ρ=М22,4∙Т0Т∙рр0,
где Т0 – температура, соответствующая нормальным условиям, К; Т0=273 К;
Т – температура, соответствующая рабочим условиям, К; Т=300С=303 К;
р0 – давление, соответствующее нормальным условиям, Па; р0=101325 Па;
р – давление, соответствующее рабочим условиям, Па; р=2 атм=202650 Па.
ρСН4=1622,4∙273303∙202650101325=1,287кгм3;
ρН2=222,4∙273303∙202650101325=0,161кгм3.
Плотность смеси компонентов рассчитываем по формуле:
ρсм=ρСН4∙yСН4+ρН2∙yН2,;
ρсм=1,287∙0,25+0,161∙0,75=0,442кгм3
Кинематическая вязкость газовой смеси:
vсм=μсмρсм=0,0104∙10-30,442=0,0235∙10-3м2с
Ответ: μсм=0,0104∙10-3 Па∙с; vсм=0,0235∙10-3м2/с
на новый заказ в Автор24.
