Задан объемный состав газовой смеси 𝒓𝑵𝟐

Соотношения массовой доли компонентов смеси с объемной и мольной долями определяются из уравнений:
gi=rii/( rii ) ; ri=ni
где ri-объемная доля компонента смеси ;
gi- массовая доля компонента смеси ;
ni -мольная доля компонента смеси;
i –молекулярная масса компонента смеси.
Сумма всех долей компонент смеси равна единице:
∑ gi = 1; ∑ ri = 1; ∑ ni =1
∑ ri =0,60+0,10+0,30=1 – условие выполняется
1. Определим молекулярные массы компонентов смеси .
Молекулярная масса компонентов:
μi = ∑ Ari nai, кг/кмоль
где Ari- атомная относительная масса атома в молекуле (по таблице Менделеева табл.1.2); nai- количество атомов в молекуле.
N2 : μ N2 = ∑ A N2 n N2= AN22=14,00572=28,0114 кг/кмоль
NH3: μ NH3 = ∑ A NH3 n NH3=14,00571+1,007343=17,02772 кг/кмоль
CO2: μ CO2 = ∑ A CO2 n CO2=12,0111+15,9992=44,009 кг/кмоль
2. Определим массовый состав смеси
g N2=r N2 N2/ (r N2 N2+ r NH3 NH3+ r СО2 СО2)
g N2=0,6028,0114/(0,6028,0114+0,1017,02772+0,3044,009)=0,530
g NH3=r NH3 NH3/ (r N2 N2+ r NH3 NH3+ r СО2 СО2)
g NH3=0,1017,02772/(0,6028,0114+0,1017,02772+0,3044,009)=0,054
g СО2=r СО2 СО2/ (r N2 N2+ r NH3 NH3+ r СО2 СО2)
g СО2=0,3044,009/(0,6028,0114+0,1017,02772+0,3044,009)=0,416
Проверим соотношение
∑ gi = 0,530+0,054+0,416=1 условие выполняется
3 . Определим мольный состав смеси
Так как ri=ni , то
n N2= r N2=0,60 ; n NH3= r NH3=0,10 ; n СО2= r СО2=0,30 .
4. Определим кажущуюся молекулярную массу смеси
μ см =( rii) , кг/кмоль
μ см = r N2 N2+ r NH3 NH3+ r СО2 СО2
μ см =0,6028,0114+0,1017,02772+0,3044,009=31,712312 кг/кмоль
5.Определим газовую постоянную смеси .
Rсм =8314/ ( rii)=8314/ μ см
Rсм =8314/31,712312=262,17Дж/(кгК)
6. Определим удельный объем и плотность смеси при давлении смеси р=0,20 МПа и температуре смеси t=100С.
Из уравнения р Vсм = Мсм RсмT
следует р Vсм/ Мсм = RсмT или р см = RсмT
где см = Vсм/ Мсм –удельный объем смеси, м3/кг
р=0,2МПа=2105Па Т=t+273,15=100+273,15=100+273,15=373,15К
см = RсмT/ р =262,17373,15/(2105)=0,4891 м3/кг
Плотность смеси см=1/см =1/0,4891=2,0444 кг/м3
7.Определим массовую, объемную и мольную теплоемкость смеси.
7.1.Связь между удельными массовой, мольной и объемной теплоемкостями:
с = μс /μ = сꞌ / ρо, а также с ′ см = μссм /22,4
По таблице 1.3
Для азота N2
cv=4,96 кал/(мольК); cр=6,95 кал/(мольК);
Для аммиака NН3
cv=6,65 кал/(мольК); cр=8,80 кал/(мольК);
Для двуокиси углерода СО2
cv=6,80 кал/(мольК); cр=8,83 кал/(мольК)