Удельная газовая постоянная азота

Удельная газовая постоянная азота

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано иное):

· от 0,68 до 0,85 кг/м³ (сухой газообразный);

· Температура самовозгорания: 650 °C;

· Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;

· Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м³ (6,7—11,0 Мкал/м³) [1] (т.е. это 8-12 квт-ч/м³);

· Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

· Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх [

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — от 92 до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:

а также другие неуглеводородные вещества:

· диоксид углерода (СО2),

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Для облегчения возможности определения утечки газа, в него в небольшом количестве добавляют одоранты — вещества, имеющие резкий неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц). Чаще всего в качестве одоранта применяется тиолы, например, этилмеркаптан (16 г на 1000 м³ природного газа).

[кг·м -3 ]; [м 3 ·кг -1 ] – удельный объем.

F(P,v,T)=0 – уравнение состояния газа.

Состав природного газа:

4. Изобутан

µ — молекулярный вес

ρ – нормальная плотность

– плотность газа по воздуху

Ркр – критическое давление

Ткр – критическая температура.

Уравнение состояния природного газа; особенности изотерм газов. Критическое состояние. Критическое состояние метана и его гомологов. Сжижение газов.

— уравнение состояния газа.

При повышении давления и снижении температуры газ переходит в жидкое состояние.

Совершенный газ. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Реальный газ. Сжимаемость. Коэффициент сверхсжимаемости. Приведенные параметры. Формула для расчета коэффициента сверхсжимаемости.

,

— уравнение состояния совершенного газа.

R = 8314

для реального газа:

,

z – коэффициент сжимаемости.

Уравнение состояния газа.

Уравнение состояния газа – функциональная зависимость между давлением , удельным объёмом и температурой , которая существует для всех газов, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, то есть .

Графически эта зависимость изображается семейством изотерм.

При температуре большей критической газ всегда остаётся в газообразном состоянии при любом давлении. При температуре меньшей критической, при сжатии газа, если достигается некоторого удельного объёма начинается конденсация газа, и он переходит в двухфазное состояние. При достижении некоторого удельного объёма конденсация газа прекращается, и он приобретает свойства жидкости.

Уравнение состояния идеального газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона: , или , где .

Газовая постоянная , .

Для метана, имеющего молярную массу , газовая постоянная равна .

При больших давлениях и температурах характерных для магистральных газопроводов используются различные модели реальных газов, который обладает явлением сверхсжимаемости. Эти модели описываются скорректированным уравнением Менделеева-Клайперона: , где — коэффициент сверхсжимаемости, который для реальных газов всегда меньше единицы; — приведённое давление; — приведённое давление.

Для вычисления коэффициента сверхсжимаемости существуют различные эмпирические формулы, такие как .

Для смеси газов критическое давление определяется по следующей формуле: , а критическая температура находится следующим образом: .

Характерные параметры компонентов природного газа:

Название компонента , , , , ,
Метан 16.042 0.717 518.33 4.641 190.55
Этан 30.068 1.356 276.50 4.913 305.50
Пропан 44.094 2.019 188.60 4.264 369.80
Азот 28.016 1.251 296.70 3.396 126.2
Сероводород 34.900 1.539 238.20 8.721 378.56
Углекислый газ 44.011 1.976 189.00 7.382 304.19
Воздух 28.956 1.293 287.18 3.180 132.46

45.Газовые смеси и расчет их параметров. Расчет критических параметров газовой смеси.

Приближённые формулы для расчёта констант газовой смеси.

X- это процентное содержание газа в смеси делённое на 100.

Технология трубопроводного транспорта природного газа. Состав и назначение сооружений, входящих в систему газопровода: компрессорные станции, системы воздушного охлаждения, линейная часть, подземные хранилища газа и т.п.).

2- Газосборный пункт.

4 – установка подготовки газа

6 – магистральный газопровод

7- запорная арматура

28 – городские газовые сети

10 – линии связи

19 – электрические линии

18 – система ЭХЗ

25 – вертолетная площадка

13 – водные переходы

14 – вдольтрассовые подъездные дороги

12 – аварийный запас труб

17 – защитные сооружения

23 – дома линейных монтеров-связистов

Читайте также:  Телефон xiaomi сброс настроек до заводских

20, 21 – ПХГ и КС

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-15; Нарушение авторского права страницы

Страницы работы

Содержание работы

Смесь, состоящая из М1=0,8 кмоль азота и М2=0,2 кмоль кислорода с начальными параметрами р1=1 МПа и Т1=1000 К расширяется до давления р2=0,57 МПа. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем n =0,8. Определить газовую постоянную смеси, ее массу и начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения и теплоту, участвующую в процессе.

1. Определяем удельную газовую постоянную смеси газов R из формулы универсальной (молярной) газовой постоянной

где М — молярная масса смеси, R=8314,3 кДж/(кмоль*К) — универсальная газовая постоянная.

Молярная масса смеси М равна сумме произведений молярных масс компонентов на их молярные доли:

Поскольку масса смеси равна 1 кмолю, то молярные доли:

Подставляя значения молярных масс азота и кислорода, получим величину молярной массы смеси:

Теперь можно определить удельную газовую постоянную смеси R:

Массу смеси можно определить по формуле:

m=М*n, где n — количества вещества смеси в молях, для нашей задачи n=0,8+0,2=1 кмоль

2. Начальный объем, определим по формуле Менделеева

3. Изотермический процесс, Т=const

Определим конечный объем при расширении газа по уравнению изотермического процесса

Поскольку процесс изотермический, то Т12=1000 К.

Определим работу расширения L12 по формуле:

При изотермическом расширении газа к нему подводится теплота Q12 в количестве эквивалентном работе расширения L12, поэтому Q12=L12=4,67 МДж.

Изменение энтальпии в изотермическом процессе равно нулю, т. к. T2-T1=0

S12=4,67*10 6 /1000=4,67 кДж/К.

Изменение внутренней энергии в изотермическом процессе отсутствует, так как (U2-U1)=Cv(T2-T1); (T2-T1)=0, значит и (U2-U1)=0.

4. Адиабатный процесс pV k =const:

Конечный объем V2 найдем из соотношения параметров в адиабатном процессе V2=V1(p1/p2) 1/ k , откуда , k — показатель адиабаты, для двухатомных газов k=1,4, поэтому

Температуру Т2 определяем по уравнению Менделеева:

В адиабатном процессе количество подводимой или отводимой теплоты равно нулю, то есть Q12=0.

Работу расширения можно определить по формуле:

Изменение внутренней энергии можно определить из уравнения первого начала термодинамики:

(U2-U1)=-4.67 МДж. Знак минус указывает на то, что внутренняя энергия уменьшается. Значит положительная работа в адиабатном процессе осуществляется за счет уменьшения внутренней энергии.

Изменение энтальпии Y=mCp(T2-T1), где Cp — средняя изобарная теплоемкость смеси, которая равна сумме произведений массовых долей компонентов на их удельные теплоемкости.

, где CpN2 u Cp O2— средние удельные изобарные теплоемкости, которые находятся по таблицам при средней температуре процесса Тср=(Т12)/2=(1000+850)/2=925К.

W — массовые доли N2 и O2

Теперь можно определить энтальпию:

5. Политропный процесс pVn=const

Конечный объем V2 найдем из соотношения параметров в политропном процессе V2=V1(p1/p2) 1/ n =8.34(1/0.57) 1/0.8 =16.8 м3

Температуру Т2 определяем по уравнению Менделеева:

Теплоту, участвующую в процессе можно определить по формуле:

где Cv — средняя удельная объемная теплоемкость смеси, которая находится следующим образом. Известно, что k= Cp /Cv , поэтому объемная удельная теплоемкость смеси Cv=Cp / k=1,136/1,4=0, 8 кДж/(кг*К).

Подставляем значение мольной теплоемкости в формулу, получаем:

Изменение внутренней энергии, как для любого процесса, определяется по формуле:

Работу расширения политропного процесса вычисляем по формуле:

Изменение энтальпии Y находим по формуле:

Сводная таблица результатов:

Величина Изотермический Адиабатический Политропный

Задача. Определить газовую постоянную смеси газов, состоящую из 78 % азота и 22 % кислорода.

На основании уравнения Клапейрона для i-го компонента идеальногазовой смеси, занимающей объём V см можно написать:

Записав эти уравнения для всех компонентов смеси и просуммировав их левые и правые части, получим:

p см V см = m см Rсс T см , где R см − газовая постоянная смеси.

Уравнение состояния идеального газа написанное выше представляется в интегральной форме. Если продифференцировать уравнение состояния

то получим pdv + vdp = RdT , которое

показанный на рис.5 (на экране). Здесь произведение

dl v = pdv назвают

ДЕФОРМАЦИОННОЙ РАБОТОЙ , а

произведение dl p = vdp —

В первом случае работа связана с изменением объёма (например, в цилиндре поршневого двигателя), а во втором случае – с изменением давления (например, в компрессоре или турбине газотурбинного двигателя).

Читайте также:  Экономичные нагреватели для отопления

Уравнение состояния для реального газа было составлено

Ван-дер-Ваальсом Йоханнес Дидериком (1837-1923 ), нидерландским физиком (Лауреатом Нобелевской премии в 1910 г.) в 1873 году, которое учитывает размеры молекул и межмолекулярные силы притяжения; для одного моля представляется так:

( р + а )( v − b ) = RT , . где b − учитывает конечность объёма молекул; v 2

a − учитывает межмолекулярное давление.

Рис.5. Уравнение состояния идеального газа в дифференциальной форме

билетов к зачету по дисциплине «Термодинамика и теплопередача» для студентов 3 курса Механического факультета по спец. 160901

Московский государственный технический Университет гражданской авиации

Кафедра « Двигатели летательных аппаратов »

____________Никонов В.В. «___»_______2007 г.

Учебная дисциплина «Термодинамика и теплопередача»

1. Поясните содержание понятий «Рабочее тело тепловых машин» и внешняя среда».

Задача. Определить газовую постоянную для следующих газов: СО 2 , Н 2 , СН 4 .

2. Изобразите и поясните цикл С.Карно в p , v и T , S координатах. Укажите на

графиках площади фигур, соответствующих: работе сжатия и расширения в цикле: количество теплоты, подведенное и отведенное от рабочего тела в цикле. Задача. Определить термический КПД цикла С.Карно, если известны:

Т 1 = 288 К , Т 2 = 1500 К .

3. Напишите и поясните уравнение неразрывности.

Задача. Как изменитеся расход воздуха через двигатель, если на вход его поступают: — посторонние предметы; — горячие газы от других двигателей.

Московский государственный технический Университет гражданской авиации

Кафедра « Двигатели летательных аппаратов »

____________Никонов В.В.. «___»_______2007 г.

Учебная дисциплина «Термодинамика и теплопередача»

1. Поясните содержание понятия «Параметры состояния рабочего тела». Укажите, какие параметры состояния измеряются в эксплуатации авиационных двигателей термометрами сопротивления, термопарами и трубками Пито.

Задача. Определить газовую постоянную смеси газов, состоящую из 78 % азота

2. Приведите и поясните алгоритм расчета параметров состояния в контрольных точках цикла С.Карно.

Задача. Определить удельную работу сжатия L v в адиабатном процессе, если известны параметры состояния в начале процесса ( T 1 , p 1 , v 1 ) и в конце процесса

3. Напищите и поясните уравнение сохранения энергии в общем виде с учетом трения.

Задача. Определить число Маха воздушного судна в полете со скоростью 2000 км/ч, на высоте 18 км ( Т н = 295 К ).

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Кафедра «Двигатели летательных аппаратов»

В.Т. Шулекин, В.В. Медведев, Н.Д. Тихонов, В.В. Дворниченко

«ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА»

для студентов специальности 160901 дневной и заочной форм обучения

Настоящий лабораторный практикум издается в соответствии с учебным планом для студентов специальности 160901 всех форм обучения. Практикум содержит описание семи лабораторных работ по дисциплине «Термодинамика и теплопередача».

Рассмотрено и одобрено на заседаниях кафедры от 27.03.2007г. , протокол № 6 и методического совета специальности от 27.03.2007 г.

Рецензент, профессор, д.т.н. Коняев Е.А.

Определение теплоемкости воздуха……………………

Исследование газовых процессов в элементах ТРД..…

Исследование циклов тепловых двигателей………..….

Новые циклы авиадвигателей

Исследование сопла трения и подогрева…………….…

Определение коэффициента тепловодности

Определение коэффициента теплоотдачи в условиях

Список использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Учебная дисциплина "Термодинамика и теплопередача" является общей профессиональной дисциплиной учебного плана подготовки студентов по специальности 160901 "Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей".

Настоящий лабораторный практикум имеет целью привить студентам практические навыки и умения по экспериментальному и расчетному исследованию типовых задач термодинамики и теплопередачи.

Авиационный газотурбинный двигатель (ГТД) является тепловой машиной , в которой подводимое за счет химических реакций окисления топлива выделяемое количество теплоты преобразуется в полезную работу либо в виде приращения кинетической энергии струи рабочего тела (воздуха), проходящего через двигатель, либо в виде избыточного крутящего момента, который с помощью вала передается на воздушный винт.

Основными элементами ГТД являются входное устройство ,

компрессор, камера сгорания, турбина и выходное устройство . Сумму механической работы, отводимой от двигателя, и кинетической энергии на его выходе называют свободной или полезной работой ГТД .

Предметом технической термодинамики является изучение процессов, происходящих в ГТД как тепловой машине, определение условий, при которых эффективность этой машины является максимальной, исследование основных закономерностей преобразования теплоты в работу.

Читайте также:  Разбираем блок питания компьютера

Предметом теплопередачи является изучение процессов теплообмена, которые играют определяющую роль в теплотехнике при создании конкретных элементов ГТД (турбинных лопаток, корпусов, дисков, теплоизоляционных покрытий и т.д.). К основным видам теплообмена относятся теплопроводность, конвекция и тепловое излучение .

Теплопроводностью называют молекулярный перенос теплоты в сплошной среде. Этот процесс возникает при неравномерном распределении температур в среде. В этом случае теплота передается путем непосредственного соприкосновения частиц, имеющих различную скорость, что приводит к обмену энергией между молекулами, атомами или свободными электронами.

Конвекцией называют движение теплоносителя (жидкости или газа) и перенос теплоты при этом в пространстве. Теплообмен между жидкостью или газом с поверхностью твердого тела называют конвективным теплообменом . Процесс теплообмена между двумя

теплоносителями, разделенными твердой стенкой, называют

Конвективный теплообмен — весьма сложное явление, которое описывается системой дифференциальных уравнений, состоящей в общем случае из уравнений теплообмена, энергии, движения, неразрывности, диффузии и состояния. Дифференциальные уравнения отражают лишь самые общие черты явления, в них отсутствуют индивидуальные признаки конкретного единичного случая. Выделение конкретного случая из общего класса явлений конвективного теплообмена осуществляется дополнением системы уравнений условиями однозначности.

Ввиду чрезвычайной сложности системы дифференциальных уравнений конвективного теплообмена и условий однозначности, содержащих большое количество переменных, аналитическое решение ее не может быть получено в общем случае. Эти уравнения могут быть решены в отдельных случаях при существенных упрощающих предположениях.

Теория подобия устанавливает условия подобия физических явлений и на этой основе дает возможность существенно сократить число переменных. Она также дает правила рационального объединения физических величин в безразмерные комплексы — критерии , число которых существенно меньше числа величин, из которых они состоят. В результате использования этих критериев расчет конвективного теплообмена сводится к решению критериальных уравнений , и определению, в конечном итоге, коэффициента теплоотдачи α .

Тепловое излучение — процесс распространения теплоты электромагнитными волнами. Этот вид теплоты обусловлен превращением внутренней энергии вещества в энергию излучения и его поглощением веществом.

ЛР-1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ВОЗДУХА (4 часа)

Цель работы: 1. Экспериментальное определение средней массовой теплоемкости воздуха при постоянном давлении с рт .

2. Ознакомление с методикой измерений и обработки опытных данных.

Задание на работу

1. В рабочей тетради изобразить схему лабораторной установки для определения теплоемкости воздуха и указать ее основные элементы.

2. Ознакомиться с принципом действия установки. Подготовить установку для проведения эксперимента.

3. Ознакомиться с основными сведениями и с методикой обработки опытных данных.

4. Произвести измерения:

— температуры t o и давления p o наружного воздуха в лаборатории;

— температуры воздуха на выходе из термостата t 1 ;

— напряжения u в и силы тока I в в цепи нагревателя;

— перепада давлений на мерной диафрагме h в .

5. Выполнить обработку экспериментальных данных.

6. Оформить отчет по лабораторной работе.

Отношение количества теплоты δ Q , полученного рабочим телом при

бесконечно малом изменении его состояния, к связанному с этим измене-

нием температуры dT называют теплоемкостью рабочего тела [1,2,3]:

Обозначение δ Q вместо dQ показывает на их различие в зависимости

от процесса подвода теплоты. Индекс «х» используется для обозначения того или иного процесса. Например, обозначая х → р получаем

выражение для теплоемкости в изобарном процессе ( p = const ) :

При x → T получаем выражение для теплоёмкости в изотермическом процессе ( T = const ) c T →∞ ; при x → k получаем c k = 0 (теплообмен

между внешней средой и рабочим телом в адиабатном процессе

pv k = const отсутствует); при x → v получаем c v в изохорном процессе

Обычно теплоемкость относят к единице количества вещества и в зависимости от выбранной единицы различают:

— удельную массовую теплоемкость с т , кг Дж К ;

— удельную объемную теплоемкость c v , м Дж 3 К ;

— удельную мольную теплоемкость μ с , моль Дж К .

Зависимость теплоемкости от характера процесса может быть представлена графически (рис.1.1). Здесь произвольный процесс представляется политропным

Рис.1.1. Зависимость удельной массовой теплоемкости от показателя политропы п

( pv n = const ), где п – показатель политропы, может принимать значения

Ссылка на основную публикацию
Тест эксель на собеседовании
Если вы хоть раз пытались устроиться на работу или же работаете на должности, в круг обязанностей которой входит принятие людей...
Тарифы мтс смарт 400 руб
С того момента как тариф «Смарт» стал доступен для активации, он претерпел множество изменений. Они касаются размера абонентской платы, количества...
Тарифы ростелекома на домашний интернет
Полный список актуальных тарифов Ростелеком для города Москва. Подключай тарифы Rostelecom в Москве бесплатно и пользуйся качественными услугами интернета и...
Тестирование cd и dvd дисков
В этой статье я опишу программу тест Nero CD DVD Speed, которая разработана компанией "Nero Softwsre AG". С помощью программы...
Adblock detector