Специальности 130603 - Оборудование нефтегазопереработки

витель: ассистент кафедры «Теоретические основы теплотехники и гидромеханика» Ларгина Е.В.

Контрольная работа включает 5 контрольных заданий. Контрольное задание состоит из задач, каждая из которых оценивается определенным количеством баллов (1 – 3), в зависимости от степени её сложности.

N>12 = Зачет

N- количество баллов, набранных по итогам выполнения работы.

В каждом разделе приводятся теоретические основы и необходимые расчетные формулы. В таблицах даются необходимые для решения задач справочные материалы.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА, УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

Рабочее тело - тело, посредством которого производится взаимное превращение теплоты и работы. В термодинамике различают идеальныйиреальный газы.

Идеальный газ - это газ, молекулы которого представляют собой материальные точки, несвязанные между собой каким – либо взаимодействием и находящимся в хаотичном движении.

Термодинамическим состоянием тела или системы тел называется совокупность физических свойств, присущих данной системе или телу.

Для характеристики конкретных условий, в которых находится данная система, или процесса, идущего в системе, необходимо знать такие параметры состояния, как удельный объем, абсолютное давление, абсолютная температура.

Удельный объем (v, м³/кг) - это объем единицы массы вещества

,

где V - объем произвольного количества вещества, м³; m - масса этого вещества, кг.

Давление - величина, определяемая отношением силы (нормальной составляющей силы), действующей на поверхность, к площади этой поверхности (p, Па=Н/м²)

Для измерения давления применяют манометры, атмосферного давления - барометры, разрежения - вакуумметры.

Абсолютное давление (p_абс), если оно больше атмосферного (барометрического) (p_б), определяется как сумма

p_абс =p_б +p_м

p_м – показания манометра, измеряющего избыточное давление.

Если p_абс< p_б, то

p_абс= p_б – p_в^,

где p_м – показания вакуумметра, измеряющего разрежение.

Нормальные физические условия (н. ф. у.) соответствуют Т_о = 273,15 К, p_о = 101332 Па

Уравнение состояния устанавливает связь между давлением, температурой и удельным объемом среды постоянного состава.

Уравнение состояния для идеального газа (уравнение Клапейрона)

а) для 1 кг газа pv = RT,

где R - удельная газовая постоянная,Дж/(кг^.К).

б) m кг газа pV = mRT,

в) для моля идеального газа уравнение состояния pV_μ = μRT,

где V_m - объем, занимаемый одним молем газа, m - молекулярная масса. При н.ф.у. V_m=22,4146 м³/кмоль.

Универсальная газовая постоянная (одинаковая для любого газа)

= 8314,3 Дж/(кмоль×К),

Газовая постоянная

Дж/(кг×К)

Температура (Т, К) - величина, характеризующая степень нагретости тел.

Абсолютная температура тела

Т К=273,15 + t ⁰С.

Контрольное задание 1.

Задача 1.1

Определить абсолютное давление газа в резервуаре (p_абс , Па), если ртутный манометр показывает избыточное давление (p_м) _______ мм рт. ст), а барометр (p_б) _________ мм рт. ст. (1 балл)

Таблица 1 - Соотношения между единицами измерения давления.htm

Задача 1.2

Определить абсолютное давление газа в резервуаре (p_абс , Па), если вакуумметр показывает разрежение (p_в) _______ мм рт. ст), а барометрическое давление (p_б) _________ мм рт. ст. (1 балл)

Задача 1.3

Определить плотность газа__________при нормальных физических условиях. (2 балла)

Таблица 2 – Значения µ и R для газов.htm

Задача 1.4

Бак ёмкостью V = 10 м³ заполнен 25 кг газа_________. Определить абсолютное давление в баке, если температура в нем t = 27 °C.

(2 балла)

Примечание: (газы те же, что и в задаче 1.3).

№ зада-	Наименование величин	Вариант
чи
1.1	pм pб
1.2	pв pб
1.3	Газ	N2	NH3	Ar	H2	H2O	He	O2	CH4	CO	CO2

СМЕСИ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

Газовой смесью называется смесь отдельных газов, химически не реагирующих между собой, т.е. каждый газ в смеси полностью сохраняет все свои свойства и занимает весь объем смеси.

Давление, которое создают молекулы каждого отдельного газа смеси, при условии, что этот газ находится один в том же количестве в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси, называется парциальным (частичным) давлением.

Закон Дальтона общее давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений газов, входящих в смесь

,

Газовая смесь может быть задана массовыми, объемными и молярными долями.

Массовая доля - отношение массы каждого отдельного газа к суммарной массе смеси

; ; ,

где g₁, g₂,...,g_n - массовые доли отдельных газов; m - суммарная масса всей смеси

Сумма массовых долей равна единице

Объемная доля - отношение парциального (приведенного) объема каждого газа к общему объему смеси

где - объемные доли; - парциальные объемы каждого газа; V - объем смеси газов.

Парциальный объем - это объем, который занимал бы газ, если бы его давление и температура равнялись параметрам смеси газов.

Если сложить объемные доли, то получим

Задание смеси молярными долями заключается в следующем. Сначала находим количество молей каждого компонента смеси по соотношениям

где M₁, M₂,..., M_n - количество молей каждого компонента;m₁, m₂, ... , m_n - молекулярные веса соответствующих компонентов смеси.

Отсюда вся газовая смесь будет содержать М молей

Мольные доли

Мольные и объемные доли численно равны между собой.

y_i=r_i.

Кажушаяся молекулярная масса смеси m будет определяться по формуле

Знание кажущейся молекулярной массы смеси позволяет по формуле R=8314,3/m находить газовую постоянную смеси R.