работакр. КР часть1 Расчет ТДП (2018) (1). Термодинамические процессы с идеальными
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
Графики зависимости изобарной теплоемкости углеводородных газов (кДж/кг·К) от температуры К Рисунок 5.1 – Зависимость теплоемкости метана от температуры 220 260 300 340 380 420 460 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 Ê êã êÄæ Ê 4 CH T p C 51 Рисунок 5.2 – Зависимость теплоемкости этана от температуры Рисунок 5.3 – Зависимость теплоемкости пропана от температуры 220 260 300 340 380 420 460 Ê T 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Ê êã êÄæ p C 6 2 H C 220 260 300 340 380 420 460 Ê T 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Ê êã êÄæ p C 8 3 H C 52 Рисунок 5.4 – Зависимость теплоемкости н-бутана от температуры Рисунок 5.5 - Зависимость теплоемкости н-пентана от температуры 220 260 300 340 380 420 460 Ê T 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Ê êã êÄæ p C 10 4 H nC 220 260 300 340 380 420 460 Ê T 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Ê êã êÄæ p C 12 5 H nC 53 Рисунок 5.6 - Зависимость теплоемкости н-гексана от температуры 220 260 300 340 380 420 460 Ê T 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Ê êã êÄæ p C 2,6 14 6 H nC 54 6 Вопросы для самопроверки 1. Дайте определение термодинамической системы, термодинамического процесса. 2. Назовите термические и калорические параметры состояния. 3. Дайте определение идеального газа и идеальной газовой смеси. 4. Дайте определение удельной теплоемкости. 5. К каким единицам количества вещества принято относить теплоемкость? 6. Какие факторы влияют на теплоемкость? 7. Определение объемной теплоемкости и теплоемкости при V=const. 8. Какая теплоемкость больше p с или v c , почему? 9. Напишите зависимость между истинной и средней теплоемкостью. 10. Изобразите зависимость теплоемкости от температуры. 11. Как можно выразить изменение внутренней энергии идеального газа в произвольном термодинамическом процессе? 12. В каком процессе изменения состояния все подведенное тепло расходуется на изменение внутренней энергии? 13. В каком процессе подведенное к газу тепло равно изменению энтальпии? 14. Нужно ли подводить или отводить тепло от газа при изотермическом сжатии? 15. Как и почему изменяется температура при его адиабатическом сжатии и расширении? 16. Чему равен показатель политропы для основных процессов изменения состояния идеальных газов? 17. Каков физический смысл показателя политропы? 18. Как можно графически показать, что данный процесс является политропным с постоянным показателем? 55 19. В каких пределах изменяется показатель политропы в процессах идеальных циклов тепловых машин? 20. Какой знак имеет U и q в политропынх процессах расширения: а) для 1 0 n ; б) для k n 1 ; в) для n k ; в какой из этих групп политроп теплоемкость отрицательная? 21. В каком из рассмотренных Вами политропных процессов подведено больше тепла, совершено больше работы? 22. В каком процессе 0 ? 23. Изобразите основные политропные процессы, проходящие через заданную точку в координатах P-v и T-S. 24. Какая доля подведенного тепла в изобарном процессе идет на изменение внутренней энергии? 25. При каких условиях подвод тепла к газу сопровождается повышением температуры и при каких – понижением? 26. При каких условиях отвод тепла от газа сопровождается понижением температуры и при каких – повышением? 56 Рекомендуемая литература Основная 1. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1980. – Гл.2-3. 2. Баскаков А. П., Берг Б.В., Витт О.К. и др. Теплотехника: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – Гл.4, п.4.3. 3. Техническая термодинамика: учебник для вузов/ В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин. – 4-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1983. -Гл. 1, пп. 1.4-1.5. 4. Поршаков Б.П., Бикчентай Р.Н., Романов Б.А. Термодинамика и теплопередача (в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности). – М.: Недра, 1987. – 349 с. 5. Загорученко В.А., Бикчентай Р.Н., Вассерман А.А. и др. Теплотехнические расчеты процессов транспорта и регазификации природных газов: Справочное пособие. – М.: Недра, 1980. – 320 с. Дополнительная 1. Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. и др. Теплотехника: учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1999. - Гл.2, п.2.1. 2. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. - Гл.13, §§ 221- 242. 57 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПОРЯДОК РАСЧЕТА СРЕДНЕЙ МАССОВОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ КОМПОНЕНТЫ ГАЗОВОЙ СМЕСИ 1. Для углеводородных газов средняя массовая теплоемкость при постоянном давлении pm C может приниматься приближенно при 2 2 1 T T T m по соответствующим графикам на рисунке 2.3...2.8. 2. Для неуглеводородных составляющих средняя массовая теплоемкость при постоянном давлении pm C должна рассчитываться через истинную мольную теплоемкость при постоянном давлении p C в следующей последовательности: рассчитывается средняя мольная теплоемкость по соответствующей формуле табл. 1 приложения 1: 1 2 2 1 2 1 t t dt C C t t p t t pm например для воздуха: , 0057208 , 0 7558 , 28 2 0057208 , 0 7558 , 28 2 0057208 , 0 7558 , 28 0057208 , 0 7558 , 28 1 2 2 1 1 1 2 2 2 2 1 2 2 1 2 1 m t t t t pm t t t t t t t t t t t dt t C где 2 2 1 t t t m 58 по полученному значению средней мольной теплоемкости определяется средняя массовая: 2 1 t t pm pm C C Для ориентировочных расчетов принимают теплоемкость не зависящей от температуры. Постоянные мольные теплоемкости приведены в табл. 2 приложения 1. Таблица 1 - Интерполяционные формулы для истинных мольных теплоемкостей неуглеводородных газов Газ Мольная теплоемкость при К кмоль кДж const P , 2 O t C p 0069706 , 0 5802 , 29 2 N t C p 0053905 , 0 5372 , 28 CO t C p 0058862 , 0 7395 , 28 Воздух t C p 0057208 , 0 7558 , 28 O H 2 t C p 0116611 , 0 8367 , 32 t C p 0132043 , 0 8728 , 42 2 H t C p 0031518 , 0 3446 , 28 2 CO t C p 0144985 , 0 3597 , 41 Таблица 2 - Приближенные значения мольных теплоемкостей при постоянном объеме и постоянном давлении ( const C ) Атомность газа Число степеней свободы, i с v , Дж/(моль К) с р , Дж/(моль К) v p c c k Одноатомный i = 3 пост 47 , 12 R 2 3 0 79 , 20 R 2 5 0 1,67 Двухатомный i = 3 пост + 2 вр 79 , 20 R 2 5 0 10 , 29 R 2 7 0 1,4 Трех- и многоатомный i = 3 пост+ 3 вр 94 , 24 3R 0 26 , 33 4R 0 1,33 2 SO 59 Таблица 3 - Молярные массы i и газовые постоянные i R компонентов газовой смеси Газ Химическая формула Молярная масса, кмоль кг Газовая постоянная, К кг кДж Метан 𝐶𝐻 4 16,04 518,67 Этан 𝐶 2 𝐻 6 30,07 276,64 Пропан 𝐶 3 𝐻 8 44,09 197,70 н-Бутан 𝐶 4 𝐻 10 58,12 143,08 н-Пентан 𝐶 5 𝐻 12 72,15 115,23 н-Гексан 𝐶 6 𝐻 14 86,17 69,48 Кислород 𝑂 2 32,00 259,0 Водород 𝐻 2 2,02 4124,0 Азот 𝑁 2 28,03 296,8 Окись углерода 𝐶𝑂 28,01 296,8 Водяной пар 𝐻 2 𝑂 18,02 461 Двуокись углерода 𝐶𝑂 2 44,01 188,9 Сернистый газ 𝑆𝑂 2 64,06 129,8 Воздух - 28,96 287,0 |