Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Термодинамика и тепломассообмен

Идеальный газ

Идеальный газ

Идеальный газ - математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Примеры решения задач по теме "Смешение газов"

1. $2$ м3 воздуха при давлении $0.5$ МПа и температурой $50$ °С смешивается с $10$ м3 воздуха при давлении $0.2$ МПа и температуре $100$ °С. Определить давление и температуру смеси. Теплообмен с окружающей средой отсутствует.

2. В двух разобщенных между собой сосудах $А$ и $В$ содержатся следующие газы: в сосуде $А$ – $50$ л азота при давлении $p_{N2} = 2$ МПа и температуре $t_{N2} = 200$ °C, в сосуде $В$ – $200$ л углекислого газа при давлении $p_{CO2} = 0.5$ МПа и температуре $t_{CO2} = 600$ °C. Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов. Теплообменом с окружающей средой и зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.

3. В сосуде $А$ находится $100$ л водорода при давлении $1.5$ МПа и температуре $1200$ °С, а в сосуде $В$ – $50$ л азота при давлении $3$ МПа и температуре $200$ °С. Найти давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.

4. В газоходе котельной смешиваются уходящие газы трех котлов, имеющие атмосферное давление. Будем считать, что эти газы имеют одинаковый состав (массовый): CO2 = 12 %, O2 = 8 %, H2O = 10 %, N2 = 70 %. Часовые расходы газов составляют $V_1 = 7100$ м3/ч; $V_2 = 2600$ м3/ч; $V_3 = 11200$ м3/ч, а температура газов соответственно равна $t_1 = 170$ °C; $t_2 = 220$ °C; $t_3 = 120$ °C. Определить температуру газов после смешения и их объемный расход через дымовую трубу при этой температуре. Теплообменом в окружающую среду и зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.

5.5. Уходящие газы из трех паровых котлов при давлении $0.1$ МПа смешиваются в сборном газоходе и через дымовую трубу удаляются в атмосферу. Объемный состав уходящих газов из отдельных котлов следующий: из первого: CO2 = 10 %; O2 = 7 %; H20 = 10 %; N2 = 73 %; из второго: CO2 = 12 %; O2 = 8 %; H20 = 10 %; N2 = 70 %; из третьего: CO2 = 13 %; O2 = 10 %; H20 = 10 %; N2 = 67 %. Часовые расходы газов составляют $М_1 = 12000$ кг/ч; $М_2 = 6500$ кг/ч; $М_3 = 8400$ кг/ч, а температуры газов соответственно равны $t_1 = 130$ °C; $t_2 = 180$ °C; $t_3 = 150$ °C. Определить температуру уходящих газов после смешения в сборном газоходе и объемный расход. Принять, что киломольные теплоемкости смешивающихся газов одинаковы.

6. В газоходе смешиваются три газовых потока, имеющие одинаковое давление, равное $0.2$ МПа. Первый поток представляет собой азот с объемным расходом $V_1 = 8000$ м3/ч при температуре $200$ °С, второй поток – углекислый газ с расходом $V_2 = 7000$ м3/ч при температуре $500$ °С и третий поток – воздух с расходом $V_3 = 6000$ м3/ч при температуре $800$ °С. Найти температуру газов после смешения и их объемный расход в общем газопроводе.

7. Продукты сгорания из газохода парового котла в количестве 300 кг/ч при температуре 900 °С должны быть охлаждены до $500$ °С и направлены в сушильную установку. Газы охлаждаются смешением газового потока с потоком воздуха, имеющего температуру $20$ °С. Давление в обоих газовых потоках одинаковые. Определить часовой расход воздуха, если известно, что $R_{газ} = R_{возд}$. Теплоемкость продуктов сгорания принять равной теплоемкости воздуха.