Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Дипломная работа: Параметры и уравнения состояния. Первое начало термодинамики. Смеси идеальных газов

Название: Параметры и уравнения состояния. Первое начало термодинамики. Смеси идеальных газов
Раздел: Рефераты по физике
Тип: дипломная работа Добавлен 10:17:03 27 января 2009 Похожие работы
Просмотров: 1186 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Параметры и уравнения состояния.

Краткая теоретическая часть

Термодинамика, как общее учение об энергии, является фундаментальной общеинженерной наукой. Как и все научные дисциплины, термодинамика имеет свои понятия и свой математический аппарат. Первоочередным понятием является понятие термодинамической системы – то, с чем термодинамика работает.

Термодинамическая система (ТС) – это ограниченная область пространства (рабочего тела – РТ), подлежащая рассмотрению, вне которой расположена окружающая среда.

Параметры состояния ТС – это макроскопические переменные, характеризующие состояние данной ТС, и зависящие от её свойств.

К параметрам состояния ТС относятся:

удельный объём – v, м3/кг;

температура по шкале Кельвина – T, К;

T = 273,15 + t, °C; (1.1)

абсолютное давление – PатА, Па;

PатА = PатИ + B; (1.2)

PатА = В – РВАК,(1.3)

где: PатА – абсолютное давление, PатИ – избыточное давление, В – барометрическое давление, PВАК – вакуумметрическое давление.

Единицы измерения давления:

в системе СИ – [P] = Па = Н/м2 (1 Н = 1 кг×м/с2);

в несистемных единицах – 1 бар = 105 Па = 750 ммHg;

в технической системе единиц – 1 ат = 1 кГ/см2 = 0,981 × 105 Па = = 735,6 ммHg = 10 мH2O

кГ является единицей силы: 1 кГ = 9,81 Н.

кг является единицей массы: 1 кг = 1000 г. Это эталонная величина.

кГ означает, что на 1 кг силы приходится 9,81 Н.

атмосфера физическая – 1 физ. ат. = 760 мм Hg = 101325 Па.

Переводные соотношения: 1 мм Hg = 133,322 Па; 1 мм H2O = 9,81 Па.

Нормальными условиями состояния ТС являются:

давление 101325 Па;

температура 273,15 К.

Единицы измерения энергии:

в системе СИ – 1 Дж = 1 Нм = 1 кг×м2/с2

в технической системе единиц – 1 кал.

Переводное соотношение: 1 кал = 4,184 Дж.

К функциям состояния ТС относятся:

внутренняя энергия – u; [u] = Дж/кг;

энтальпия – h; h = u + Pv; [h] = Дж/кг;

энтропия – s; [s] = Дж/кг×К.

Внутренняя энергия ТС – это общий запас энергии ТС за вычетом кинетической энергии ТС в целом и её потенциальной энергии положения. Внутренняя энергия ТС зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния ТС. С увеличением массы пропорционально ей возрастает и внутренняя энергия, так как она является экстенсивным свойством ТС. Таким образом, внутренняя энергия ТС является её функцией состояния.

Энтальпия ТС – это энергия расширенной ТС, состоящая из внутренней энергии и работы, которую следует совершить, чтобы ТС объёмом V переместить в окружающую среду с давлением P. Как и внутренняя энергия, энтальпия ТС является её функцией состояния.

Каждая ТС, находящаяся в состоянии равновесия, характеризуется уравнением состояния вида:

F(P, V, T) = 0. (1.4)

Параметры состояния ТС должны быть одинаковыми по всему её объёму. В таком случае её состояние вполне определяется заданием двух параметров, а третий является их функцией:

P = F1(V, T); V = F2(P, T); T = F3(P, V). (1.5)

Уравнение состояния идеального газа:

для единичной массы ТС:

Pv = RT; (1.6)

для массы ТС:

PV = MRT. (1.7)

Уравнение состояния для реальной ТС:

,(1.8)

где: R – универсальная газовая постоянная; a, b – постоянные для каждого газа.

Универсальная газовая постоянная R может быть выражена следующим образом:

[R] = Дж/(моль×К); [Rμ] = Дж/(кг×К).

,(1.9)

где μ – молярная масса ТС.

Далее подстрочный индекс "μ" опустим.

Международный Комитет CODATA (The Committee on Data for Science and Technology) рекомендует следующее значение универсальной газовой постоянной (от 2002 года):

R = 8,314472 Дж/(моль×К).

Задачи для самостоятельного решения.

Задача № 1-1. Манометр показывает давление РМ = 6 кгс/см2 при барометрическом давлении РБ = 752 ммHg. Каково будет абсолютное давление РА, если его выразить в Н/м2, барах, кгс/м2, в кгс/см2, в ммHg, в ммН2О? Каково будет показание манометра, выраженное в этих же единицах, при атмосферном давлении РБ = 0,590 бар, если абсолютное давление останется неизменным? Принять ускорение свободного падения равным g = 9,807 м/с2, плотность воды ρВ = 1 г/см3, плотность ртути ρРТ = 13,6 г/см3.

Задача № 1-2. В конденсаторах турбины поддерживается абсолютное давление, равное РА1 = 0,03 кгс/см2, РА2 = 3,807 кН/м2. Определить вакуум в каждом конденсаторе и выразить его в процентах от барометрического давления РБ = 753 ммHg.

Задача № 1-3. Микроманометр (см. рис.1.1), присоединенный к воздухопроводу, заполнен спиртом с плотностью ρСП = 0,8 г/см3. Определить абсолютное давление в воздухопроводе, если длина столба жидкости в трубке микроманометра, наклоненной под углом α = 30°, равна 180 мм, а барометрическое давление РБ = 1,02 бар. Выразить абсолютное давление в барах, ммHg, и кг/см2 .

Рис.1.1.

Задача № 1-4. Давление в паровом котле РМ = 0,4 бар при барометрическом давлении РБ1 = 725 ммHg. Чему равно будет избыточное давление в котле, если показание барометра повысится до РБ2 = 785 ммHg, а состояние пара в котле останется прежним?

Задача № 1-5. Резервуар объемом 4м3 заполнен углекислым газом. Определить массу газа, если его избыточное давление равно РМ = 0,4 бар, а t = 80 °С. Давление воздуха по барометру составляет РБ = 780 ммHg.

Задача № 1-6. Азот массой m = 3,62 кг занимает при Р = 1 физ. ат., Т = = 300 К, объем V = 3,29 нм3. Определить газовую постоянную R, пологая Pv = RT.

Пример. Определить массу 5 м3 водорода при абсолютном давлении РА = 6 бар и температуре 100 °С.

Решение.

m = (P×V×μ) /(R×T) = (6×105 × 5 × 2×10–3) /(8,314 × 373,15) = 1,93 кг.

Задача № 1-7. Плотность воздуха при нормальных условиях равна ρВ = = 1,293 кг/м3. Определите плотность воздуха при давлении Р = 15 бар и температуре t = 20 °C.

Первое начало термодинамики.

Краткая теоретическая часть

Первый закон термодинамики является частным случаем более общего закона – закона сохранения энергии. Первый закон термодинамики устанавливает количественную взаимосвязь между тремя формами энергии: теплотой, внутренней энергией и работой.

Теплота и работа – это две совершенно различающиеся между собой формы энергообмена, проявляющиеся при переходе потоком энергии границы ТС. И теплота, и работа являются функциями процесса.

Работа – это процесс направленной передачи энергии под действием силы. Относительно ТС под работой понимается действие силы на подвижные границы ТС. Теплота – это процесс хаотической передачи энергии под действием градиента (разности) интенсивной величины (не зависящей от массы ТС) – температуры (градиент в этом случае равен ΔT).

Существует множество формулировок первого закона термодинамики, одна из которых: теплота, подведённая к ТС, расходуется на изменение внутренней энергии ТС и совершение ею работы. Математическая форма записи первого закона термодинамики такова:

Q = ΔU + L. (2.1)

Некоторые иные математические формы записи первого закона термодинамики:

δq = du + δl; (2.2)

δq = du + Pdv = dh – vdP. (2.3)

Задачи для самостоятельного решения.

Задача № 2-1.1,5 л воды нагреваются электрическим кипятильником мощностью 300 Вт до температуры кипения. Определить время нагревания τ, если начальная температура воды Т = 293 К, а теплообмен со средой отсутствует.

Задача № 2-2. В котельной электрической станции за 20 часов работы сожжено 62 тонны каменного угля, имеющего теплоту сгорания 28900 кДж/кг (6907 ккал/кг). Определить среднюю мощность станции, если в электрическую энергию превращено 18% тепла, полученного при сгорании угля.

Задача № 2-3. Сколько кг свинца можно нагреть от температуры T1 = = 288 K до температуры его плавления TПЛ = 600 К посредством удара молота массой 20 кг при падении его с высоты 2 м? Предполагается, что вся энергия молота превращается в тепло, целиком поглощаемое свинцом. Теплоемкость свинца CP = 0,1256 кДж/(кг×К).

Задача № 2-4. На электростанции мощностью N = 100 МВт сжигается топливо с теплотой сгорания QPH = 30000 кДж/кг. Коэффициент полезного действия станции ηt = 33,0%. Определить часовой расход топлива G.

Пример. Паросиловая установка мощностью N = 4200 кВт имеет ηt = = 0,33. определить расход топлива в час, если его теплота сгорания QPH = = 25000 кДж/кг.

Решение. G = N/(ηt×QPH) = 4200/(0,33 × 25000) = 1833 кг/ч = 0,51 кг/с.

Задача № 2-5. Воздух в цилиндре занимает объем V1 = 0,25 дм3 и находится под давлением Р1 = 1 бар. Объем воздуха при изотермическом расширении становиться равным V2 = 1,5 дм3. Определить конечное давление Р2 и работу расширения.

Задача № 2-6. Жидкость, находящаяся в сосуде и сообщающаяся с атмосферой PБ = 1 бар, в течении τ = 30 мин перемешивается мешалкой с постоянной частотой вращения n = 75 мин–1 и крутящим моментом М = 12,2 кГм. Начальный объем жидкости V1 = 3,4 м3 увеличивается при этом на 3%. Определить работу расширения жидкости и работу вращения вала, результаты сравнить.

Задача № 2-7. Паровая турбина расходует 0,00110 кг пара на получение 1 кДж электроэнергии. На производство 1 кг пара необходимых параметров затрачивается 3300 кДж. Определить КПД паротурбинной установки.

Задача № 2-8. Определить суточный расход топлива на станции мощностью N = 100000 кВт, если ее КПД 35%, а теплота сгорания топлива QPH = 30000 кДж/кг. Определить также удельный расход топлива на 1МДж переработанной энергии.

Задача № 2-9. Какова стоимость энергии, необходимой для подъема 1000 кг оборудования на вершину башни высотой 516 м, если цена электроэнергии составляет 2 коп / (кВт×ч), а КПД подъемного механизма η = = 0,85?

Смеси идеальных газов.

Краткая теоретическая часть

Газовая смесь – это механическая смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции. Газовая смесь может быть задана массовыми, объёмными и мольными долями:

(3.1)

(3.2)

(3.3)

Причём, имеют место быть условия:

(3.4)

Где k – количество газов, составляющих газовую смесь.

Соотношения, связывающие вышеприведённые уравнения:

(3.5)

(3.6)

Газовая постоянная смеси газов:

(3.7)

Средняя молекулярная масса смеси газов:

(3.8)

Парциальное давление газа:

(3.9)

Задачи для самостоятельного решения.

Задача № 3-1. В резервуаре ёмкостью 125 м3 находится коксовый газ, при давлении P = 5 бар и температуре Т = 291 К. Газ имеет следующий объемный состав: τ(H2O) = 0,46, τ(CH4) = 0,32, τ(CO) = 0,15 и τ(N2) = 0,07. После отбора части газа его давление понизилось до 3 бар, а температура до 285 К. Определить массу израсходованного газа.

Задача № 3-2. Газовая постоянная смеси водорода Н2 и азота N2 равна RСМЕСИ = 882,54 Дж/(кг×К). Определить массовые доли водорода m(Н2) и азота m(N2), если давление смеси РСМЕСИ = 1,08 бар.

Задача № 3-3. Поток воздуха, имеющий часовой расход GВ = 300 кг/ч и температуру ТВ = 573 К, смешивается с потоком дымовых газов GГ = 400 кг/ч, ТГ = 873 К. Определить температуру смеси и объемные доли газов, если известно, что RГ = 289,277 Дж/(кг×К). Принять давление газов и воздуха одинаковыми, а теплоемкость газов равной теплоемкости воздуха.

Пример. Воздух имеет примерно следующий массовый состав m(O2) = 23,2% и m(N2) = 76,8%. Определить объемный состав воздуха, кажущуюся молекулярную массу, парциальное давление кислорода и азота, если давление воздуха по барометру РБ = 760 ммHg.

Решение.

Объёмный состав воздуха:

τ(N2) = 1 – τ(O2) = 1 – 0,21 = 0,79.

Кажущаяся молярная масса:

Газовая постоянная смеси:

Парциальные давления газов:

P(O2) = τ(O2) × PБ = 0,21 × 760 = 159,6 ммHg.

P(N2) = PБ – P(O2) = 760 – 159,6 = 600,4 ммHg.

Задача № 3-4. Три газовых потока смешиваются между собой (см. рис.3.1). Первый поток представляет собой поток кислорода с расходом G = 115 кг/ч и температурой Т = 573 К, второй – поток оксида углерода с расходом G = 200 кг/ч и Т = 473 К. По третьему каналу течет воздух с температурой ТВ = 673 К.

Рис.3.1.

В результате смешивания этих потоков образуется смесь с температурой ТСМ = 548 К. Определить часовой расход воздуха, если известно, что давление всех трех газов одинаково.

Задача № 3-5. Смесь, состоящая из одного киломоль кислорода и двух киломоль азота при температуре Т1 = 303 К и давлении Р1 = 1 бар, охлаждается при постоянном объеме до температуры Т2 = 283 К. Определить изменение внутренней энергии смеси.

Задача № 3-6.0,3 м3 воздуха смешиваются с 0,5 кг углекислого газа. Оба газа до смешивания имели параметры Р = 6 бар и Т = 318 К. Определить парциальное давление углекислого газа после смешивания.

Задача № 3-7. Объемный состав горючего газа следующий: τ(CO) = 10%, τ(N2) = 45%, τ(CH4) = 35%, τ(C2H4) = 4%, τ(H2) = 3% и τ(CO2) = 3%. Определить кажущуюся молекулярную массу, плотность, удельный объем при нормальных условиях, газовую постоянную R и парциальное давление метана в процентах, а также массовую долю каждого компонента.

Задача № 3-8. Смесь газов состоит из 10 кг азота, 13 кг аргона и 27 кг диоксида углерода. Определить мольный состав смеси ее удельный объем при нормальных условиях, кажущуюся молекулярную массу смеси и газовую постоянную, отнесенную к одному нормальному кубическому метру.

Задача № 3-9. Дымовые газы имеют массовый состав: m(CO2) = 16,1%, m(O2) = 7,5% и m(N2) = 76,4%. Рассчитать энтальпию hСМЕСИ этих газов, отнесенную к одному килограмму смеси, при температуре 1073 К, отсчитанную от 273 К.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений07:37:05 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
22:46:02 28 ноября 2015

Работы, похожие на Дипломная работа: Параметры и уравнения состояния. Первое начало термодинамики. Смеси идеальных газов

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(151098)
Комментарии (1843)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru