Файл: Сборник задач и упражнений по теплотехнике авиационных двигателей..pdf

Объемный состав тазовой смеси:

Средняя молекулярная масса смеси газа

Парциальные давления компонентов

рЫя = р = 6 • 10» ■0,778 --= 4,67 • 10>Па ;

/)1>а = р г0^ — 6 • 105 • 0,153 = 0,918 • 10° Па ;

р(;(,2 = р гСо2 = 6 • 10г>• 0,034 = 0,2 ■10“ Па ;

Рчяо = Р гн ао = 6 • 10® • 0,03521=0,211 . 10®Па.

1.21. При полном сгорании 1 кг керосина в камере сгорания ТРД образуется смесь, состоящая из 11,45 кг азота, 3,12 кг углекислоты и 1,35 кг паров воды. Затем эта смесь горячих газов перед турбиной смешивается с холодным воздухом в количестве 45 кг. Определить число молей каждого компонен­ та смеси, общее число молей и объемный состав окончательно полученной смеси. Принять, что воздух по массе состоит из 76,8% азота и 23,2# кислорода.

15

М2,117 кмоль; лч,з = 0,778; r0j =0,154;

Давление смеси газов в цилиндре 40 • 105 Па, температура 800°С. Определить плотность сжатого газа, а также парци­ альное давление окиси углерода.

Ответ : р = 12,9 кг/м3; рсо = 2,05 • 10Г’ Па.

1.23. Объемный состав смеси газов на выходе из сопла ра­ кетного двигателя следующий: гс =0,166; гсо = 0,262;

лНо0 =0,305; гн — 0,068 и rN = 0,199. Определить массо­

вый состав, среднюю молекулярную массу и газовую постоян­ ную смеси.

От ве т : g(:c>2 =0,282; gco = 0,283; gHа0 = 0,212;

^11.2=0,00525: = 0,215; р = 25,83 кг/кмоль;

Я= 322 Дж /(кг • К).

1.24.При полном сгорании 1 кг бензина в камере сгорания поршневого двигателя выхлопные газы состоят из 0,075 молей паров воды; 0,071 моля углекислоты и 0,403 молей азота. Дав­ ление на выхлопе 760 мм рт. ст., температура 1000°С- Опреде­ лить массовый состав выхлопных газов, газовую постоянную и плотность смеси газов.

Ответ : gu а 0 = 0,0857; tfcoa = 0,1983 ; ^ —0,715;

/? = 290 Дж/(кг • К); р = 0,274 кг/м:!.

1.25. Парциальное давление паров воды в атмосферном воздухе при стандартных условиях на уровне моря

16

15,2 мм рт. ст. Определить объемные и массовые доли паров воды, а также найти массу воды, содержащейся в одном куби­ ческом метре влажного воздуха.

Контрольные вопросы

1. Доказать равенство

к ,

Pi = P8i-jf-

2.Как определяется парциальное давление: а) через объемные доли; б) через массовые доли компонентов смеси?

3.Как находится давление газовой смеси, если известны парциальные давления ее компонентов?

4.Доказать, что объем, занимаемый газовой смесью, ра­ вен сумме парциальных объемов отдельных ее компонентов.

5.Как перевести массовые доли отдельных компонентов газовой смеси в объемные доли и наоборот?

6.Как определяется газовая постоянная смеси газов:

а) через газовые постоянные отдельных ее компонентов;

б) через среднюю (кажущуюся) молекулярную массу смеси?

7. Какая связь между мольными и объемными долями компонентов газовой смеси?

8. Как определяется плотность и удельный объем газо­ вой смеси:

а) через объемные-доли; б) через массовые доли?

9. Доказать равенство

О'/

ЧИТАЛЫи

Задачи

1.26. Определить значения мольной, объемной и массово теплоемкостей вовздуха при постоянном объеме и постоянном ^давлении, принимая, что эти теплоемкости не зависят от тем­ пературы.

От ве т : pfv= 5 ккал/(кмоль ■ град) =

гр' = 1,308 кДж/(нмя -К); rv=0,72l кДж/(кг - К);

гр = 1,01 кДж/(кг • К ).

Решение.

Так как воздух в основном состоит из смеси двухатомных газов, мольные теплоемкости:

\>'CV= 5 ккал/(кмоль • град) = 20,93 кДж/(кмоль • К);

:>.гр = 7 ккал/(к.моль • град) = 29,31 кДж/(кмоль • К ).

Объемные теплоемкости определяются следующим обра­ зом:

Наконец, массовые теплоемкости находятся по формулам:

19

1.27. Считая, что теплоемкость не зависит of температуры, определить значения мольной, объемной и массовой теплоем­ костей, азота при постоянном объема и постоянном давлении.

1.28. Определить приближенно массовую теплоемкость двуокиси углерода при постоянном объеме и постоянном дав­ лении, считая теплоемкость не зависящей от температуры.

Ответ : cv = 0,666 кДж/(кг • К); ср = 0,857 кДж/(кг-К);

1.29.Истинная мольная теплоемкость двухатомных газов

впроцессе при постоянном давлении и при температуре 0°С

может быть принята равной 7 ккал/(кмоль • град) = = 29,31 кДж/(кмоль • К ).

Определить истинные массовые удельные теплоемкости в этом же процессе для следующих двухатомных газов: Н2, 0 2, No, СО, N0, приняв во внимание их молекулярные массы. Сравнить полученные результаты с табличными данными (см. приложение табл. 4.7.).

1.30. Определить количество тепла, которое необходимо сообщить воздуху, находящемуся в сосуде объемом 40 л при температуре 0°С и давлении 4 • 106 Па, чтобы повысить его температуру до 200°С. Задачу решить, считая теплоемкость воздуха не зависящей от температуры.

Ответ : Q — 29,4 кДж,

20