Оглавление:
Изменение энтропии идеальных газов при смешении
- Изменение энтропии идеального газа при перемешивании. 。 Идеальная энтропия смеси h-газа-это сумма энтропии газа, входящего в смесь. категория продукта• Из Формулы (6-43)/?Пар и 7 ″ Si =ppinт / Тяор-Д1прпар//?Для газа с параметрами » Нор»、 Где T-температура смеси. rvar-парциальное давление компонентов в смеси, которое можно определить по формуле — (3-10). — Раздел 2 правой части
уравнения может быть выражен следующим образом: •H1n из НПСР / сзади = р \ н ПГИ \ я / pB0 ^ т =: я? Нажмите / pH0p + ^отсюда (^см) с. Т-Iigi(хп \ НТ / TH0J) — Ри \ НП! pH0V) — ^ гири \ Н \ игт \ \ иил. \ ’Выражение в скобках-это pj. Последний член ^Значение отрицательное. т. * Я,^ / ^ <1. Мы хотим убедиться, что это такв п п Я
энтропия компонента I кг c. параметры смеси обозначаются (st) Людмила Фирмаль
с (СКМ) П М = 2 ги ’ (Си) ПЛ Т ^ лиг Рили Дана формула (3-2)、 Л с Тл ’ (sCMWr == ITGI, который (Си) П, Т + 2> gt Б В!// >(14-13)） ii > Из этой формулы следует, что если смешать несколько различных газов с параметрами P, T смеси, то энтропия смеси не будет равна сумме энтропий отдельных компонентов, приобретенных в дополнение к температуре смеси, и будет увеличена на равную величину с изменением энтропии смеси…」 Перемешивание газов в потоке, как
и любой другой способ перемешивания, является необратимым процессом, всегда сопровождающимся увеличением энтропии. Это явление объясняется тем, что при перемешивании таз расширяется без выполнения work. In кроме того, смешение газов в 1 сосуде сопровождается диффузией, которая является необратимым процессом. Если же, наоборот, необходимо разделить смеси различных газов на отдельные компоненты, то для этого необходимо
- провести минимальную работу, равную потере работоспособности Т0ас при смешивании газов (см. Пример 14-6). — *. Тестовые вопросы и примеры в XIV главе 1.Процесс называется примирением и где он происходит 2.Какое количество изменится и какое количество останется постоянным за открытием? 3.Уравнение процесса изолированного дросселя. 4.Почему процесс дроссельной заслонки
нельзя назвать равной энтальпией? 5..Как изменяется температура идеального газа во время дроссельной заслонки? 6.Эффект Жюля Томсона и его уравнения. 7. дроссельной заслонки? «» 、 。 8.Фактическая регулировка газа. 9.Что такое точка инверсии и температура? 10.Эффект производной Жюля Томсона для газа в соответствии
Что такое дифференциальный и интегральный эффект Людмила Фирмаль
с уравнением ван-дер-Ваальса. И. Он показывает, как температура инверсии реальных газов определяется. … 12.При каких условиях температура фактического газа повышается, понижается и остается неизменной при дросселировании? 。 13.Исследование подавления водяного пара на диаграммах. 14.Изменение производительности пара в дросселе. 15.Определите температуру и «давление определенного количества газовой смеси».■/ 16.Температура
смешанного газа при заполнении бака. 17.Температура и объем, при которых смешанный газ течет. 18.Объясните причины изменения энтропии при перемешивании и укажите формулу для энтропии смеси. Пример 14-1.Имеется перегретый пар с давлением Р1 = 100 бар, Т1 = 530°с — 1 kg. In в первом случае, используя эти параметры, пар поступает в паровую турбину, где адиабатически расширяется
до конечного давления Р2 = 0,05 bar. In в этом случае за счет изменения внешней кинетической энергии пара выполняет задачу, численно равную изменению энтальпии. Во 2-м случае пар сначала сужается до промежуточного давления р \ = 3 бар в клапане, затем адиабатически расширяется снова в паровой турбине до того же конечного давления. Определите температуру пара за клапаном, увеличение энтропии и потерю полезной работы из-за дросселя.
Начальные параметры пара: it = 3450 кДж / кг и Si = 6,7 кДж / (кг град). если вы проведете горизонтальную линию на диаграмме s-s до тех пор, пока диаграмма S-s не пересечет Изобар p -3 бар, вы увидите температуру пара в конце дросселя t [= 483°C. Из той же диаграммы, из начального состояния давление p2 = 0,05 бар i2 = 2040 кДж / кг; потеря энтальпии в процессе будет равна hl = it-i2 = 3450-2040 = 1410 кДж / кг. Во время адиабатического расширения после дросселя энтальпия уменьшается в процессе: h2 = ix-/ 2 = 3450-2530 = 920 кДж /
кг. Таким образом, потеря производительности пара может быть измерена в терминах Ah = 1410-920 = 490 кДж / кг или процентов- м = у! Я не собираюсь этого делать.100 = 3%. 1410 энтропия после щелевого кольца равна s2 = 8,3 кДж / (кг-град).Процесс корректировки-это типичный необратимый процесс, всегда сопровождающийся увеличением entropy. In в соответствии с условиями этой задачи энтропия равна s2-Sj = 8.3-6.7 = 1.6 кДж /(кг * град） Пример 14-2.In 3 резервуара соединены между собой трубопроводами: 7 \ = 300°К и/?
кислород при t = 2 бар Vy = 1,5 м3; V2 — 3 G3 air / / 12 = 350°K и P2 ^ 4 бар; Vs-T3 с окисью углерода = 4°C и p3 = 6 бар при 5,5 Л3. При открытом клапане определите температуру и давление смеси газов. — Температура смешанного газа определяется по формуле (14-8). T = Pi + / > 2 ^ 2 + 13. _ Пи Ви / ТЛ + нви / ТЦ + ПС В3 / Т3 — S ^ + 4-3 + 6.5, 5_e380oK .. 2 ч.、5/300 + 4-3/350 + 6.5.5 / 400 h давление смешанного газа определяется по формуле (14-9). pjVi + же pzvi + PiVz ^ 2.1.5 + 4-3 + 6.5.5 ^ 1 г-ЧХ + Вт + В9 1.5 + 3 + 5.5 Пример 14-3.In канал, газы из 3-х трубопроводов есть mixed. at pt= 2 бар 2 кг, 7 \ = 500°к воздуха 2 кг. Р2 = 2 бар и Т2 ″ = 400 кг углекислого газа при 3°к. Р3 при 5 кг кислорода- — 3 бар и Т3 = 300°постоянная теплоемкость, определяющая
температуру и удельный объем смеси при давлении 1 бар. Теплоемкость смеси СР = giCpi + г ^ Пи + gtfp* = 0.2-1.15 + 0.3-0.86 + 0.5 х х 1.15-1.063 кДж /(кг-град).Смешанная температура газа T _ gl CP1 + g2 CP2 7 * 2 + G3 CPZ __ Ср1 + £ ГСР + £ ^ ^ рз0.23.500 + 0.258-400 + 0.575.300 ^З^ Сус 1,063 Основными константами смеси являются R = giRx + gtRt + g3R3= 0.2.287 + 0.3-189 + 0.5-260 = — 244 Джей!(Кг’град).Удельный объем смеси Для RTIp =(244-391)/(L05)= 0,955 mHkg. Пример 14-4. Бак 5 м3 имеет 0 кислорода! = 3 бар и T1 = 320°K; через трубопровод, при p2 = 12 бар и G2 = 400°K в трубопровод подается 0,6
м3 углекислого газа. Постоянная теплоемкость определяет параметры состояния смешанного газа. Масса кислорода w02 = ru / RT =(3 * 10b’5）/（259.82″ 320）、= 18 кг. * Масса углекислого газа МКО= ПВ / РТ =(12-105.0.6)/(189-400)= 9.5 кг ’ 4 массовая доля кислорода.. ’Г1′ 18 / 27.5 = 0.655- И теплоемкость Четыре co1 = 20.93 / 32 = 0.653 кДж / (кг град). Массовая доля углекислого газа равна g2 = 0,345, а теплоемкость равна co2 = 29.31 / 44 = 0.665 кДж / (кг град).Температура смешанного газа равна т =л£$ lZl±Лл£2j2 = 0.655■0.653 ■ 320-Ф 0.345 * 0.665.400 ^ — gicvi +
g2c02 0.655-0.653 + 0.345.0.665、 Газовая постоянная смеси равна Я = гири — + — gtR9= 0.655-259.82 + 0.345-189 = 235.4 Дж /(кг-град). Давление смеси… 。 。 МРТ 27.5.235.4.348 -. — — =- Ты — = * ’5bar- Пример 14-5.Определить энтропию газовой смеси, состоящей из азота и кислорода при давлении Р = 0,5 МН / м2 или Р = 5 бар и температуре Т = 400°С на 1 кг. Массовая доля азота и кислорода: ВНД = 0,4; го2 = 0,6.Газ считается идеальным. Будем считать, что при параметрах P0 = 1 бар и t0 = 0°С энтропия азота и кислорода равна нулю. Теплоемкость
газа изменчива. Энтропия смеси равна сумме энтропии отдельного газа и изменения энтропии в смеси[формула (14-13) 1： (*см) р, т = ги (Си) п, т + Г2(С2)п т + приложение GFI /?илн — + МР2 g2R2; {Си) «’ Т = ги(СРХ в Т / с TQ-РЖ \ НП / ЗП)= 0.4(1.0823 * 2.3 ИГ 673 / 273— 0.2968 * 2.31 г 5/1) = + 0.259 кДж!(Кг-град)(С2)°П: Т = Г2(ср2 в Т / т0-Р2 Р / РО)= 0.6(х 1.0237.2.3 XLG по 673/273 −0.2598.2.3 ИГ 5/1)= + 0.387 кДж!{Кг-град). Изменение энтропии при смешивании имеет вид AsCM = gxRx InIГгх + G2r2 in 1 = ir2 0.4.0.2968-0.433 + 0.6 Х Х 0,2598-0,567 = 1,4 кДж!(Кг-град).
Энтропия смеси 1 кг при заданном параметре равна (5 см) p, t +(sd%t AsCM = 0.259 + 0; 387 + 1.4 = = 2.046 кДж!(Кг град). Объемную долю каждого газа определяли следующим образом: i. Если вы знаете смесь I и массовую долю, вы можете легко определить объемную долю каждого газа. Пример 14-6 при температуре 20°с определяют минимальную теоретическую работу по разделению смешанного газа, состоящего из 30 объемов двуокиси углерода и 70 объемов азота
(1 кг).Газ считается идеальным. Минимальная работа, необходимая для отделения газа, будет равна потере работоспособности при смешивании газа:¥l = T0As、 |Где As-изменение энтропии при смешивании:| Ф-А = gitfilnl / г! + g2r2 ЛнЛ / Р2 Л- |Где Г и R-массовая доля и объемная доля газа. Как = 0.402-0.189.2.3 ИГ 1 / 0.3 + 0.598-0.2968-2.3 ИГ 1 / 0.7 = * = 0,1548 кДж!(Кг-град)\ Ф » | А = Р ^ + r2ii2= 0.3-44 + 0.7-28 = 32.8; т с GX = РТ (/Ла / / л）= 0.3（44 / 32.8）= 0.402; Г2 = 0.7(28 / 32.8)= в = 0.598. Минимальная работа, необходимая для разделения газа, составляет GI = T0As = 293-0. 1548 = 45,4 кДж / кг.
Смотрите также:
Решение задач по термодинамике
