Задачи для самостоятельного решения. Задача 3.1.8.Баллон объемом V1=0,35 м3, содержащий метан, соединили с баллоном объемом V2=0,15 м3, со­держащим этан

Задача 3.1.8.Баллон объемом V₁=0,35 м³, содержащий метан, соединили с баллоном объемом V₂=0,15 м³, со­держащим этан. Определить удельную газовую посто­янную смеси, а также парциальные давления компонен­тов, если давление смеси в целом равно Р = 0,5 МПа.

Ответ: сумма парциальных давлений компонентов равна общему давлению (контрольное уравнение)

МПа.

Задача 3.1.9. При сгорании 1 кг природного газа образу­ются продукты сгорания следующего массового состава: = 3,5 кг, = 1,06 кг; = 1,4 кг и = 12,1 кг.

Определить молекулярную массу смеси, ее газовую постоянную, показатель адиабаты для смеси компонентов.

Ответ: μ_т=30,58 кг/кмоль; R=271,9 Дж/кг∙К; К=1,37.

Задача 3.1.10.В коллекторе смешивается несколько га­зов: углекислый газ СО₂ с температурой 450°С и массо­вым расходом 5 кг/с, окись углерода СО с температурой 400°С и массовым расходом 2 кг/с и азот N₂ с температу­рой 350°С и массовым расходом 8 кг/с. После смешения смесь газов идет на нагрев воды; при этом смесь охлаж­дается до температуры 200°С. Определить среднюю тем­пературу смеси и количество тепла, отданное воде в условиях постоянного давления (рис. 3.1.1),

Рис. 3.1.1. Принципиальная коллекторная схема смешения газов (Р =idem)

Ответ: t_m=389^оС; Q=297,7 кВт.

Задача 3.1.11. Имеются газы: метан - 0,8 м³ при 10 ат (0,98 МПа), этан - 0,6 м³ при ат (0,59 МПа) и пропан - 0,4 м³ при 4 ат (0,39 МПа).

Найти давление их смеси в объеме 1 м³ и молярные концентрации.

Задача 3.1.12. Определить, сколько углекислоты (СО₂) может раствориться в 15 т воды при нормальном давлении и температуре 20 ⁰С.

Задача 3.1.13. Объем газа, собранного над водой при 20 ⁰С и барометрическом давлении 750 мм рт. ст., равен 1,2 м³. Какой объем займет указанное количество газа при нормальных условиях?

Ответ: V₀=1,08 нм³.

Задача 3.1.14. Определить приведенные температуры и приведенное давление водорода и метана при температуре 100⁰С и давлении 21 кг/см² (2,06 МПа) (рис. 3.1.2).

Задача 3.1.15.Газовая смесь находится под давлением 3 МПа. Объемная концентрация компонентов смеси: r₁=0,4; r₂=0,2; r₃=0,3; r₄=0,1. Определить парциальное давление этих компонентов в смеси.

Ответ: Р=3 Мн/м³.

Задача 3.1.16. Газовая смесь, состоящая из метана - 80%; этана - 8,5%; этилена - 4.8%; пропана - 6% и пропилена - 0,7%, сжата при температуре 60⁰С до 40 ат. Определить плотность газовой смеси.

Ответ: ρ = 27,3 кг/м³.

Задача 3.1.17.Определить коэффициент теплового расширения пропилена в пределах температур от -20 до +20⁰С.

Задача 3.1.18. Газовая смесь состоит из метана - 80%; этана - 10%; пропана - 6,4%; н-бутана - 3,6%. Определить динамическую вязкость смеси при нормальных условиях.

Рис. 3.1.2. Зависимость приведенной температуры от приведенного давления

Задача 3.1.19. Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из 1 м³ генераторного газа и 1,5 м³ воздуха, взятых при нормальных условиях, и найти парциальные давления составляющих смеси. Плотность генераторного газа ρ принять равной 1,2 кг/м³.

Ответ: R_см=295 Дж/(кг∙К); р_г.г=0,4 р_см; р_возд=0,6 р_см.

Задача 3.1.20. Имеется смесь газов под давлением 30 ат (2,94 МПа). Молярная концентрация первого газа r₁=0,4; второго r₂=0,2; третьего r₃=0,3 и четвертого r₄=0,1. Определить парциальное давление этих компонентов в смеси.

Ответ: Р₁=12 ат (1,18 МПа); Р₂=6 ат (0,59 МПа); Р₃=9 ат (0,88 МПа); Р₄=3 ат (0,29 МПа).

Задача 3.1.21. Рассчитать состав растворенного в воде при температуре 0 ⁰С газа и давлении 1 ат, состоящего из 90% метана и 10% этана.

Ответ: метана 4,91 см³; этана 0,99 см³.

Задача 3.1.21. Определить объем газа при нормальных условиях, если его объем при температуре 125 ⁰С и давление 15 ат составляет 100 м³.

Ответ: 1030 нм³.

Задача 3.1.22. Имеется газ следующего состава (в весовых процентах): метана 85%; этана 8%; пропана - 5% и н-бутана - 2%. Определить среднекритическую температуру и среднекритическое давление.

Ответ: Т_кр=-59,5 ⁰С; Р_кр=45,9 кг/см².