Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
CM
тпл пц т„
gl= —, 82= — >••• .?=-¦ (1.13)
При этом
mcm mcu mcu
ml+m2+...+mn =^mi =тсм;
1
Tl
g1+g2 + ...+gn = IgJ. = l.
1
Часто состав смеси идеальных газов задают объёмными долями Yi, т. е. отношением парциального объёма компонента Vi к
объёму смеси Vcm
V, V, V„
I=Tl. г,,=^. (1.14)
CM rCM rCM
20 ******************** і.з. Свойства газовых смесей ********************
При этом
Vl + V2 + --- + Vn = iVi = Vcu-,
1
і
Под парциальным объёмом газа понимают объём, который занимал бы этот газ, если бы его температура и давление соответствовали температуре и давлению смеси.
Соотношения между массовыми и объёмными концентрациями имеют вид
_ ___ VlTl _ ' I _ - *• VlYI
Si --Гі - —П --—П -
Рем
V CM _ у І ri~ ^CM г і - R CM Ri
К S = у «І rCM ^CM Vt Sf = Ri Rcm
или (1-15)
Г ~ 0 & і ~ Tr 3 і — ~Т. &! ~ Ti & і
г І
Примеры
Пример 1.9. Состав сухого воздуха задан массовыми долями: азот - ^2 =0,7552; кислород - =0,2315, остальные компоненты -
gK = 0,0133. Определить: объём смеси, парциальные объёмы и объёмные доли компонентов для 1 кг сухого воздуха при нормальных условиях. Принять: |j.N2 =28,0134 кг/кмоль, IXq2 =31,9988 кг/кмоль, |j.K = 33,786 кг/кмоль,
цс в = 28,912 кг/кмоль, рс в = 1,29 кг/M3 .
Используя формулу (1.13), найдём массу компонентов wn2 = тс*8щ =1 • °>7552 = 0.7552 кг;
Wq2 =0,2315 кг; тк = 0,0133 кг.
Ll-
Из соотношения (1.15) g{ = ——г, найдем объёмные доли компонентов
^с.в
r =g bjL = 0,7552- 28,912 =0,7794; 2 2 M-N2 28,0134
OO QIO
r0 = 0,2315-^-^ = 0,2092; °2 31,9988
IO QIO
Гк = 0,0133 = 0,01138;
к 33,786
21 ************** 1 .Термодинамика идеальных газов и смесей **************
гс.в = In = 0,7794 + 0,2092 + 0,01138 = 0,99998. і
Объём сухого воздуха
F =Z^ = -L = O,7752м3.
Рс.в 1.29
Парциальные объёмы компонентов Vi составят
^N2 = 'м/с.в =0,6042м3; V0j =rQVCJi =0,1622м3;
Vk = rKVc в = 0,00882м3; JjVi = 0,7752м3.
і
3
Пример 1.10. Общий объём помещения 25 м . Используя данные примера 1.9 для сухого воздуха, определить массу и объём компонентов.
Масса сухого воздуха в помещении
wc.b = рса.в = ^29 •25 = 32>25 кг-
Масса компонентов Ttii = mC Bgj будет составлять
wN2 =32,25 0,7552 = 24,355 кг; т0г =32,25 0,2315 = 7,466 кг;
тк =32,25 0,0133 = 0,429 кг.
Объём, занимаемый компонентами, можно определить по формуле
Vi = п Vcjt-
Fn2 =0,7794-25 = 19,485 М3;
Vq2 =0,2092-25 = 5,230 м3;
Vk =0,01138-25 = 0,285м3.
1.3.3. Закон Дальтона
Как известно, смесь идеальных газов подчиняется закону Дальтона, который гласит, что общее давление смеси газов рС1Л равно сумме парциальных давлений отдельных газов ph составляющих смесь,
Peu = Р\ + Рг + - +Pn = ^Pi- (1.16)
і
Под парциальным давлением понимают такое давление, которое имел бы газ, входящий в состав смеси, если бы он находился в том же количестве, в том же объёме и при той же температуре, что и в смеси.
22 ******************** і.з. Свойства газовых смесей ********************
1.3.4. Газовая постоянная смеси
Уравнение Клапейрона (1.4) справедливо как для отдельного компонента, так и для смеси в целом
PivCM =mArCU' О-17)
Рси^си ~ тси^CM^CM •
(1.18)
Если просуммировать уравнение (1.17) по всем компонентам, то получим
VculPi = TcuimiRi- (1-19)
і і
Согласно закону Дальтона (1.16), левые части уравнений (1.18) и (1.19) равны, следовательно, равны и правые. Поэтому можно получить следующее выражение для газовой постоянной смеси:
Rcu = IgiRi- (1-20)
і
Если задан объёмный состав смеси, то
RCu = -~-¦ (1-21)
Irj-» Ri
Понятие универсальной газовой постоянной распространяется и на смеси
VL1R1=V2R2 = ..= ^nRn =^cuRcu = 8314,2Дж/(кмоль-К).
1.3.5. Молекулярная масса газовой смеси
Если известна величина универсальной газовой постоянной смеси VcuRcu, то средняя молекулярная масса, представляющая собой условную величину и относящаяся к такому однородному газу, у которого число молекул и общая масса равны числу молекул и массе смеси газов, определяется из выражения
23 ************** 1 .Термодинамика идеальных газов и смесей **************
^ = ? (1-22) л CM
Если смесь задана массовыми долями, то
Hcm =---= (1-23)
Іі+%1 + +ІЛ Y —
Hl H2 Vn 1 При задании смеси объёмными долями
^cm = Wi + r2\i2 +... + rn\in =IriIii. (1.24)
1.3.6. Парциальное давление компонентов газовой
смеси
Парциальные давления газа могут быть определены:
- через массовые доли из уравнения Клапейрона
Рі = тМ^ = РшЄ Л =Patg**, (1.25)
см -Кем
- через объёмные доли - из закона Бойля-Мариотта
V-
Pi = Решу- = n Pcu- (1-26)
Пример
Пример 1.11. При имитации глубоководного погружения в барокамере на глубину 620 м использовалась дыхательная газовая смесь (ДГС), состоящая из 0,65% кислорода, 0,17% азота и 99,18% гелия по объёму при рщС ~ 6,3 МПа и Г = 298 К. Определить для 1 м3 ДГС:
- массовые доли компонентов, массу ДГС и компонентов;
