Процесс сообщения или отнятия теплоты при постоянном давлении называется изобарным (P=const)

Зависимость между начальными и конечными параметрами процесса

(8.1)

Работа 1 кг газа

(8.2)

. (8.3)

(8.4)

. (8.5)

Если в процессе участвует М кг или V_н м 3 газа, то количество теплоты

(8.6)

Задачи

8.1. Какое количество теплоты необходимо затратить , чтобы нагреть 2 м 3 воздуха при постоянном избыточном давлении р=0.2 МПа от t₁=100°С до t₂=500°С? Какую работу при этом совершит воздух?

Давление атмосферы принять равным 101 325 Па.

c_pm1=1.0061 кДж/кг К; c_pm2=1.0387 кДж/кг К.

Массу воздуха определяем из характеристического уравнения

M=РV/RT=(0.2+0.1013)10 6 ∙2/287∙373=5.63 кг.

Количество теплоты можно получить не только по массе воздуха , но и по его объему. В этом случае уравнение следует написать так:

Пользуясь табл. 4.2, получаем

q_p=1.3427∙500-1.3004∙100=541.4 кДж/м 3 .

Объем воздуха должен быть приведен к нормальным условиям. Согласно уравнению

Работа газа по уравнению

8.2. Определить количество теплоты , необходимое для нагревания 2000 м 3 воздуха при постоянном давлении р=0.5 МПа от t₁=150°С до t₂=600°С. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

8.3. В установке воздушного отопления внешний воздух при t₁=-15°С нагревается в калорифере при р=const до 60°С. Какое количество теплоты надо затратить для нагревания 1000 м 3 наружного воздуха? Теплоемкость воздуха считать постоянной. Давление воздуха принять равным 101 325 Па.

8.4. В цилиндре находится воздух при давлении р=0.5 МПа и температуре t₁=400°С. От воздуха отнимается теплота при постоянном давлении таким образом, что в конце процесса устанавливается температура t₂=0°С. Объем цилиндра , в котором находится воздух , равен 400 л.

Определить количество отнятой теплоты, конечный объем, изменение внутренней энергии и совершенную работу сжатия. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

Количество отнятой теплоты по формуле

Объем воздуха при нормальных условиях определим из выражения

По табл. 4.2, 4.3 находим

Это же количество теплоты можно вычислить не только по объему воздуха , но и по его массе:

Массу воздуха определяем из характеристического уравнения

Из табл. 4.2 находим

Конечный объем получим из уравнения (10.4)

Изменение внутренней энергии

Пользуясь табл. 4.2, находим

Работа, затраченная на сжатие, по формуле (8.4)

8.5. Для использования отходящих газов двигателя мощностью N=2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит 60000 м 3 /ч воздуха при температуре t₁=15 °С и давлении Р=0.101 МПа. Температура воздуха после подогревателя равна 75 °С.

Определить, какая часть теплоты топлива использована в подогревателе? К.П.Д. двигателя принять равным 0.33. Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

8.6. 2 м 3 воздуха с начальной температурой t₁=15 °С расширяются при постоянном давлении до 3 м 3 вследствие сообщения газу 837 кДж теплоты. Определить конечную температуру, давление газа в процессе и работу расширения.

Ответ: t₂=159°С, Р=0.24 МПа, L=239 кДж.

8.7. Отходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов t_г1=300 °С, конечная t_г2=160 °С; расход газов равен 1000 кг/ч. Начальная температура воздуха составляет t_в1=15 °С, а расход его равен 910 кг/ч.

Определить температуру нагретого воздуха t_в2, если потери воздухоподогревателя составляют 4 %. Средние теплоемкости (c_pm) для отходящих из котла газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/кг К.

8.8. Определить, какая часть теплоты, подводимой к газу в изобарном процессе, расходуется на работу и какая — на изменение внутренней энергии.

Аналитическое выражение первого закона термодинамики

может быть представлено в виде

определяет ту долю от всей подводимой к газу теплоты, которая превращается в работу расширения. Так как для идеального газа в процессе Р=const

Принимая к=1.4, получаем

Следовательно, в изобарном процессе только 28.5% теплоты, подводимой к газу, превращается в работу. Вся остальная теплота, т.е. 71.5%, расходуется на увеличение внутренней энергии.

Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 358 ; Нарушение авторских прав

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Использование — отходящий газ

Использование отходящих газов может быть рационально только в том случае, если расстояние от источника до потребителя не превышает 70 — 100 м; транспорт газов на большее расстояние требует значительного расхода энергии и не окупается получаемой экономией топлива. Таким образом, территориально такие сушилки должны размещаться вблизи котельных установок или других источников отходящих газов, а это очень редко может соответствовать технологическому потоку действующего предприятия. [2]

Для использования отходящих газов двигателя мощностью N 2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит 60 000 м3 / ч воздуха при температуре 1г 15 С и давлении р 0 101 МПа. Температура воздуха после подогревателя равна 75 С. [3]

При использовании отходящих газов для сушки этого раствора в рассматриваемой схеме удельный расход условного топлива не превышает 300 кг / т, тогда как в установке, приведенной на рис. 6.3, он может достигать 350 кг / т и более. [5]

При использовании отходящих газов влагосодержание смеси при тех же температурах значительно повышается, растет при этом и теплосодержание газов. [6]

На основе использования отходящих газов , богатых водородом, создаются кооперированные производства синтетического аммиака или метанола, что в свою очередь снижает себестоимость продуктов, вырабатываемых на основе ацетилена. [8]

На базе использования отходящих газов крупное производство серной кислоты создано на Среднеуральском медеплавильном заводе, Мед-ногорском комбинате, Лениногорском полиметаллическом комбинате, Чимкентской свиацово-цинковом заводе и Алтын-Топканском комбинате. В настоящее время строительство цехов по утилизации отходящих газов становится обязательным при организация производств цветной металлургии. [9]

Возможны две схемы использования отходящих газов СГПЗ для получения ЖМТ. [10]

Главной причиной ограничения использования ПЭР отходящих газов ГТУ КС является отсутствие достаточно больших потребителей тепла. [12]

Следует отметить, что использование отходящих газов для разных целей осуществлялось уже в самом начале XIX в. [13]

Необходимым условием рентабельности является также использование отходящих газов после выделения ацетиленовых углеводородов ( синтез-газ) для получения аммиака или метанола. [14]

Рассматривая перечисленные способы с точки зрения использования отходящих газов дистилляции , следует отметить, что процесс без рециркуляции непрореагировавших газов сейчас целесообразно применять на заводах, где имеется производство аммиачной селитры, аммиачной воды или карбонатных солей. В переводе на нитрат аммония это составляет 3 5 — 7 5 m NH4NO3 на 1 m мочевины. [15]

7 Изобарные процессы

7.21 В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится воздух при температуре 500 ºC. Вследствие подвода теплоты конечный объем воздуха увеличился в 2,2 раза.

В процессе расширения воздуха давление в цилиндре практически оставалось постоянным.

Найти конечную температуру воздуха и удельные количества теплоты и работы, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

Ответ: t₂=1428 ºC, l=266,3 кДж/кг, q_p=1088,7 кДж/кг.

7.22 Для изобарного процесса воздуха дано: t₁=30 ºC, t₂=150 ºC. Определить работу процесса (ω). Принять, что воздух – идеальный газ.

Ответ: ω=34,4 кДж/кг.

7.23 (Вариант 21) Смесь, состоящая из СО₂ и СО, задана массовыми долями (g_CO2 и g_CO). Имея начальные параметры – давление р₁=0,5 МПа и температуру t₁=27 ºC, смесь расширяется при постоянном давлении до объема V₂=ρV₁.

Определить газовую постоянную смеси, ее начальный объем V₁, параметры смеси в состоянии 2, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессе 1-2, если масса смеси m.

Таблица 1 – Исходные данные