4-amaliy mashg’ulot. Gazlarni issiqlik xususiyatlari Issiqlik sig`imi

Gazlar	F ^. 10^2	-G ^. 10^3	H^.10^5
N ^. 10
Vodorod	329,83	294,05	940,12	200,39
Kislorod	21,62	16,42	45,44	12,05
Azot	21,74	16,13	45,18	15,
Uglerod (II)oksidi	22,07	16,19	44,18	15,43
Uglerod (IV) oksidi	25,75	19,43	53,59	6,92
Oltingugurt(IV) oksidi	19,10	15,48	43,24	5,11
Vodorod sul`fid	24,41	16,68	45,82	11,68
Suv bug`i	40,15	27,80	79,22	26,41
Metan	58,43	15,19	-2,94	18,55
Etilen	58,31	31,71	68,49	2,36
Etan	62,46	25,62	35,94	3,34
Propilen	57,38	28,87	56,17	1,54
Propan	66,22	32,71	62,19	-0,78
Butilen	61,06	33,12	70,58	-0,50
Butan	65,71	33,13	64,19	0
Pentan	65,66	33,76	66,84	-6,11

Issiqlik sig`imining bosimni hisobga oluvchi tuzatmasi quyidagi formula orqali hisoblanadi:

Bu yerda - keltirilgan temperatura va bosimning bog`liqligi grafigi (17 va 18 ilova) bo`yicha aniqlanadigan tuzatma; - acentrik faktori.
Acentrik omil - taqribiy bo`yicha yoki 2.3 jadvaldan topiladi:
2.3. Jadval. Ayrim gazlarning acentrik faktorlari qiymatlari:

Gaz	ω	Gaz	ω
Vodorod	0,0	Metan	0,0104
Uglerod(IV) oksidi	0,2310	Etan	0,0986
Vodorod sul`fid	0,1000	Propan	0,1524
Oltingugurt(IV) oksid	0,2460	Butan	0,2010
Suv bug`i	0,3480	Pentan	0,2539

Gaz aralashmalarining acentrik faktori additivlik qoidasiga ko`ra hisoblanadi, buning uchun aralashmaning tarkibi molyar ulushlarda ifodaladi. Additivlik qoidasi gaz aralashmalari issiqlik sig`imni hisoblashda ham amal qiladi.
Misol 2.7. Uglerodli gazning havoga nisbatan nisbiy zichligi 1,25 ga teng. Gazning 102 ⁰C dagi issiqlik sig`imini aniqlang.
Yechish. 2.6 rasmdagi grafikdan foydalanamiz. Absissa o`qiga temperatura qiymatini qo`yamiz: 102+273=375K va taxmin qilinayotgan bilan kesishuvi mumkin bоlgan 1,00 va 1,50 chiziqlardan teng masofada joylashgan 1,25 qiymatli chiziqni tiklaymiz. Kesishish nuqtasini ordinataga tushirib, Cr=1,93 kJ/(kg <sup>.</sup> K) ni olamiz.
Misol.2.8. Gaz aralashmasining 40 <sup>0</sup>C va 9,5 MPa da issiqlik sig`imini hisoblang, uning tarkibi (hajm ulushlari): metan – 0,8 va etan – 0,2 dan iborat.
Yechish. Aralashma tarkibini molyar va massa ulushlarida ifodalaymiz, bu esa keyingi hisoblashlarda talab etiladi. Gaz aralashmasining molyar va hajmiy tarkibi teng, shunga ko`ra metan uchun etan uchun . Metan uchun massa ulushi quyidagiga teng bo`ladi.
Etan uchun

Yuqorida keltirilgan ifodaning maxraji aralashma o`rtacha molyar massasini namoyon etadi: M=0,8 <sup>.</sup> 16+0,2 <sup>.</sup> 30 =18,8 kg/kmol`.

Qachonki, aralashma yuqori bosim ostida bo`lsa, uning issiqlik sig`imi real gazlardagidek (2.7.) formula bilan aniqlanadi. 2.2. jadvaldan koeffisientlarni olib, izobarik issiqlik sig`imi ni (2.8) formuladan aniqlaymiz.
Metan uchun:
Etan uchun

Massa ulushidan foydalanib gaz aralashmasi ni hisoblaymiz.

Metan va etan tavsiflarini 2.3 jadval va 16 – ilovadan yozib olamiz:
Tkr, K Rkr, MPa
Metan 190,5 4,70 0,0104 Etan 305,5 4,89 0,0986
Molyar ulushlari quyidagicha ifodalangan komponentlardan tarkib topgan berilgan aralashma uchun bu tavsiflarni aniqlaymiz:
Tkr=0,8 ^. 190,5+0,2 ^. 305,5=213,5 K
Rkr=0,8 ^. 4,7+0,2 ^. 4,89=4,74 MPa
=0,8 ^. 0,0104+0,2 ^. 0,0986=0,028.
Aralashmaning keltirilgan parametrlarini topamiz:
.
17 va 18 – ilovadan foydalanib topilgan. Keltirilgan parametrlardan tuzatma va qiymatlarini aniqlaymiz:
= -1,9; =-0,54.
(2.9) formula bo’yicha bosim uchun issiqlik sig`imi tuzatmasini hisoblaymiz:
Aralashmaning oxirgi issiqlik sig`imi tuzatmasini hisobga olgan holda

(2.7) formuladan aniqlanadi:

Ental`piya. Gaz yoki bug` ental`piyasi berilgan T temperaturada qayd etilgan joullardagi (kilojoul) issiqlik miqdoriga teng, ya`ni gaz yoki bug`ni qizdirish va bug`latish issiqligini hisobga olgan holda birlik miqdordagi moddani T₁ temperaturadan T₂ temperaturagacha qizdirishda sarflanadigan zarur issiqlikdir.
Neft bug`lari ental`piyasini (§ 1.6 ga qarang) hisoblashda (1.17) formula qo`llaniladi. Ideal gaz (I , kJ/kg) ental`piyasi T temperatura va atmosfera bosimida quyidagi tenglama orqali hisoblanadi:
(2.10)
bu yerda A, V, C, D – koeffisientlarning qiymatlari gazlar uchun 2.4. jadvalda keltirilgan.
2.4. Jadval. (2.10) tenglama uchun koeffisientlar qiymatlari

GAZLAR	A	V	C	D
Vodorod	82,27	2,54	0,013	25,12
Kislorod	82,72	1,87	0,32	24,37
Uglerod ( IV) oksid	58,62	5,05	0,012	-11,08
Vodorod sul`fid	1429,21	-1,32	0,316	-167,44
Metan	154,15	15,12	0,051	59,62
Etilen	66,94	18,77	0,352	49,12
Etan	58,65	23,63	0,414	56,15
Propilen	40,57	21,94	0,450	52,30
Propan	33,65	26,31	0,538	35,58
Butilen	35,38	23,15	0,491	25,63
Izo –butan	27,32	27,08	0,583	12,74
n – butan	34,72	26,08	0,545	39,22
Izo –pentan	26,69	26,84	0,574	11,61
n –pentan	33,59	25,99	0,550	28,21

Р_kelt


б)
2.7. Rasm. Neft bug`lari ental`piyasini aniqlash grafigi.

a – qisqa oraliqda keltirilgan temperatura va bosim uchun;

Р_келт

b – keng oraliqda keltirilgan temperatura va bosim uchun.
Neft bug`lari va uglevodorod saqlovchi gazlarning ental`piyasi bosim ortishi bilan kamayadi. Atmosfera va yuqori bosimdagi ental`piyalar farqi keltirilgan temperatura va bosimning funksiyasi hisoblanadi va grafik (2.7. rasm) bo`yicha aniqlanadi. Ma`lum tuzatmaga ko`ra ental`piya yuqori bosimda quyidagicha bo`ladi:

.
Gazlar yoki bug`lar aralashmasi ental`piyasi issiqlik sig`imi singari, additivlik qoidasiga ko`ra hisoblanadi.

Misol 2.9. 60 ⁰C va 1,15 MPa dagi propan bug`i ental`piyasi aniqlansin.
Yechish. Propanni ideal gaz deb hisoblab, uning atmosfera bosimidagi ental`piyasini (2.10) formuladan aniqlaymiz:

16 – ilovadan kritik temperatura va bosimga, keltirilgan propanning parametrlarini topamiz.

Grafikka (2.7 rasmga qarang) ko`ra ental`piya tuzatmasi ni aniqlaymiz. Bu yerda .
Berilgan shartga ko`ra ental`piya I = 434,3 – 33,6=400,7 kJ /kg ga teng bo`ladi.


Masalalar.
2.27. Quruq gazning havoga nisbatan nisbiy zichligi 0,76 ga teng, uning 80 ⁰C dagi issiqlik sig`imini toping.
2.28. Agar uning nisbiy zichligi 1,1 bo`lsa. Gaz aralashmasini 150 ⁰C dagi issiqlik sig`imini aniqlang, 2.29. Grafikdan (2.6. rasm) foydalanib, 250 <sup>0</sup>C da neft fraksiyasi bug`lari ( =0,79) ning issiqlik sig`imi topilsin.
2.30. Propanning 72 <sup>0</sup>C va atmosfera bosimidagi issiqlik sig`imini toping.
2.31. Etanni ideal gaz deb faraz qilib, uning 110 ⁰C va atmosfera bosimidagi issiqlik sig`imi aniqlansin.
2.32. (2.8) tenglamadan foydalanib, butanning 150 <sup>0</sup>C va 101,3 kPa dagi molyar issiqlik sig`imini toping.
2.33. 16 – iolvada berilganlarga ko`ra normal sharoitda hajmiy tarkibi 30% - metan, 60% - etilen, 10% - etan bulgan aralashmaning issiqlik sig`imini aniqlang.
2.34. Propan – propilen fraksiya si 35% propan va 65% propilendan tarkib topgan. Uning 149 ⁰C va 1,57 MPa dagi issiqlik sig`imini aniqlang.
2.35. Etilenni ideal gaz deb hisoblab, 107 <sup>0</sup>C dagi ental`piyasini toping.
2.36. Etan ideal holat qonuniga bo`ysunsa? 160 <sup>0</sup>C dagi ental`piyasi qanday bo`ladi.
2.37. Vodorod saqlovchi gazning 250 <sup>0</sup>C va atmosfera bosimidagi ental`piyasini aniqlang. Gaz tarkibining (hajm foizlarda): Vodorod – 80; metan – 15; etan – 5dan iborat;.
2.38. Propan – butan aralashmasining (hajm bo`yicha propan: butan = 4:1 nisbatda) 89 <sup>0</sup>C va 0,84 MPa dagi ental`piyasini toping.
2.39. 1000 kg gaz aralashmasini 20 ⁰C dan 60 ⁰C gacha qizdirish uchun qancha miqdor issiqlik talab etiladi, bunda metanni massa ulushi 0,67 va etanniki – 0,33 ga teng? Qizdirish atmosfera bosimida amalga oshiriladi.
2.40. Quruq gazda metan, etan va vodorodsul`fidning hajmiy miqdorlari 75,15 va 10% ni tashkil etadi. Bu gazning 1 kg atmosfera bosimida 90 ⁰C dan 30 ⁰C gacha sovuganda ajraladigan issiqlik miqdorini hisoblang.
http://fayllar.org