Основные расчетные соотношения термодинамики

Российский государственный университет

Нефти и газа им. И.М. Губкина

 

С.М. Купцов, А.Ф. Калинин

 

Домашние задания по теплотехникЕ

Часть I «Термодинамика»

 

Москва 2002

Министерство образования Российской Федерации

 

Российский государственный университет

нефти и газа им. И.М. Губкина

________________________________________________________________

 

 

Кафедра термодинамики и тепловых двигателей

 

С.М. Купцов, А.Ф. Калинин

 

Домашние задания по теплотехникЕ

Часть I «Термодинамика»

 

 

Методические указания к самостоятельной работе по термодинамике

для студентов специальностей: 072000, 090600, 090700, 090900, 120100, 120500, 120600, 170200, 171700, 250100, 250400, 320700, 330500

 

Под редакцией проф. Б. П. Поршакова

 

 

Москва 2002

 

УДК 621.1+536.7

Купцов С.М., Калинин А.Ф. Домашние задания по теплотехнике. Часть I «Термодинамика»: Методические указания к самостоятельной работе по термодинамике. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – 28 с.

 

Даны основные расчетные соотношения термодинамики. Приведены шесть вариантов домашних заданий, отражающих основные разделы термодинамики.

Представлены материалы справочного характера.

Рекомендуется для контроля самостоятельной работы студентов Вузов нефтегазового профиля по общетехническим дисциплинам «Термодинамика» и «Теплотехника».

 

Рецензент – А. С. Лопатин, доктор технических наук, профессор

кафедры термодинамики и тепловых двигателей РГУ

нефти и газа им. И.М. Губкина

 

 

© Российский государственный университет

нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002

 

СОДЕРЖАНИЕ

стр

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………..…….. 4

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ……………………………….……... 5

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ

ТЕРМОДИНАМИКИ ……………………………………………..….. 6

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1 ……………………………………… 10

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 2 ……………………………………… 12

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 3 ……………………………………… 14

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 4 ……………………………………… 17

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 5 ……………………………………… 20

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 6 ……………………………………… 22

ПРИЛОЖЕНИЕ ……………………………………………………… 24

ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………...….. 28

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания «Домашние задания по теплотехнике. Часть I «Термодинамика» составлены в полном соответствии с новыми рабочими программами по общетехническим дисциплинам «Термодинамика» и «Теплотехника».

В зависимости от специальности учебными планами предусматривается изучение различных дисциплин, основу которых составляет курс «Теп-лотехника». При изучении этих дисциплин определенное количество часов выделяется на самостоятельную работу студентов. В качестве контроля за самостоятельной работой студентов предлагается выполнение домашних заданий. В соответствии с этим студентам различных специальностей по дисциплинам, изучающим разделы теплотехники, предложены варианты домашних заданий.

Приводимые варианты домашних заданий отражают связь теоретической части курса «Теплотехника» с ее прикладной частью в энергетике нефтегазового комплекса.

Выбор варианта домашнего задания и количество заданий производится преподавателем в зависимости от дисциплины и количества часов, выделенных на самостоятельную работу студентов.

Домашние задания следует выполнять на отдельных листах и сдавать на проверку в сброшюрованном виде.

 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

G, – масса (массовый расход или производительность), кг (кг/с) и количество вещества, кмоль;

V – объем (объемный расход или производительность), м³ (м³/с)

T, t – температура, К, ^оС;

Р – абсолютное давление, Па (МПа);

v, r – удельный объем, м³/кг и плотность, кг/м³;

– универсальная газовая постоянная, = 8314 Дж/(кмоль×К);

m – мольная масса, кг/кмоль;

z – коэффициент сжимаемости;

с_p(v)m , с_mp(v) – удельные массовые первая и вторая средние изобарная (p) и изохорная (v) теплоемкости, Дж/(кг×К);

f – площадь проходного сечения сопла, м².

 

Индексы и символы

o – величины, приведенные к нормальным физическим условиям (н.у.) (Т_o = 273,15 К и Р_о = 0,1013 МПа);

– мольные величины;

1, 2 – индексы начала и конца процесса;

m – средняя величина;

i – компонент смеси;

кр – критические параметры;

D – разность величин;

^', ^'' – параметры однофазного жидкого и газообразного состояний вещества на линии насыщения.

 

 

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

Удельные термодинамическая (ℓ_1,2) и потенциальная (w _1,2) работы:

ℓ_1,2 = ; w _1,2 = - , Дж/кг. (1)

Характеристическая газовая постоянная:

R = , Дж/(кг×К). (2)

Уравнение состояния идеального газа:

для 1 кг - закон Клапейрона P×v = R × T, (3)

для любого количества P × V = G × R × T = × T. (4)

Уравнения состояния реального газа:

P × v = z × R × T, (5)

где z = f( p, t ), p = – приведенное давление, t = – приведенная температура;

уравнение Редлиха-Квонга:

, (6)

где коэффициенты , ;

уравнение Бертло:

, (7)

где коэффициенты , ;

модифицированное уравнение Бертло:

. (8)

Массовая (m_i) и мольная (r_i) концентрации смеси:

m_i = ; r_i = . (9)

Средняя мольная масса смеси:

m _m = = . (10)

Удельные массовая (с_pm) и молярная () теплоемкости смеси:

c_pm = ; = . (11)

Псевдокритические температура (T_пкр) и давление (Р_пкр) смеси:

T_пкр = ; Р_пкр = . (12)

Первое начало термодинамики по балансу рабочего тела для 1 кг простого тела:

q_1,2 = D u_1,2 + ℓ_1,2 = D h_1,2 + w _1,2. (13)

Удельная энтальпия простого тела:

h = u + P × v. (14)

Изменение внутренней энергии и энтальпии 1 кг идеального газа:

D u_1,2 = c_vm(T₂ - T₁); D h_1,2 = c_рm(T₂ - T₁). (15)

Первое начало термодинамики по балансу рабочего тела для 1 кг идеального газа:

q_1,2 = c_vm(T₂ - T₁) + ℓ_1,2 = c_pm(T₂ - T₁) + w _1,2 . (16)

Закон Майера:

c_pm - c_vm = R, . (17)

Показатель адиабаты идеального газа:

k = = . (18)

 

Изменение удельной энтропии идеального газа:

D s_1,2 = . (19)

Уравнение политропы с постоянным показателем:

P × vⁿ = idem; P₁ × = P₂ × . (20)

Постоянный показатель политропы:

n = = = . (21)

Характеристика расширения или сжатия:

t _1,2 = = = , для идеального газа t _1,2 = . (22)

Удельные термодинамическая (ℓ_1,2) и потенциальная (w _1,2) работы в политропном процессе:

ℓ_1,2 = ; w _1,2 = . (23)

Удельный термодинамический теплообмен в политропном процессе:

q_1,2 = , (24)

для идеального газа показатель изоэнергетического процесса n_u = 1.

Удельные термодинамическая (ℓ_1,2) и потенциальная (w _1,2) работы в процессах:

- изопотенциальном ℓ_1,2 = w _1,2 = P × v × = P × v × ; (25)

- изобарном ℓ_1,2 = P × (v₂ – v₁); w _1,2 = 0; (26)

- изохорном ℓ_1,2 = 0; w _1,2 = v × (P₁ – P₂). (27)

Теоретическая мощность компрессора:

N _к = G ×|w _1,2 |. (28)

 

КПД термодинамического цикла:

h _t = = = , (29)

где ℓ_ц – работа цикла, q₁ и q₂ –количество подведенной и отведенной теплоты, T_m1 и T_m2 – средние абсолютные температуры рабочего тела в процессах подвода и отвода теплоты.

Теоретическая линейная скорость истечения газов на выходе из сопла:

c₂ = = . (30)

Массовый расход газа при истечении через сопло:

G = c ×r f. (31)

Характеристики критического режима истечения:

b _кр = = ; y _кр = . (32)

Теоретические линейная (c_кр) и массовая (u_кр) скорости критического режима истечения:

c_кр = ; u_кр = y _кр . (33)

Степень сухости пара:

x = = . (34)

Параметры (v, u, h, s) влажного насыщенного пара:

v = (1 - x) × v^' + x × v^''. (35)

Термический КПД цикла Ренкина с перегретым паром:

= » , (36)

где h₁ , h₂ –энтальпия водяного пара на входе и выходе из турбины; –энтальпия конденсата.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1

Рис. 1. Политропное сжатие газа

В поршневом компрессоре производительностью V политропно сжимается газ (рис. 1) с начальными параметрами P₁ и t₁. Показатель политропы n, а степень сжатия в компрессоре e = P₂ / P₁ (табл. 1).

 

Газ подчиняется закону Клапейрона. Теплоемкость газа выбирается при начальных параметрах сжатия (Приложение. Табл. 2) и остается неизменой.

ОПРЕДЕЛИТЬ:

1. Параметры и функции состояния в начале и конце процесса сжатия (P, v, T, t, u, h, s);

2. Изменения функций состояния (D u, D h, D s);

3. Термодинамическую ℓ, потенциальную w работы и теплообмен q в процессе;

4. Теоретическую мощность компрессора N_к.

Как изменится теоретическая мощность компрессора, если сжатие будет изотермическое и адиабатное?

Как изменится теоретическая мощность компрессора, если его использовать для сжатия другого газа, сохранив прежнюю объемную производительность?

Изобразить процессы политропного (Pvⁿ = idem), изотермического и адиабатного сжатия газа в координатах “ Р-v ” и “ Т-s ”.

Таблица 1

Исходные данные к домашнему заданию № 1

№№ пп	Газ	Объемный расход V, нм3/ч	P1, МПа	t1, оC	e	n	Другой газ
	Углекислый газ СО2		0,095 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18	-15 -10 -5		1,36 1,35 1,34 1,33 1,32 1,31 1,30 1,29 1,28 1,28	Метан CH4
	Метан CH4		0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20	-20 -15 -10 -5	8,5 7,5 6,5 5,5 4,5	1,36 1,35 1,34 1,33 1,32 1,31 1,30 1,29 1,28 1,28	Этан C2H6
	Этан C2H6		0,095 0,10 0,105 0,11 0,115 0,12 0,125 0,13 0,135 0,14	-10 -5 -0	7,5 6,5 5,5 4,5 3,5	1,36 1,35 1,34 1,33 1,32 1,31 1,30 1,29 1,28 1,28	Воздух

 

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 2

Компрессорная станция закачивает природный газ в подземное хранилище газа (ПХГ). Объемная производительность компрессоров равна V _п. За время работы компрессорной станция избыточное давление в ПХГ повышается от начального Р_1,изб до конечного Р_2,изб , а температура газа изменяется от t₁ до t₂. Объем подземного хранилища газа равен V, а давление окружающего воздуха Р_о.с. = 0,1 МПа.

Исходные данные представлены в табл. 2.

 

Определить массу газа G, закаченного в ПХГ и времязакачки t.

Расчеты выполнить, считая природный газ:

1 - идеальным, подчиняющимся закону Клапейрона;

2 - реальным (Приложение. Табл. 4):

а - по уравнению P × v = z × R × T (коэффициент сжимаемости определить по графику z = f( p, t ) (Приложение. Рис. 1);

б - по уравнению Бертло;

в - по уравнению Редлиха-Квонга (в качестве первого приближения в расчетах следует использовать удельный объем газа, рассчитанный по уравнению Клапейрона).

Полученные результаты занести в таблицу (Приложение. Табл. 6), сопоставить и сделать выводы.

 

Таблица 2

Исходные данные к домашнему заданию № 2

№№ пп	Природный газ (месторождение)	P1,изб , МПа	t1, oC	P2,изб, МПа	t2, oC	V п×10-5, нм3/ч	V ×10-6, м3
	Оренбургское (газоконденсатное)	2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 3,3 3,4		6,5 7,5 8,5 9,5 10,5		0,5 1,5 2,5 3,5 4,5	0,3 0,5 0,7 1,2 1,4 1,5 1,6 1,8
	Березовское (газовое)	2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 3,3 3,4		6,5 7,5 8,5 9,5 10,5		0,5 1,5 2,5 3,5 4,5	0,3 0,5 0,7 1,2 1,4 1,5 1,6 1,8
	Медвежье (газовое)	2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 3,3 3,4		6,5 7,5 8,5 9,5 10,5		0,5 1,5 2,5 3,5 4,5	0,3 0,5 0,7 1,2 1,4 1,5 1,6 1,8

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 3

Рассчитать термодинамический цикл газотурбинной установки (рис. 2), если рабочим телом является 1 кг смеси идеальных газов (табл. 3). Температура t₁, давление P₁ рабочего тела на входе в осевой компрессор, а также другие исходные данные представлены в табл. 4.

 

ОПРЕДЕЛИТЬ:

1. Параметры и функции состояния в характерных точках цикла: P, v, T, t, u, h, s.

2. Изменения функций состояния: D u, D h, D s; термодинамическую ℓ и потенциальную w работы, а также теплообмен q во всех процессах цикла.

3. Работу цикла ℓ_ц, термический коэффициент полезного действия h _t и КПД цикла Карно , осуществляемого в том же интервале температур.

4. Коэффициент термодинамического совершенства цикла.

5. Теоретическую мощность газотурбинной установки при заданном расходе рабочего тела G.

Результаты расчетов занести в таблицы (Приложение. Табл. 7 и 8).

Изобразить цикл в координатах “ Р-v ” и “ Т-s ”. Кривые процессов проводить по трем точкам. Начертить схему ГТУ.

Как изменится термический КПД цикла h _t, если произойдут следующие изменения в цикле (табл. 5).

 

Рис. 2. Термодинамические циклы ГТУ с изобарным (а) и изохорным (б) подводом теплоты

а б

Таблица 3

Характеристики рабочего тела в ГТУ

Первая цифра номера варианта	Массовые концентрации компонентов mi	G, кг/с
N2	O2	CO2	H2O
	0,740	0,160	0,070	0,030
	0,745	0,172	0,058	0,025
	0,740	0,170	0,063	0,027

 

Таблица 4

Характеристики циклов ГТУ

Вторая цифра номера варианта	t1, oC	P1, МПа	n1	n2
	-20	0,08	1,395	1,375			1,5
	-15	0,085	1,39	1,37			1,6
	-10	0,09	1,385	1,365			1,7
	-5	0,095	1,38	1,36			1,8
		0,1	1,375	1,355			1,9
		0,105	1,37	1,35
		0,11	1,365	1,345		1,4
		0,097	1,38	1,36		1,5
		0,103	1,39	1,37		1,6
		0,092	1,385	1,365		1,7

 

Таблица 5

Изменения в цикле ГТУ

Вторая цифра номера варианта	Изменения
	Сжатие адиабатное
	Сжатие изотермическое
	Расширение адиабатное
	Расширение изотермическое
	Процессы сжатия и расширения адиабатные
	Процессы сжатия и расширения изотермические
	Сжатие адиабатное, расширение изотермическое
	Показатели политропы в процессах сжатия n1 и расширения увеличиваются на 10%
	Показатель политропы n1 в процессе сжатия увеличивается на 10%, расширение адиабатное
	Сжатие изотермическое, показатель политропы n2 в процессе расширения уменьшается на 10%

 

Теплоемкость газов, входящих в состав рабочего тела выбирается при параметрах первой характерной точки цикла (t₁) (Приложение. Табл. 2) и остается неизменой.

После расчетов провести анализ полученных результатов.

 

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 4

Рассчитать термодинамический цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания (рис. 3), если рабочим телом является 1 кг смеси идеальных газов (табл. 6). Температура t₁, давление P₁ рабочего тела в начале такта сжатия, а также другие исходные данные представлены в табл. 8.

ОПРЕДЕЛИТЬ:

1. Параметры и функции состояния в характерных точках цикла: P, v, T, t, u, h, s.

2. Изменения функций состояния: D u, D h, D s; термодинамическую ℓ и потенциальную w работы, а также теплообмен q во всех процессах цикла.

3. Работу цикла ℓ_ц, термический коэффициент полезного действия h _t и КПД цикла Карно , осуществляемого в том же интервале температур.

4. Коэффициент термодинамического совершенства цикла.

Результаты расчетов занести в таблицы (Приложение. Табл. 7 и 8).

Изобразить цикл в координатах “ Р-v ” и “ Т-s ”. Кривые процессов проводить по трем точкам.

Как изменится термический КПД цикла h _t, если произойдут следующие изменения в цикле (табл. 7).

 

а б в

 

Рис. 3. Термодинамические циклы поршневых ДВС с изохорным (а), изобарным (б) и смешанным (в) подводом теплоты

Таблица 6

Характеристики рабочего тела в поршневых ДВС

Первая цифра номера варианта	Массовые концентрации компонентов mi
N2	O2	CO	CO2	H2O
	0,72	-	0,02	0,18	0,08
	0,72	0,08	-	0,14	0,06
	0,73	0,113	-	0,11	0,047

 

Таблица 7

Изменения в цикле поршневых ДВС

Вторая цифра номера варианта	Изменения
	Сжатие изотермическое
	Сжатие адиабатное
	Расширение изотермическое
	Расширение адиабатное
	Процессы сжатия и расширения изотермические
	Процессы сжатия и расширения адиабатные
	Сжатие адиабатное, расширение изотермическое
	Показатели политропы в процессах сжатия n1 и расширения увеличиваются на 10%
	Показатель политропы n1 в процессе сжатия увеличивается на 10%, расширение адиабатное
	Сжатие изотермическое, показатель политропы n2 в процессе расширения уменьшается на 10%

 

Теплоемкость газов, входящих в состав рабочего тела выбирается при параметрах первой характерной точки цикла (t₁) (Приложение. Табл. 2) и остается неизменой.

После расчетов провести анализ полученных результатов.

Таблица 8

Характеристики циклов поршневых ДВС

№№ пп	t1, oC	P1, МПа	n1	n2
	-20 -15 -10 -5 -20 -15 -10 -5 -20 -15 -10 -5	0,08 0,085 0,09 0,095 0,1 0,105 0,11 0,115 0,103 0,092 0,08 0,085 0,09 0,095 0,1 0,105 0,11 0,115 0,103 0,092 0,08 0,085 0,09 0,095 0,1 0,105 0,11 0,115 0,103 0,092	1,39 1,385 1,38 1,375 1,37 1,365 1,36 1,37 1,38 1,39 1,39 1,385 1,38 1,375 1,37 1,365 1,36 1,37 1,38 1,39 1,39 1,385 1,38 1,375 1,37 1,365 1,36 1,37 1,38 1,39	1,37 1,365 1,36 1,355 1,35 1,345 1,34 1,35 1,36 1,37 1,37 1,365 1,36 1,355 1,35 1,345 1,34 1,35 1,36 1,37 1,37 1,365 1,36 1,355 1,35 1,345 1,34 1,35 1,36 1,37	11,5 10,5 9,5 8,5 7,5	2,2 2,5 2,7 3,2 3,4 3,6 3,8 2,2 2,1 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3	1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,1 2,2 2,3 2,4 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 1,75

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 5

В соединениях газопровода образовалась неплотность, эквивалентная отверстию площадью f. Параметры газа внутри трубопровода: давление – Р_{изб ,} температура – t. Утечки газа происходят в окружающий воздух и соответствуют процессу адиабатного истечения.

Исходные данные представлены в табл. 9.

Давление окружающего воздуха Р_о.с = 0,1 МПа.

 

ОПРЕДЕЛИТЬ:

1. Режим истечения.

2. Параметры газа на выходе из неплотности (Р ₂, v₂, t₂).

3. Теоретические линейную и массовую скорости истечения (с ₂, u₂,).

4. Суточную потерю газа через неплотность (G).

Изобразить процессы теоретического и действительного истечения в координатах “ h-s ”.

 

Природный газ не подчиняется закону Клапейрона. Параметры при-родного газа определяются согласно приведенным ниже соотношениям.

Коэффициент сжимаемости:

z = 0,516 + (47,11× T -931× P -2092× + 2,38× P × T -0,07826× T² + 4,69× P²)×10^-4.

Потенциальная функция (кДж/кг):

Pv = (1,49× - 0,49)×[(0,017× P + 0,555)× t - 2,73× P + 139,4].

Показатель адиабаты:

k = 1,067 + (272× P - 5,83× T)×10^{-4 +} + ×(3880 - 0,59× T -85× P)×10^-4.

 

Таблица 9

Исходные данные к домашнему заданию № 5

№№ пп	Природный газ (месторождение)	f, мм2	Pизб , МПа	t, oC
	Медвежье (газовое)		6,7 6,4 5,8 5,5 5,2 4,5
	Уренгойское (газоконденсатное)		6,7 6,4 5,8 5,5 5,2 4,5
	Ямбургское (газовое)		6,7 6,4 5,8 5,5 5,2 4,5

 

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 6

Паросиловая установка работает по циклу Ренкина (рис. 4а). Выполнить расчет термодинамического цикла паросиловой установки с помощъю таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара (Приложение. Табл. 5) и диаграммы “ h-s ” для водяного пара. Температура t₁ и давление P₁ перегретого пара перед турбиной, давление пара в конденсаторе P₂, а также другие исходные данные представлены в табл. 10.

ОПРЕДЕЛИТЬ:

1. Параметры и функции состояния в характерных точках цикла: P, v, T, t, x, u, h, s.

2. Удельную работу цикла ℓ_ц, термический коэффициент полезного действия .

3. Удельные расходы пара d и теплоты q.

4. Расходы пара D и теплоты Q при заданной мощности паросиловой установки N.

Результаты расчетов занести в таблицы (Приложение. Табл. 7 и 8).

Изобразить цикл в координатах “ Р-v ”, “ Т-s ” и “ h-s ”. Начертить схему установки.

Рис. 4. Циклы Ренкина паросиловых установок

Как изменится термический КПД цикла Ренкина h _t, если ввести промежуточное адиабатное расширение (рис. 4б) до давления , а затем вторичный перегрев при постоянном давлении до температуры (табл. 10).

 

а б

Таблица 10

Характеристики циклов паросиловых установок

№№ пп	P1, МПа	t, oC	P2, кПа	N, МВт	, МПа	, oC
				3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5	0,7 1,2 1,5 2,2 2,5 2,7 2,8 1,2 1,5 2,2 2,5 2,7 2,8 2,3 2,4 0,4 0,6 0,8 1,1 1,2 1,4 1,6 1,8

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Характеристики газов

Газ	Формула	Мольная масса m, кг/кмоль	Плотность при н.у. rо, кг/м3	Газовая постоянная R, Дж/(кг.К)
Азот Аммиак Водород Водяной пар Воздух Кислород Метан Окись углерода Углекислый газ Этан	N2 NH3 H2 H2O - O2 CH4 CO CO2 C2H6	28,016 17,013 2,016 18,016 28,96 32,00 16,043 28,010 44,011 30,070	1,251 0,771 0,090 0,804 1,293 1,429 0,717 1,250 1,963 1,356	296,8 488,7 461,5 259,8 518,2 296,8 188,9 276,5

 

Таблица 2

Удельные изобарные теплоемкости идеальных газов c_pm, кДж/(кг.К)

Газ	Температура, К
Азот N2 Аммиак NH3 Водород H2 Водяной пар H2 Воздух Кислород O2 Окись углерода CO Углекислый газ CO2 Метан CH4 Этан C2H6 Пропан C3H8 Бутан н - C4H10 Пентан н - C5H12	1,042 - 13,98 1,856 1,006 0,915 1,043 0,800 2,143 1,588 1,460 1,478 1,468	1,041 2,158 14,31 1,862 1,007 0,920 1,043 0,851 2,240 1,775 1,680 1,686 1,675	1,042 2,207 14,43 1,870 1,009 0,929 1,045 0,900 2,379 1,978 1,910 - -	1,045 2,287 14,48 1,877 1,014 0,942 1,049 0,942 2,535 2,188 2,130 2,132 2,120	1,050 2,375 14,50 1,888 1,021 0,956 1,055 0,981 2,704 2,396 2,370 - -	1,056 2,467 14,52 1,900 1,030 0,972 1,065 1,020 2,884 2,597 2,580 2,546 2,529

Таблица 3

Средний молярный состав (%) природных газов

некоторых газовых и газоконденсатных месторождений России

Месторождение	CH4	C2H6	C3H8	н- C4H10	C5H12 + высшие	N2 + R	CO2	H2S
Газовые Березовское Медвежье Уренгойское Ямбургское	95,10 98,78 97,85 98,28	1,10 0,10 0,10 0,08	0,30 0,02 0,03 -	0,07 - 0,01 -	0,03 - 0,01 -	3,0 1,0 1,70 1,24	0,40 0,10 0,30 0,40	- - - -
Газоконденсатные Вуктыльское Оренбургское Уренгойское	74,8 84,0 98,23	8,70 5,0 0,1383	3,90 1,60 -	1,80 0,70 0,0017	6,40 1,80 -	4,30 2,65 1,24	0,10 1,1 0,39	- 3,15 -

 

Таблица 4

Термодинамические свойства некоторых газов*

Параметры	CH4	C2H6	C3H8	н-C4H10	н- C5H12	N2	CO2	H2S
m, кг/кмоль R, Дж/(кг.К) r о, кг/м3 Ткип, К (Ро) cpm, Дж/(кг.К) cvm, Дж/(кг.К) Ткр , К Ркр, МПа r кр, кг/м3 zкр	16,043 518,2 0,717 111,4 190,5 4,7 162,0 0,290	30,07 276,5 1,356 184,5 4,9 210,0 0,285	44,097 188,5 2,007 231,0 369,6 4,3 225,5 0,277	58,124 143,0 2,715 272,7 3,8 225,2 0,274	72,151 115,2 3,220 309,4 470,2 3,4 232,0 0,269	28,016 296,8 1,247 77,4 126,2 3,39 311,5 0,291	44,011 188,9 1,955 194,7 304,2 7,41 470,8 0,274	34,082 243,9 1,539 212,2 373,6 9,0 368,5 0,268

* Значения теплоемкостей в таблице даны при нормальных условиях.

Таблица 5

Термодинамические свойства воды и водяного пара на линии насыщения

Р, МПа	t, oC	v' ×103 м3/кг	v'', м3/кг	h', кДж/кг	h'', кДж/кг	s', Дж/(кг.K)	s'', Дж/(кг.K)
0,002 0,003 0,005 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,14 0,20 0,30 0,40 0,50 1,0 1,5 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 15,0 20,0	17,49 24,08 32,89 45,82 60,08 75,87 85,94 93,50 99,62 109,3 120,2 133,5 143,6 151,8 179,9 198,3 212,4 250,3 275,6 295,0 311,0 342,1 365,7	1,001 1,003 1,005 1,01 1,02 1,03 1,03 1,04 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,13 1,15 1,18 1,25 1,32 1,38 1,45 1,66 2,04	67,24 45,77 28,24 14,70 7,652 3,999 2,734 2,089 1,696 1,237 0,8860 0,6055 0,4623 0,3749 0,1945 0,1323 0,0996 0,0498 0,0324 0,0235 0,0180 0,0104 0,0059	73,40 100,9 137,8 191,8 251,5 317,6 359,9 391,8 417,5 458,4 504,7 561,7 604,6 640,1 762,1 844,2 908,6		260,3 354,7 476,4 649,6 832,4

Параметры критической точки воды: t_кр = 374,15 ^oC; Р_кр = 22,129 МПа;

v_кр = 0,00326 м³/кг.

Таблица 6

Основные результаты расчета

Уравнение	z1	z2	r o, кг/м3	G, кг	t, час
Клапейрона
P × v = z × R × T
Бертло
Редлиха-Квонга

 

Таблица 7

Значения параметров и функций состояния

№ точки	Р, МПа	v, м3/кг	T, K	t, oC	u, кДж/кг	h, кДж/кг	s, Дж/(кг.K)

 

Таблица 8

Изменения функций состояния и процесса

Процесс	Du, кДж/кг	Dh, кДж/кг	Ds, Дж/(кг.K)	ℓ, кДж/кг	w, кДж/кг	q, кДж/(г

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Козаченко А.И., Никишин В.И., Поршаков Б.П. Энергетика трубопроводного транспорта газов: Учебное пособие. – М.: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001. – 400 с.

2. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Техническая термодинамика. Учебн. пособие для втузов. – М.: Высш. шк., 2000. – 261 с.