Расчет термических параметров газовых смесей

Примерами газовых смесей являются: воздух, природный газ, продукты сгорания топлив и т.д. Ниже рассматривается расчет механических газовых смесей (химически не реагирующих) при условии, что газовая смесь – идеальный газ.

В этом случае:

1. Каждый компонент имеет температуру, равную температуре смеси, и занимает весь объем смеси.

2. Сумма парциальных давлений компонентов равна давлению смеси

(1.8)

3. Сумма парциальных объемов компонентов равна объему смеси

(1.9)

Парциальное давление компонента – это давление, которое оказывает компонент на стенки сосуда с газовой смесью.

Парциальный объем компонента – это объем, который бы занимал компонент, имея давления и температуру смеси.

Параметры газовой смеси рассчитываются по уравнению состояния идеального газа, например (1.4)

,

где , – мольная масса газовой смеси.

Параметры компонентов рассчитываются по уравнениям:

,	(1.10)
.	(1.11)

Чтобы воспользоваться этими формулами, необходимо знать мольную массу газовой смеси ( ), парциальные давления ( ) или парциальные объемы ( ).

Существует три способа задания газовой смеси:

1. По массовому составу.

Масса смеси равна сумме масс компонентов:

кг
,	(1.12)

где - массовая доля компонента.

При массовом задании газовой смеси мольная масса рассчитывается по формуле:

.

(1.13)

2. По объемному составу.

На основании (1.9)

,	(1.14)

где - объемная доля компонента.

При объемном задании газовой смеси мольная масса рассчитывается по формуле

(1.15)

3. По мольному составу.

Согласно закону сохранения массы число киломолей газовой смеси равно сумме киломолей компонентов:

(1.16)

где - мольная доля компонента, численно равная объемной доле r_i,

.

(1.17)

Здесь V_m , м³/кмоль – объем одного киломоля газа при параметрах смеси p и T.

Таким образом, при мольном задании газовой смеси расчет мольной массы производится по формуле (1.15).

Связь между объемными и массовыми долями характеризуется следующими формулами:

,	(1.18)
.	(1.19)

На основании уравнений (1.10) и (1.11) получено выражение для вычисления парциальных давлений

.

(1.20)