Пример домашнего задания №1

В баллоне содержится газ известных значений температуры и давления . Термическое уравнение, характеризующее состояние газа, является моделью вириального уравнения неидеального газа Боголюбова-Майера в усеченном виде.

В задании варьируются параметры изучаемого объекта (газа).

Размеры баллона:

Диаметр

Высота

Параметры рабочего тела (газа), содержащегося в газгольдере:

, где № – номер варианта

Характеристики рабочего тела (газа):

Газ	Т_с, К	Р_с, атм	М, кг/кмоль	V_c, /кмоль	ω
	190,6	45,4	16,063	0,099	0,008
	282,4	49,7	28,054	0,129	0,065
	365	45,6	42,081	0,181	0,148
	369,8	41,9	44,097	0,203	0,152
	425	42,7	54,092	0,221	0,195
C₂H₂	308,3	60,6	26,038	0,113	0,184
C₂H₆	305,4	48,2	30,07	0,148	0,098

Определить:

1) массу газа, содержащегося в баллоне (m, кг).
Для определения плотности газа использовать уравнение Ван-дер-Ваальса, представленное в вириальном виде. Объем баллона считать по уравнению следующему соотношению (1.1):

V = , (1)

, где V - объем баллона, [ ];
D – диаметр цилиндрической части баллона, [ ];
– длина цилиндрической части баллона, [м];
Толщиной стенок пренебречь.

2) Определить значения давления газа в баллоне , если все содержимое баллона нагревают до температуры = . Процесс считать равновесным.
Теплопроводность стенок баллона пренебречь. Объем баллона жёсткий.

3) Рассчитать величину подведённой теплоты к газу.

4) Представить (PV), (TS) диаграммы процесса.
Критические параметры и теплофизические характеристики газов представлены в таблице (1) и таблице (2).

Рис. 1 Жёсткий газовый баллон.

Таблица 1. Критические параметры

Наименование	Формула	M,	, K	, атм
Метан	C	16,043	190,6	45,4	0,008
Ацетилен		26,038	308,3	60,6	0,184
Этилен		28,054	282,4	49,7	0,065
Этан		30,07	305,4	48,2	0,098
Пропилен		42,081	365	45,6	0,148
Пропан		44,097	369,8	41,9	0,152
1,3-Бутадиен		54,092	425	42,7	0,195

Таблица 2.

Теплофизические характеристики газов.

Константы теплоемкости газов:

, ;

Константы уравнения Антуана: A, B, C;

Теплота парообразования при нормальном барометрической температуре , [K]: , [ ];

Наименование	Формула	,					, мм рт. ст.
Наименование	Формула	,					A	B	C
Метан	C	1955	19,268	5,217	1,198	-11,326	15,2243	897,84	-7,16
Ацетилен		4050	26,841	7,584	-5,011	14,133	16,3481	1637,14	-19,77
Этилен		3237	3.809	15,671	-8,355	17,565	15,5368	1347,01	-18,15
Этан		3515	5,414	17,824	-6,943	8,719	15,6637	1511,42	-17,16
Пропилен		4400	3,712	23,472	-11,611	22,065	15,7027	1807,53	-26,15
Пропан		4487	-4,228	30,649	-15,876	32,171	15,7260	1872,46	-25,16
1,3-Бутадиен		5370	-1,689	34,211	-23,418	63,395	1577,27	2142,66	-34,3