Dalton qonunlari

Dalton qonunlari

Zamonaviy dunyoda elektron texnologiyalar sakrash va chegaralar bilan rivojlanmoqda. Har kuni yangi narsa paydo bo'ladi va bu nafaqat mavjud modellardagi kichik yaxshilanishlar, balki ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilash imkonini beradigan innovatsion texnologiyalardan foydalanish natijalaridir.

Asbobsozlik sanoati elektron texnologiyalardan orqada qolmaydi - axir, yangi qurilmalarni ishlab chiqish va bozorga chiqarish uchun ularni loyihalash va ishlab chiqish bosqichida ham, ishlab chiqarish bosqichida ham har tomonlama sinovdan o'tkazish kerak. Yangi o'lchash uskunalari va yangi o'lchash usullari, shuning uchun yangi atamalar va tushunchalar paydo bo'ladi.

Ushbu bo'lim tushunarsiz qisqartmalar, qisqartmalar va atamalarga tez-tez duch keladigan va ularning ma'nosini yaxshiroq tushunishni xohlaydiganlar uchun mo'ljallangan.

Dalton qonunlari- gazlar aralashmasining umumiy bosimi va eruvchanligini aniqlaydigan ikkita fizik qonun. 19-asr boshlarida Jon Dalton tomonidan tuzilgan.

Qonunlarni shakllantirish

Gazlar aralashmasining umumiy bosimi to'g'risidagi qonun

Kimyoviy o'zaro ta'sir qilmaydigan ideal gazlar aralashmasining bosimi qisman bosimlarning yig'indisiga teng.

Gaz aralashmasi komponentlarining eruvchanligi to'g'risidagi qonun

Doimiy haroratda suyuqlik ustida joylashgan gaz aralashmasining har bir komponentining ma'lum suyuqlikdagi eruvchanligi ularning qisman bosimiga proportsionaldir.

Qo'llash chegaralari

Daltonning ikkala qonuni ham ideal gazlar uchun qat'iy bajariladi. Haqiqiy gazlar uchun bu qonunlar, agar ularning eruvchanligi past bo'lsa va ularning harakati ideal gaznikiga yaqin bo'lsa, amal qiladi.

Kashfiyot tarixi

Qisman bosimlarni qo'shish qonuni 1801 yilda tuzilgan. Shu bilan birga, molekulyar kinetik nazariyaga asoslangan to'g'ri nazariy asoslash ancha keyinroq qilingan.

Dalton qonunlarining bayoni

Gazlar aralashmasining umumiy bosimi to'g'risidagi qonun

Bosim aralashmalar kimyoviy jihatdan o'zaro ta'sir qilmaslik ideal gazlar summasiga teng qisman bosimlar.

(\displaystyle P=\sum _(i=1)^(n)(p_(i))=p_(1)+p_(2)+\cdots +p_(n))

Gaz aralashmasi komponentlarining eruvchanligi to'g'risidagi qonun

Doimiy holatda haroratning eruvchanligi berilgan suyuqlikda suyuqlik ustida joylashgan gaz aralashmasining tarkibiy qismlarining har biri ularning qisman bosimiga proportsionaldir.

(\ displaystyle \ m_ (i) = (\ frac (p_ (i)) (P)))

Qo'llash chegaralari

Daltonning ikkala qonuni ham ideal gazlar uchun qat'iy bajariladi. uchun haqiqiy gazlar bu qonunlar, agar ularning eruvchanligi past bo'lsa va harakati ideal gaznikiga yaqin bo'lsa, amal qiladi.

Massa hajmi va mol ulushi atamalarini tushuntiring

Erigan modda massasining eritmaning umumiy massasiga nisbati erigan moddaning massa ulushi deyiladi.

Hajm ulushi(Ba'zan volumetrik qism) aralashmadagi moddaning hajmining butun aralashmaning hajmiga nisbatiga teng o'lchamsiz kattalikdir. ph harfi bilan belgilanadi.

MOLAR FRAKSIYA

o'lchovsiz jismoniy konsentratsiyani tavsiflovchi va tarkibiy qism miqdorining aralashmaning umumiy miqdoriga nisbatiga teng bo'lgan qiymat. ppm birlikning kasrlarida ifodalanadi, masalan, yuzdan bir (foiz), mingdan bir (ppm), millioninchi va shunga mos ravishda belgilanadi. %, ooo, million -1.

Energiya konvertatsiyasining ekvivalentligi printsipi

Ekvivalentlik tamoyilini quyidagicha shakllantirish mumkin. Agar energiyaning har xil turlari berilgan yopiq tizim holatida bir xil o'zgarishlarga olib keladigan darajada olinsa, ular ekvivalentdir.
    Ekvivalentlik printsipining umumlashtirilishi termodinamikaning birinchi qonuniga (energiya saqlanish qonuni) olib keladi. Unda aytilishicha, izolyatsiya qilingan tizimda energiyaning barcha turlarining yig'indisi doimiy bo'lib, energiyaning turli shakllari bir-biriga aylanishi mumkin. Tizimga ega bo'lgan har xil energiya turlarining yig'indisi Klauzius ta'rifiga ko'ra, ichki energiya va deyiladi. Shunday qilib, moddaning ichki energiyasi turli energiyalarning yig'indisidir, masalan, uning atomlari yoki molekulalarining kinetik energiyasi, potentsial energiya, shuningdek, elektr va magnit maydonlarning energiyasi va boshqalar.

5. Karno teoremasi

Qaytariladigan to'g'ridan-to'g'ri Karno siklining Terminan samaradorligi formulasini qisqacha tahlil qilaylik:

Bu tenglikdan kelib chiqadi:

1) issiqlik samaradorligi faqat issiq va sovuq manbalarning haroratiga bog'liq;

2) h t(Karno sikli uchun) issiq buloqning harorati (71) qanchalik yuqori bo'lsa va sovuq buloqning harorati (72) past bo'ladi;

3) Karno siklida issiqlik samaradorligi birlikdan kam bo'lishi kerak. Chunki h t= 1 faqat T 2 / T 1 = 0, T 1 = 0 yoki T 2 = 0 (yoki T 2 = -273,15 o C) bo'lganda bo'lishi mumkin. Haqiqiy issiqlik dvigatellarida sovuq manba harorati 72 odatda T 2 = 260 - 300 haroratdir. K(atrof-muhit). Bug 'elektr stantsiyalari pechidagi isitgichning harorati taxminan 2000 K, ichki yonuv dvigatellarida esa taxminan 2500 K ni tashkil qiladi, chunki bu dvigatellarning piston tsilindrlarining devorlari sovutiladi va yonish mahsulotlari ishchi moddaga aylanadi. Bu xuddi shunday bayonotni nazarda tutadiki, tsikl davomida gazga berilgan barcha issiqlik to'liq foydali ishga aylantirilmaydi, bu o'tish, albatta, issiqlikning bir qismini yo'qotish bilan birga bo'lishi kerak (u sovuq manba tomonidan so'riladi);

4) Karno siklida issiqlik samaradorligi T holatida nolga teng 1 = T 2 . Bundan kelib chiqadiki, agar tizimda issiqlik muvozanati saqlansa, ya'ni tizimdagi barcha jismlarning harorati bir xil bo'lsa, issiqlikni foydali ishga aylantirish mumkin emas. Carnot tsikli uchun (to'g'ridan-to'g'ri) bu to'g'ri: h t= 1 – T 2 / T 1 = 1 – 1 = 0 da T 1 =? t = T 2 (har ikkala manbaning harorati teng bo'lganda);

5) issiqlik samaradorligi? t qaytariladigan Karno siklini (doiraviy jarayon) xarakterlaydi. Barcha real jarayonlar qaytarilmasdir, bu energiya yo'qotishlari (issiqlik uzatish, ishqalanish va boshqalar tufayli) bilan izohlanadi. Shuning uchun, haqiqiy Karno siklining issiqlik samaradorligi (qaytarib bo'lmaydigan) har doim 1 - T dan kam. 2 /T 1 . Bu siklning asosiy xususiyati shundaki, agar haroratlar berilgan bo'lsa, u ideal va oddiy real gazlar uchun bir xil bo'ladi. ( T 1 , T 2) manbalar. Ushbu bayonotning mohiyati Karno teoremasi, unda shunday deyilgan: "Har qanday teskari aylanish uchun issiqlik dvigatelida issiqlik samaradorligi tsiklning tabiatiga ham, moddaning (ishchi suyuqlik) turiga ham bog'liq bo'lmaydi." Bu faqat isitgich (issiqlik uzatuvchi) va muzlatgich (issiqlik qabul qiluvchi) haroratlarining nisbati bilan aniqlanadi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, issiqlik dvigatelida har bir teskari tsikl uchun issiqlik samaradorligi teskari Carnot tsikli uchun belgilangan formuladan foydalanib hisoblanadi.

Bir bosqichli kompressor

Bir bosqichli kompressor yuqori bosimni olish uchun yaroqsiz va shuning uchun u 10-12 yudumdan ko'p bo'lmagan siqilgan havo olish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, yuqori siqish bosimida harorat ko'tariladi, bu esa soqol sharoitlarini yomonlashtiradi.

Bir bosqichli kompressorlar gazlarni kamdan-kam hollarda 6 - 7 atm dan oshadigan bosimga siqish uchun ishlatiladi. Yuqori bosimga faqat quyidagi sabablarga ko'ra ko'p bosqichli kompressorlarda erishish mumkin.

Gaz turbinali blokning sikli, diagrammasi, foydali ish muddati

Gaz turbinasining ishchi suyuqligi suyuq yoki gazsimon yoqilg'ining yonish mahsulotlaridir.

7.6-rasmda doimiy bosimda yoqilg'ining yonishi bilan eng oddiy gaz turbinasi o'rnatilishi diagrammasi ko'rsatilgan. Yoqilg'i pompasi 5 va kompressor 4 yonish kamerasiga 6 va 7 nozullar orqali yoqilg'i va havoni etkazib beradi 1. Kameradan yonish mahsulotlari birlashtirilgan nozullarga 2 yo'naltiriladi, ular kengayib, gaz turbinasi 3 kanatlariga kiradi.

7.7-rasm va 7.8-rasmda PV va TS diagrammalarida gaz turbinali qurilmaning ideal sikli ko‘rsatilgan.

1-2 - P 2 bosimiga adiabatik siqilish;

2-3 - issiqlik ta'minoti q 1 doimiy bosimdagi P 2 (yoqilg'i yonishi);

3-4 - P1 boshlang'ich bosimiga adiabatik kengayish;

4-1 - doimiy bosim P 1 (issiqlik olib tashlash q 2) da ishchi suyuqlikni sovutish;

Tsiklning xususiyatlari quyidagilardan iborat:

o'sish darajasi bosim -  = P 2 / P 1;

izobarik kengayish darajasi-  =  3 / 2.

Turbinaning ishlashi:

l t = h 3 – h 4. (7.10)

Kompressorning ishlashi:

ln = h 2 – h 1. (7.11)

Gaz turbinasining foydali ishi turbina va kompressor ishi o'rtasidagi farqga teng:

L GTU = l t – l c (7.12)

Issiqlik samaradorligi GTU sikli quyidagi shaklga ega:

 t = 1 – 1/  (-1)/ . (7.13)

Gaz turbinasi, kompressor va o'rnatishning nazariy quvvati (GTU):

N t = l t D/3600 = (h 3 – h 4) D/3600, (7.14)

N k = l k D/3600 = (h 2 – h 1) D/3600 , (7.15)

N gaz turbinali agregati = l gaz turbinali blok ·D/3600 = [(h 3 – h 4) (h 2 – h 1) ]·D/3600. (7.16)

Gaz turbinasi zavodining haqiqiy aylanishi nazariydan turbina va kompressorda ishqalanish va vorteks hosil bo'lishidan kelib chiqadigan yo'qotishlar mavjudligi bilan farq qiladi. Gaz turbinali agregatlarning samaradorligini oshirishning samarali usullari quyidagilardir: issiqlikni qayta tiklash, ishchi suyuqlikni bosqichma-bosqich siqish va kengaytirish va boshqalar.

9. Bug 'turbinasi (STU) sxemasi
N

va shakl. 9.8, 9.9, 9.10-da bug 'turbinasi bloki (STU) va teskari aylanish sxemalari ko'rsatilgan. p-v- Va T-s- diagrammalar (Renkine tsikli).

Belgilar: Kompyuter - bug 'qozonlari; PP - bug 'o'ta qizdirgich; ET - bug 'qozonining ekran (bug'lanish) quvurlari; VE - suv iqtisodchisi; T - bug 'turbinasi; K – suv bilan sovutilgan kondensator; N - nasos;
EG - elektr toki generatori (iste'molchi). Diagrammadagi raqamlar
bilan ifodalangan teskari tsiklning tugun nuqtalariga mos keladi
V p-v- Va T-s- diagrammalar

Bug 'qozonida suv va suv bug'iga beriladigan issiqlik (jarayonlarda: 3-4 - suvni qaynatishgacha qizdirish, 4-5 - suvning bug'lanishi, 5-1 - bug'ning o'ta qizishi),

Turbinada olingan ish adiabatik kengayish jarayonining tashqi ishi 1-2:

Qaytariladigan siklning foydali ishi (sikl maydoni p-v- Va T-s- diagrammalar)

Amaliy hisob-kitoblarda ko'pincha nasosning ishini e'tiborsiz qoldirish mumkin, bu suyuqlikning siqilmasligi tufayli turbinaning ishiga nisbatan ahamiyatsiz. Bunday holda, 3-holat diagrammalarda ko'rsatilmagan (9.11-rasm), chunki 3-band 2¢ nuqtaga to'g'ri keladi:

,
,	(9.11)
.	(9.12)

Formulalar tahlili (9.9) - (9.12) issiqlik samaradorligi uchta parametrga bog'liqligini ko'rsatadi ( p 1 , t 1 , p 2), bosim ortishi bilan ortadi p 1 bug 'qozonida, bug'ning haddan tashqari qizishi harorati ortib borishi bilan t 1 va bosimning pasayishi bilan p kondansatörda 2.

Zamonaviy kuchli bug 'turbinasi zavodlarida bug' parametrlari qo'llaniladi p 1 = 235...240 bar, t 1 = 535...565 o S, p 2 = 0,03...0,05 bar
(ts= 25...35 o C). Yuqori sozlamalarga yangilash p 1 va t 1 metallurgiyaning rivojlanish darajasi bilan belgilanadi, chunki qimmatbaho yuqori qotishma po'latlar talab qilinadi. Pastroq bosimlardan foydalanish p 2 yozda 18...20 o S bo'lgan kondensatorni sovutadigan suvning harorati bilan chegaralanadi.

IN bug 'turbinasi zavodi Carnot tsiklini amalga oshirishi mumkin edi a-4-5-b(9.12-rasm): 4-5 - bug'lanish; 5- b– turbinada bug‘ning kengayishi; b-a - to'liq bo'lmagan bug 'kondensatsiyasi; a-4 - kompressorda nam bug'ning siqilishi.

Amalda, bu sikl birinchi navbatda amalga oshirilmaydi, chunki haqiqiy tsiklda kompressor haydovchisida yo'qotishlar tufayli turbina tomonidan ishlab chiqarilgan quvvatning katta qismi sarflanadi. Bug'ni to'liq kondensatsiya qilish yanada tejamkor bo'lib, undan keyin suv bosimini oshirish uchun nasosdan foydalaning p 2 gacha p 2¢-3 jarayonida 1. Bundan tashqari, turbinada quruq to'yingan bug'ning kengayish jarayoni (5- b) kengayish jarayonida quruqlik darajasining sezilarli darajada pasayishi, ya'ni bug'dagi suv miqdori ortishi tufayli katta ishqalanish yo'qotishlari bilan bog'liq. Shuning uchun, bug 'turbinasi qurilmalarida bug' qozonining o'ta qizdiruvchi quvurlarida bug'ning haddan tashqari qizishi qo'llaniladi. Bunday holda, kengayish jarayoni 1-2 ga o'ta qizib ketgan bug 'hududiga siljiydi va turbinaning oqim qismida bug 'oqimi paytida ishqalanish yo'qotishlari kamayadi.

9 .3.2. Samaradorlik tizimi
kasb-hunar maktablari faoliyati samaradorligini baholash. PTU ning issiqlik balansi

Shaklda. 9.13-rasmda haqiqiy Rankine sikli 1-2 ko'rsatilgan d-2¢ (nasos ishi xarajatlaridan tashqari):

1-2d- turbinada bug'ning qaytarilmas adiabatik kengayish jarayoni ( s 2d > s 1);

1-2 - qaytariladigan adiabatik kengayish jarayoni ( s 2 = s 1).

Issiqlik samaradorligi 1-2-2¢ teskari siklning termodinamik mukammalligini tavsiflaydi:

Qayerda N i = l i G– ichki quvvat (haqiqiy tsiklning kuchi).

Bug 'qozonidagi issiqlik yo'qotishlari (yoqilg'ining kimyoviy va mexanik yonishi, atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi, chiqindi gazlar va boshqalar) bilan tavsiflanadi. Bug 'qozonining samaradorligi

Qayerda N e = l e G– samarali quvvat (turbinaning shaftasida); l e- samarali ish.

PTUdagi barcha yo'qotishlar (energiya iste'molchisini hisobga olmagan holda) bilan tavsiflanadi samarali samaradorlik

Qayerda l uh, N uh = l uh . G– mos ravishda elektr ishlari va elektr quvvati.

Elektr energiyasini ishlab chiqaradigan bug 'turbinali elektr stantsiyasida barcha yo'qotishlar hisobga olinadi elektr samaradorligi

,	(9.19)
.

Kasb-hunar maktablari uchun rankin sikli

Kondenserdagi nam bug'dan issiqlikni olib tashlash butun bug' to'liq kondensatsiyalanmaguncha amalga oshirilishi kerak. Bunday holda, p2 bosimidan p1 bosimigacha siqilishga duchor bo'lgan past zichlikdagi nam bug' emas, balki suv. Qozonga suv etkazib berish uchun kichik o'lchamlarga va yuqori samaradorlikka ega bo'lgan ozuqa suvi nasosi ishlatiladi. Bunday sikl 50-yillarda shotland fizigi va muhandisi V.Renkine tomonidan taklif qilingan. Rankine siklida haddan tashqari qizib ketgan bug'dan foydalanish mumkin, bu issiqlik ta'minotining o'rtacha integral haroratini oshirish va shu bilan tsiklning samaradorligini oshirish imkonini beradi.

3-turbinada issiqlik ishga aylanadi. Chiqarilgan bug 'issiqlikning bir qismini muzlatgichdagi 4 sovutish suviga beradi va nasos 5 orqali yana qozonga beriladi. Bug 'qozonida 1, o'choqda yonish yoqilg'ining issiqligi tufayli, bug'ning o'ta qizdirilishida 2 bug' hosil bo'lishi jarayoni sodir bo'ladi, zarur bug' parametrlariga erishiladi;

Qozonda p1 = const bosimida 4-5 jarayon - isitish va 5-6 - suvning bug'lanishi sodir bo'ladi.

Jarayon 6-1 - super qizdirgichdagi bug'ni T1 ga qizdirish. Shunday qilib, qizdirgichning chiqishida bug 'p1, T1, h1 parametrlariga ega, biz qozondan turbinaga p1 = const deb faraz qilamiz.

1-2 - turbinada bug'ning p2 bosimiga adiabatik kengayishi Turbinaning p2 T2 h2 dan keyingi parametrlari

2-3 - izobarik bug 'kondensatsiyasi. Natijada h¢2 T¢2 parametrlari bo'lgan suv bo'ladi. Kondensat, besleme pompasida p2 dan p1 gacha adiabatik siqilishdan so'ng, qozonga kiradi.

3-4 - nasos yordamida suvning adiabatik siqilishi.

Ikkilik sikllar

Ko'rib chiqilgan tsikllarga asoslanib, biz eng qulay ishlaydigan suyuqlikning xususiyatlariga talablarni shakllantirishimiz mumkin:

Ishchi suyuqlik yuqori tsiklni to'ldirish omilini ta'minlashi kerak. Buning uchun ishchi suyuqlik suyuqlik holatida pastroq izobar issiqlik sig'imi, yuqori kritik parametrlarga ega bo'lishi kerak,

Ishchi suyuqlikning xususiyatlari shunday bo'lishi kerakki, yuqori harorat juda yuqori bo'lmagan bug 'bosimida etarli darajada yuqori to'ldirish koeffitsientida ta'minlanadi, chunki yuqori bosim o'rnatishni qiyinlashtiradi,

Ishchi suyuqlik arzon, toksik bo'lmagan va strukturaviy materiallarga nisbatan tajovuzkor bo'lishi kerak.

Hozirgi vaqtda ushbu talablarni qondiradigan ishchi suyuqliklar mavjud emasligi sababli, ikkita ishchi suyuqlikning kombinatsiyasi yordamida tsiklni amalga oshirish mumkin, ularning har biridan ushbu ishchi suyuqlik eng katta afzalliklarga ega bo'lgan harorat oralig'ida foydalanish mumkin. Bunday sikllar ikkilik sikllar deb ataladi.

Kombinatsiyalangan tsiklli zavodning aylanishi

Bug '-gaz aylanishi ikki ishchi suyuqlikdan - yonish mahsulotlari va suv bug'idan foydalanadigan ikkilik sikldir. Gazda

tsikl, turbinaning kirish joyidagi gaz harorati 900 ... 1000 ° S, chiqish joyida esa 350 ° C yoki undan ko'p. Bug 'elektr stantsiyalarida o'ta qizib ketgan bug'ning harorati 650 ° C ga etadi, lekin kondensatordagi suvning harorati faqat 30 ° S bo'ladi. Shunday qilib, ikkilik tsiklda har bir alohida davrga qaraganda sezilarli darajada kattaroq harorat farqini amalga oshirish va shu bilan tsiklning issiqlik samaradorligini oshirish mumkin.

Kombinatsiyalangan tsiklli zavod- elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun foydalaniladigan elektr energiyasi ishlab chiqaruvchi stansiya. U bug 'energiyasi va gaz turbinali stansiyalardan samaradorligini oshirish bilan farq qiladi.

PSU afzalliklari:

Kombinatsiyalangan tsiklli zavodlar 50% dan ortiq elektr samaradorligiga erishishga imkon beradi. Taqqoslash uchun, alohida ishlaydigan bug 'elektr stantsiyalari uchun samaradorlik odatda 33-45% oralig'ida, gaz turbinali qurilmalar uchun - 28-42% oralig'ida.

O'rnatilgan quvvat birligi uchun arzon narx

Kombinatsiyalangan elektr stantsiyalari bug 'elektr stantsiyalariga qaraganda ishlab chiqarilgan elektr energiyasi birligiga sezilarli darajada kamroq suv sarflaydi.

1- Qisqa qurilish muddati (9-12 oy)

2- Temir yo'l yoki dengiz transportida doimiy yoqilg'i ta'minotiga ehtiyoj yo'q

3- Yilni o'lchamlar to'g'ridan-to'g'ri iste'molchida (zavod yoki shahar ichida) qurilishga imkon beradi, bu esa elektr uzatish liniyalari va elektr energiyasini tashish xarajatlarini kamaytiradi. Energiya

4- Bug 'turbinali zavodlarga nisbatan ko'proq ekologik.

PSU ning kamchiliklari:

5- Uskunaning quvvat birligining pastligi (bir birlik uchun 160-972,1 MVt), zamonaviy issiqlik elektr stansiyalari esa 1200 MVt gacha, atom elektr stansiyalari esa 1200 MVt gacha quvvatga ega, atom elektr stansiyalari esa birlik quvvatiga ega. 1200-1600 MVt gacha bo'lgan birlik quvvati.

Yoqilg'i yoqish uchun ishlatiladigan havoni filtrlash zarurati.

Ideal bug '-gaz aylanishi - bu issiqlikni etkazib berish va olib tashlash paytida ishlaydigan suyuqliklarning harorati doimiy va mos keladigan issiqlik manbalarining haroratiga teng bo'lgan tsikl.

1-2-3-6-1 gaz aylanishida izotermik issiqlik ta'minotini amaliy amalga oshirish ko'p bosqichli natijasida amalga oshirilishi mumkin.

issiqlik ta'minoti va 3-4-5-6-3 bug' aylanishida izotermik issiqlikni olib tashlash suv bug'ining kondensatsiyasi jarayonida amalga oshirilishi mumkin (4-5 jarayon). Issiqlik issiqlik almashtirgichda yonish mahsulotlaridan suv bug'iga o'tkaziladi. Ushbu sxema bo'yicha gaz aylanishi ochiq (yonish mahsulotlari atmosferaga chiqariladi), bug' aylanishi esa yopiq.

Yopiq tsikldagi ishchi suyuqlik nafaqat suv, balki gaz aylanishining issiqligidan foydalanadigan karbonat angidrid yoki boshqa moddalar ham bo'lishi mumkin.

Gaz, shuningdek, p = const (Ts diagrammasi bo'yicha, 72367 maydon) issiqlik ta'minoti bilan gaz turbinasi bloki tsikli shaklida amalga oshiriladi.

Gaz va bug 'aylanishlari gaz-bug' aylanishida birlashtirilishi mumkin (bunday tsiklning ishchi suyuqligi yonish mahsulotlari va suv bug'idan iborat bug'-gaz aralashmasidir). Kombinatsiyalangan tsiklli qurilmalarda turbina oldiga suv quyish gazlar haroratining pasayishiga va shu bilan birga ishchi suyuqlik entalpiyasining oshishiga olib keladi, chunki suvning solishtirma entalpiyasi undan kattaroqdir. yonish mahsulotlaridan. Bunday tsiklni akademik S.A.Xristianovich taklif qilgan.

Kombinatsiyalangan gaz qurilmalarining ikkita asosiy sxemasi mavjud. Birinchi turdagi o'rnatishda yonish gazlari va suv bug'lari bir-biri bilan aralashtiriladi va keyin turbinaga kiradi.

Ikkinchi turdagi ishchi suyuqliklar, har biri alohida, mos ravishda o'rnatishning gaz va bug' qismlariga yuboriladi.

Keling, yonish mahsulotlari va suv bug'ining alohida oqimlari bilan birlashtirilgan tsiklli zavodni ko'rib chiqaylik.

Ushbu o'rnatishda havo, kompressorda siqilganidan so'ng, doimiy bosim ostida gaz yoki suyuq yoqilg'ida ishlaydigan yuqori bosimli bug 'generatoriga beriladi. Yonish mahsulotlarining issiqligi qisman bug 'hosil bo'lishiga va qizdirgichda bug'ning qizib ketishiga sarflanadi. Past haroratda yonish mahsulotlari gaz turbinasiga, so'ngra bug 'generatoriga yuborilgan ozuqa suvini isitish uchun gaz-suv isitgichiga yuboriladi.

Nazariy siklda ikkala ishchi suyuqlik tomonidan qabul qilingan issiqlikning o'ziga xos miqdori

qi = m (hy - h4") + (h - h).

Bug '-gaz aylanishining issiqlik samaradorligi bo'ladi

r]t = (h l - h 2 ) + m (h i - h 2") -(h 4 - h 3)-(h 4" -h 3") m(hy - h^)+ (salom - h$)

Egzoz gazlarini gaz turbinalaridan bug 'generatorlariga chiqaradigan samarali kombinatsiyalangan tsiklli qurilmalar. Samaradorlik 0,45 ga yetishi mumkin.

20) 4 Sovutgich agregatlarining tsikllari.

Tanalarni atrof-muhit haroratidan past haroratgacha sovutish teskari termal aylanishda ishlaydigan sovutish moslamalari yordamida amalga oshiriladi.

Teskari aylanish - bu siqilish ishi kengayish ishidan oshib ketadigan va etkazib berilgan ish tufayli issiqlik pastki manbadan yuqoriga o'tkaziladigan tsikl.

Sovuq manbadan olingan issiqlik q2 bo'lsin; q\ - issiq buloqqa berilgan issiqlik;

L c =q 1 -q 2 - tsiklda taqdim etilgan ish.

Sovutish moslamasi ishchi suyuqlikni (kompressor yoki nasos) siqish uchun moslamani va ishchi suyuqlikning kengayishi sodir bo'ladigan qurilmani (ishchi suyuqlik deb ataladi) o'z ichiga oladi. sovutgich); ishchi suyuqlikning kengayishi foydali ishlarni bajarish (pistonli mashinada yoki turbomashinada) va foydali ishlarni bajarmasdan sodir bo'lishi mumkin, ya'ni. tubdan qaytarib bo'lmaydigan (bo'g'ish orqali).

Havo sovutish davri (Lorentz tsikli)

Havo sovutgichi amalda qo'llaniladigan sovutish moslamalarining birinchi turlaridan biri edi.

pistonli kompressor bilan 19-asrning ikkinchi yarmida keng tarqalgan. Hozirgi vaqtda turbokompressorli va regeneratsiyali qurilmalar keng qo'llanilmoqda, buning natijasida havo sovutish moslamalarining samaradorligi oshadi va ularni qo'llash doirasi kengayadi. [ 1 ]

Havo sovutish moslamalari bir qator noqulayliklarga ega va yaqinda foydalanishdan chiqib ketgan. Buning o'rniga sovutgich qurilmalari keng tarqalmoqda, ularda past qaynaydigan suyuqliklar ishchi suyuqliklar sifatida ishlatiladi: ammiak, karbonat angidrid, oltingugurt dioksidi, freonlar.

Sovuqni ishlab chiqarish uchun o'rnatishning asosiy elementlari (14.1-rasm) kompressordir 1 va kengaytirgich 3 . Ularga qo'shimcha ravishda ikkita issiqlik almashtirgich mavjud, ulardan biri muzlatgich 4 havo sovutilgan idishdan issiqlikni oladi, ikkinchisida esa - muzlatgich 2 atrof-muhitga yoki muzlatgich suviga issiqlik chiqaradi.

Sovutgich (havo) bosimdan kengaytirgich 1da kengayadi p1 bosimgacha P2, kengaytiruvchi tomonidan tashqi iste'molchiga berilgan ishni bajarish. Haroratdan ekspanderda adiabatik kengayish jarayoni natijasida sovutilgan havo

T1 haroratga T2, sovutilgan hajm 2 ga kiradi, undan issiqlik oladi. Sovutilgan hajmdan havoga issiqlik o'tkazish jarayoni doimiy havo bosimida (p = const) sodir bo'ladi. dan issiqlikni olib tashlash

sovutilgan hajm faqat butun izobarik issiqlikni olib tashlash jarayonida havo harorati sovutilgan hajmning haroratidan past bo'lsa mumkin. Printsipial jihatdan sovutilgan T3 hajmining chiqishidagi havo harorati sovutilgan jismlarning haroratiga teng bo'lishi mumkin, ammo amalda u har doim bu haroratdan bir oz past bo'ladi. Sovutilgan hajmni tark etgach, havo kompressor 3 ga yo'naltiriladi, bu erda uning bosimi bosimdan ortadi r 2 bosim uchun r 1 (bir vaqtning o'zida havo harorati T3 dan T4 gacha ko'tariladi). Kompressor tomonidan siqilgan havo sovutgichga kiradi

6- Sovutgich sirt tipidagi issiqlik almashtirgich bo'lib, sovutgich orqali aylanib yuradigan sovutish suviga issiqlik o'tkazilishi tufayli havo harorati kamayadi. Asos sifatida, sovutgichdan chiqadigan havo harorati T 1 ni o'zboshimchalik bilan sovutish suvi haroratiga yaqin qilish mumkin, lekin amalda havo harorati har doim sovutish suvi haroratidan bir oz yuqori bo'ladi. Sovutgichdagi jarayon doimiy havo bosimida sodir bo'ladi ( pi= const).

Atom elektr stantsiyasining aylanishi

Fotoalbom yoqilg'ilardan foydalanadigan issiqlik elektr stantsiyalari o'ta qizib ketgan bug' aylanishi, va termal neytron reaktorlari (RTN) bo'lgan atom elektr stantsiyalarida - to'yingan bug' aylanishi. Buning sababi, RTN yadroning asosiy strukturaviy materiali sifatida sirkoniy asosidagi qotishmalardan foydalanadi. Ular po'latning turli navlari bilan solishtirganda neytronlarning zararli so'rilishini kamaytirishga imkon beradi, lekin 340-350 o C dan yuqori bo'lmagan haroratga bardosh bera oladi. Bu suv bug'ining kritik haroratidan kamroq, taxminan 374 o C ga teng, va subkritik parametrlarda to'yingan bug' aylanishining samaradorligi o'ta qizib ketgan bug' aylanishi juftligidan kattaroqdir (7-rasm).

T, TO

Guruch. 7. Kritikdan past boshlang'ich bug' parametrlarida to'yingan (qattiq chiziqlar) va o'ta qizib ketgan (chiziqli chiziqlar) bug'da rankin tsikli

Boshlang'ich bug' parametrlari - bu uning bosimi P o va harorat T o turbinaning kirish qismida. E'tibor bering, to'yingan bug' aylanishi uchun faqat dastlabki bosim tanlanishi mumkin, chunki to'yinganlik bosimi ishchi suyuqlikning haroratini aniq belgilaydi.

Dastlabki bug 'parametrlarini oshirish tsiklning issiqlik samaradorligini oshirishning asosiy usullaridan biridir.

Qabul qilingan dastlabki harorat qanchalik baland bo'lsa, bosim past bo'lishi kerak - metallning ishonchliligiga ko'ra. Ulangan qiymatlar P o va T quvvat uskunalarining bir xil kuchini ta'minlovchi o teng quvvatli dastlabki parametrlar ishchi suyuqlik.q (p *) =1, va p * da<π≤1 убывает до q(1) = 0.

Ko‘krakdan oqib chiqayotgan gazning pasaytirilgan oqimining teskari bosim nisbatiga bog‘liqligini ko‘rib chiqaylik. p n tank bosimiga p 0 – p n = p n/ p 0 .

Sifatida…………chiqish tezligi……………..dan ko‘tariladi.Bundan kelib chiqadiki, bosimning pasayishi…., buni ovozning mahalliy tezligida gaz oqimiga nisbatan tarqaladigan zaif buzilish deb hisoblash mumkin. A, ko'krakdan oqib chiqadigan oqim tomon tarqaladi va bu ko'krakning chiqish qismiga etib boradi. Shunday qilib, ………. uchun va …..ning ….ga bogʻliqligi … uchun (10.2) formula bilan tavsiflanadi.

Orqa bosimning yanada pasayishi bilan bu buzilish endi nozulning chiqish qismiga etib bormaydi, chunki uning oqimga qarama-qarshi yo'nalishda tarqalishining mutlaq tezligining komponenti 0 ga aylanadi, ya'ni. bu bosim buzilishi, go'yo gazning qarshi oqimi tomonidan olib ketiladi. Bu oqim yoki oqim inqirozining "bloklanishi" deb ataladigan o'ziga xos hodisaga olib keladi. Belgilangan diapazondagi bosimning o'zgarishi chiqish parametrlariga ta'sir qilmaydi, shuning uchun bu holda, ya'ni. ...da bog‘liqlik grafigining bir qismi (10.2) formulaga mos keladigan chiziqli egri chiziq bilan emas, balki gorizontal to‘g‘ri chiziqning .... segmenti bilan ifodalanadi.

Qozondagi gaz holatining berilgan parametrlari uchun oqayotgan gazning maksimal mumkin bo'lgan massa oqimi tezligi ... va ... da (9.4) formula bilan aniqlanadi.

(10.3)

va 0 orqa bosim oralig'ida amalga oshiriladi<p n ≤ p * (0<π н ≤π *).

Tenglik saqlanib qolganda

, (10.4)

qaysi ichida q= ichida q(p n) =p n da p bilan (10.2) formula bilan aniqlanadi.

Kritik tezlik kritik - P K ga teng yoki undan kam bosim ostida kanalning chiqish qismida gaz tezligi deb ataladi.

w K = Ö 2(g/(g + 1)) P 1 x 1

Ideal gazning chiqishi paytida kritik tezlik faqat dastlabki parametrlarga va uning tabiatiga bog'liq bo'lib, kritik parametrlarda gazning ovoz tezligiga (a) teng bo'ladi.

w K = a = Ö g P K x K

Laval kombinatsiyalangan nozul katta bosim tushishlaridan foydalanish va kritik yoki tovush tezligidan yuqori oqim tezligini ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan. Laval soplosi qisqa toraytiruvchi qism va kengayuvchi konussimon nozuldan iborat (5.1-rasm). Tajribalar shuni ko'rsatadiki, kengayuvchi qismning konus burchagi  = 8-12 o ga teng bo'lishi kerak. Katta burchaklarda jetning kanal devorlaridan ajralishi kuzatiladi.

Ideal gazning oqim tezligi va ikkinchi oqim tezligi (5.7) va (5.9) formulalar bilan aniqlanadi.
Ko'krakning kengayuvchi qismining uzunligi tenglama bilan aniqlanishi mumkin:

l = (D – d) / 2 tan(/2) , (5.13)

bu yerda:  - shtutserning konusning burchagi;
D - chiqish diametri;
d - minimal kesimdagi nozulning diametri.

Savol

Laval nozul- u orqali o'tadigan gaz oqimini tovushdan yuqori tezlikka tezlashtiradigan maxsus profilning gaz kanali. Ba'zi turdagi bug 'turbinalarida keng qo'llaniladi va zamonaviy raketa dvigatellari va tovushdan tez reaktiv samolyot dvigatellarining muhim qismidir.

Ko'krak o'rtada toraygan kanaldir. Eng oddiy holatda, bunday nozul tor uchlari bilan bog'langan bir juft kesilgan konusdan iborat bo'lishi mumkin.

Laval shtutseridan foydalanish, agar ko'krak oldidagi umumiy gaz bosimi ko'krakning p tor qismida kritik bosimni olish uchun etarli bo'lsa, bu gaz kiradigan muhitning bosimidan kattaroq bo'lganda tavsiya etiladi. oqimlar, ya'ni. qachon p rnar. P rka ( o'ta kritik deb ataladi; p r ri va p r da bizda mos ravishda kritik va subkritik rejimlar mavjud.

Laval nozulidan foydalanish bug 'tezligini oshirishga imkon beradi, shu bilan atomizatsiya sifatini yaxshilaydi va bug' sarfini kamaytiradi. Danilin nozulida yoqilg'i moyini etkazib berish kanallariga ma'lum miqdordagi havo kiritiladi, u bug 'jetining in'ektsiya ta'siri tufayli yoqilg'i moyi bilan birga so'riladi. Ba'zilar, bu havo yonish jarayonini sezilarli darajada yaxshilaydi, deb hisoblashadi.

Issiqlik elektr stansiyalarining birlamchi tabiiy energiya turlari va ajratilgan turlari bo'yicha tasnifini keltiring. Davlat tuman elektr stantsiyasining dekodlanishi. Mintaqadagi elektr stantsiyalari turlariga misollar.

Ishlatilgan asosiy tabiiy energiya turi bo'yicha Issiqlik elektr stantsiyalarining quyidagi turlari mavjud:

Issiqlik elektr stansiyalari qazilma yoqilg'i(ko'mir, mazut, tabiiy gaz, slanets va boshqalar); bunday elektr stansiyalari issiqlik elektr stantsiyalari (so'zning tor ma'nosida) deb ataladi; qazib olinadigan yoqilg'idan foydalanadigan issiqlik elektr stantsiyalarining asosiy turlari - maydalangan ko'mir va gaz va neft issiqlik elektr stansiyalari; maydalangan ko'mir stantsiyalari uchun gaz zaxira yoqilg'i bo'lishi mumkin;

Issiqlik elektr stansiyalari yadroviy yoqilg'i, ya'ni. atom elektr stansiyalari (AES);

Issiqlik elektr stantsiyalaridan foydalanish noan'anaviy va qayta tiklanadigan energiya manbalari(NRES), xususan, to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining energiyasi. Shuni ta'kidlash kerakki, deyarli barcha turdagi birlamchi tabiiy energiyaning asosiy manbai Quyoshdir. Masalan, ko'mir er qobig'ida organik kelib chiqadigan mahsulotlardan, birinchi navbatda o'simliklardan hosil bo'lgan va uning o'sishi quyosh energiyasi hisobiga sodir bo'ladi. Okean to'lqinlarining sababi Oyning Yer atrofida, ikkinchisi esa Quyosh atrofida aylanishidir. Daryolar oqimi quyosh energiyasi ta'sirida yirik suv omborlari yuzasidan suvning bug'lanishi va keyinchalik yomg'ir va qor ko'rinishidagi yog'ingarchilik tufayli yuzaga keladi.

Qisman bosim - bu gaz aralashmasining umumiy bosimining ma'lum bir gaz yoki bug 'bilan bog'liq bo'lgan qismi. Aralashmadagi qisman gaz aralashmadagi gazning bosimiga teng bo'lib, u bir xil haroratda aralashma egallagan hajmni egallaydi.

Dalton qonuni.Kimyoviy reaktsiyalar bo'lmaganda, gaz aralashmasining umumiy bosimi P umumiy unga kiritilgan barcha gazlarning qisman bosimlari yig'indisiga teng p 1, p 2, p 3 ..., p n:

P jami = p 1 + p 2 + ... + p n. (62)

Berilgan gazning qisman bosimi uning molekulalarining aralashma molekulalarining umumiy sonidan (mol ulushi) ulushiga proportsionaldir:

p i = P jami ·X i = P jami · . (63)

X i mol ulushi - ma'lum bir moddaning mollari sonining - n i (yoki ma'lum bir zarracha turi) n i tizimda joylashgan moddaning (yoki zarrachalarning) umumiy mollari soniga nisbati.

Mol fraktsiyasi butun tizimga yoki biron bir fazaga tegishli bo'lishi mumkin. Ikkinchi holda, ushbu fazadagi ma'lum bir moddaning mollari sonining ma'lum bir fazani tashkil etuvchi moddaning umumiy mollari soniga nisbati olinadi. Tizimni (yoki fazani) tashkil etuvchi barcha moddalarning mol ulushlari yig'indisi birlikka teng.

Gaz aralashmalarining tarkibi og'irlik va hajmli qismlar yordamida ham ifodalanishi mumkin. Aralashmadagi berilgan gazning vazn ulushi bu gaz massasining gaz aralashmasi massasiga nisbati hisoblanadi. Agar gazlarning vazn ulushlarini G 1, G 2, G 3, ..., G i bilan belgilasak; va aralashmadagi gazlarning massalari - m 1, m 2, m 3, ..., m i orqali va gaz aralashmasining umumiy massasi - m orqali, keyin biz olamiz:

G 1 = G 2 = G 3 = … G n = (64)

G 1 + G 2 + G 3 + … + G n =1

m 1 + m 2 + m 3 + … + m n = m.

Gaz aralashmasining tarkibini hajm birliklarida ifodalash uchun aralashmani tashkil etuvchi gazlar hajmlarini bir xil bosim va haroratga keltirish kerak. Aralashma tarkibiga kiradigan alohida gazning aralashmaning bosimigacha kamaytirilgan hajmi kamaytirilgan hajm deb ataladi. Ptot gaz aralashmasining bosimi va T haroratida gazning kamaytirilgan hajmini topish uchun Boyl-Mariot qonunidan foydalanish kerak:

p 1 V jami = v 1 P jami; p 2 V jami = v 2 P jami; p 3 V jami = v 3 P jami; ... ; p n V jami = v n P jami,

bu yerda v 1, v 2, v 3, ..., v n aralashmani tashkil etuvchi alohida gazlarning kamaytirilgan hajmlari; r 1, r 2, r 3, …, r n – alohida gazlarning qisman bosimlari;

v 1 = v 2 = v 3 = …; v n = (65)

Alohida gazlarning kamaytirilgan hajmlarining yig'indisi aralashmaning umumiy hajmiga teng:

v 1 + v 2 + v 3 + … + v n = V jami.

Ayrim gazlarning kamaytirilgan hajmlarining aralashmaning umumiy hajmiga nisbati hajm ulushi deyiladi va r orqali ifodalanadi:

r 1 = r 2 = r 3 = ...; r n = (66)

Gaz aralashmalari uchun hajm va mol fraktsiyalari bilan ifodalangan tarkib bir xil, ya'ni:

…; (67)

Gaz aralashmasining o'rtacha molekulyar og'irligi, agar aralashmadagi gazlarning hajm ulushlari ma'lum bo'lsa, quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

M av = M 1 r 1 + M 2 r 2 + M 3 r 3 + … + M n r n. (68)

7-misol. Gazni normal holatga keltiring (ma'lum miqdordagi gaz 273 K va 1,0133 10 5 Pa da egallagan V hajmini hisoblang), agar 373 K va 1,333 10 3 Pa da uning hajmi 3 10 -2 m 3 bo'lsa.

Yechim.(59) tenglamadan foydalanib, gaz hajmini aniqlaymiz:

8-misol. 1,2 10 5 N/m 2 bosim ostida gaz 4,5 litr hajmni egallaydi. Agar haroratni o'zgartirmasdan, hajm 5,5 litrgacha oshirilsa, bosim qanday bo'ladi?

Yechim. Boyl-Mariott qonunidan foydalanish (52):

uni qayerdan olamiz

9-misol. Suv bug'ining, azot va kislorodning qisman hajmlarini hamda nam havodagi azot va kislorodning qisman bosimini hisoblang. Aralashmaning umumiy hajmi 2·10 -3 m3, umumiy bosimi 1,0133·10 5 Pa, suv bug'ining parsial bosimi 1,233·10 4 Pa. Havoning hajmli tarkibi 21% O 2 va 79% N 2,

Yechim. Biz suv bug'ining qisman hajmini V ni tenglama (65) yordamida hisoblaymiz:

V=

O 2 va N 2 ning qisman hajmlarini hisoblaymiz:

V + V = V - V = 0,002 - 0,00024 = 1,76·10 -3 m3.

V/V = 0,21/0,79.

V = 1,76·10 -3 m 3 · 0,21 = 0,37·10 -3 m 3;

V = 1,76·10 -3 m3 · 0,79 = 1,39·10 -3 m3.

O 2 ning qisman bosimini tenglama (63) yordamida hisoblaymiz:

P = P x,

x = V / V = ​​0,37 10 -3 m 3 / 2 10 -3 m 3 = 0,186;

P = 1,0133 10 5 Pa 0,186 = 1,866 10 4 Pa;

va P = P + P + P beri, keyin

P = 1,0133 10 5 Pa - 1,866 10 4 Pa ​​- 1,233 10 4 Pa ​​= 7,033 10 4 Pa.

Variant 1.

5. Oddiy sharoitda karbonat angidridning zichligi 1,977 kg / m 3 ni tashkil qiladi. Gazni 0ºC da uning zichligi 10 kg/m3 ga yetishi uchun uni qanday bosim bilan siqish kerak?

6. Gaz aralashmasi 95940 N/m 2 bosimda olingan 3 m 3 CO 2, 106 600 N/m 2 bosimda 4 m 3 O 2, 93 280 N/ bosimda 6 m 3 N 2 dan iborat. m 2. Aralashmaning hajmi 10 m3 ni tashkil qiladi. Aralashmadagi gazlarning parsial bosimlarini va aralashmaning umumiy bosimini aniqlang (harorat doimiy).

Variant 2.

5. 10ºC va 9,86·10 4 N/m 2 bosimdagi 1 m 3 azotning massasi 1,175 kg ga teng. Xuddi shu haroratda 1,092·10 5 N/m 2 bosim ostida bir xil hajmdagi azotning massasi nimaga teng?

6. Quruq havo taxminan quyidagi tarkibga ega (hajmi%): N 2 78,09; O 2 20,95; Ar 0,93; CO 2 0,03%. 22ºS va normal bosimdagi 40 m 3 quruq havo massasini aniqlang.

Variant 3.

5. 37ºS da gazning hajmi 0,50 m 3 ga teng. Agar bosim doimiy bo'lsa, gaz 100ºS da qanday hajmni egallaydi?

6. Gaz aralashmasi 95,940 N / m 2 bosimdagi 3 litr CH 4 dan tayyorlangan; 83,950 N / m 2 bosimda 4 l H 2 va 108,700 N / m 2 bosimda 1 l CO. Aralashmaning hajmi 8 litrni tashkil qiladi. aralashmadagi gazlarning parsial bosimlarini va aralashmaning umumiy bosimini aniqlang.

Variant 4.

5. 18ºC da azot tsilindridagi bosim 1,621·10 6 N/m 2 ga teng. Qaysi haroratda bosim ikki barobar ortadi?

Variant 5.

5. Agar 9,888·10 4 N/m 2 bosimdagi va doimiy temperaturasi 10 m 3 ga teng bo‘lsa, gazlarning normal bosimdagi hajmini hisoblang?

6. Domna pechining gazi taxminiy tarkibga ega (hajmi%): CO 28; N 2 3; CO 2 10; N 2 59. gaz aralashmasining umumiy bosimi 106 400 N/m 2 bo'lsa, aralashmani tashkil etuvchi gazlarning parsial bosimlarini hisoblang.

Variant 6.

5. Agar kislorod 0ºC da zichligi 6,242 kg/m3 bo‘lsa, u qanday bosim ostida bo‘ladi? Kislorod zichligi no. 1,429 kg/m3.

6. Er osti gazlashtirish gazi taxminan quyidagi tarkibga ega (hajmi%): CO 12; N 2 14; N 2 62.2; CO 2 10 va CH 4 1.8. Ushbu gazlar aralashmasining tarkibini og'irlik foizida aniqlang.

Variant 7.

5. 15ºC da silindrdagi kislorod bosimi 1,255·10 7 N/m 2 ga teng. Ballon -33ºS gacha sovutilsa, gaz bosimi qanchaga tushadi?

6. Ishlab chiqaruvchi gaz taxminan quyidagi tarkibga ega (og.%): CO 2 12; N 2 14; CO 20; N 2 54. Jeneratör gazining har bir komponentining miqdorini hajmi bo'yicha hisoblang.

Variant 8.

5. Tarkibida 90% CaCO 3 bo‘lgan 1000 kg ohaktoshni kuydirib, 22ºC va 99289 N/m 2 da necha kubometr karbonat angidrid gazini olish mumkin?

6. 18ºC da 20 litr hajmli silindrda 28 g kislorod va 24 g ammiak aralashmasi mavjud. Har bir gazning parsial bosimlarini va aralashmaning umumiy bosimini aniqlang.

Variant 9.

5. 150ºC da 8 litr hajmli idishda 13,5 g uglerod oksidi qanday bosim ostida bo‘lishini aniqlang?

Variant 10.

5. Yozda gaz bakidagi eng yuqori harorat 40ºS, qishda eng past harorat -30ºS. 2000 m3 sig‘imli gaz baki qishda metanni (massa bo‘yicha) normal bosimda yozga qaraganda qancha ko‘p sig‘dira oladi?

6. 2 litr hajmli idishda 5,23 g azot va 7,10 g vodorod bor. 25ºS da gaz aralashmasining umumiy bosimini hisoblang.

Ideal gaz aralashmalari ideal gazlar qonunlariga bo'ysunadigan aralashmalardir. Kimyoviy reaktsiyalar bo'lmasa, ideal gaz aralashmasining umumiy bosimi R jami unga kiradigan barcha gazlarning proportsional bosimlari yig'indisiga teng r 1 , r 2 , r 3 , …, r n(Dalton qonuni). Aralashmaning gazining qisman bosimi bir xil haroratda aralashmaning hajmini egallagan gazning bosimiga teng:

R jami = r 1 + r 2 + r 3 + …+ r n.

Gaz aralashmalarining tarkibi massa, hajm ulushlari, mollar soni yoki mol fraktsiyalari bilan ifodalanishi mumkin. Aralashmadagi berilgan gazning massa ulushi bu gaz massasining gaz aralashmasi massasiga nisbati hisoblanadi. Gazlarning massa ulushlarini belgilash G 1 ,G 2 ,G 3 , …,G, aralashmadagi gazlarning massalari - orqali m 1 ,m 2 ,m 3 , …,m va gaz aralashmasining umumiy massasi - orqali m, olamiz

G 1 = m 1 /m; G 2 = m 2 /m; G 3 = m 3 /m; …; G = m/m,

G 1 +G 2 +G 3 + … + G= 1, a m 1 + m 2 + m 3 + … + m .

Gaz aralashmasining tarkibini hajm ulushlarida ifodalash uchun aralashmani tashkil etuvchi gazlar hajmlarini bir xil bosim va haroratga keltirish kerak. Aralashma tarkibiga kiradigan alohida gazning aralashmaning bosimigacha kamaytirilgan hajmi kamaytirilgan hajm deb ataladi. Gaz aralashmasi bosimida gazning kamaytirilgan hajmini toping R umumiy va harorat T Boyl-Mariott qonunidan foydalanish kerak:

r 1 V jami = υ 1 R umumiy; r 2 V jami = υ 2 R umumiy;

r 3 V jami = υ 3 R umumiy; pV jami = y R jami

Qayerda υ 1 , υ 2 ,υ 3 , …, υ - aralashmani tashkil etuvchi alohida gazlarning berilgan hajmlari; r 1 , r 2 , r 3 , …, r– alohida gazlarning qisman bosimlari;

υ 1 = υ 2 =

υ 3 = υ =

Alohida gazlarning kamaytirilgan hajmlarining yig'indisi aralashmaning umumiy hajmiga teng

υ 1 + υ 2 + υ 3 + …+y= V jami

Ayrim gazlarning kamaytirilgan hajmlarining aralashmaning umumiy hajmiga nisbati fraksiyonel hajm deb ataladi va quyidagicha belgilanadi. r:

r 1 = υ 1 / V umumiy; r 2 = υ 2 / V umumiy; r 3 = υ 3 / V umumiy; ...; r= υ / V jami

Gaz aralashmasidagi gazning kilomolyar (molyar) ulushi ma'lum gazning kmol (mol) soniga nisbati hisoblanadi. n 1 ,n 2 , n 3 , …, n ushbu aralashmani tashkil etuvchi gazlarning umumiy kmol (mol) soniga:

∑n = n 1 + n 2 + n 3 + … + n

n 1 / ∑n;n 2 / ∑n;n 3 / ∑n;…;n/ ∑n.

Ideal gaz aralashmalari uchun hajm va mol fraktsiyalarida ifodalangan tarkib bir xil, ya'ni.

n 1 / ∑n = υ 1 / V jami = r 1; n 2 / ∑n = υ 2 / V jami = r 2;

n 3 / ∑n = υ 3 / V jami = r 3; n/ ∑n = υ / V jami = r.

Kmollar sonini massalarga bo'lish yo'li bilan aniqlash mumkin m 1 ,m 2 ,m 3 , …,m(kg) aralashmadagi gazlarning molekulyar og'irliklari uchun:

n 1 = m 1 /M 1 ;n 2 = m 2 /M 2 ; n 3 = m 3 /M 3 ;…; n= m/M.

Har bir gazning qisman bosimini formula bo'yicha gazlar aralashmasining umumiy bosimi (tajriba yo'li bilan aniqlanadi) va aralashmadagi gazlarning molyar miqdori asosida hisoblash qulay.

r =(n/ ∑n)R jami

Agar gazlarning massalari va aralashmaning harorati ma'lum bo'lsa, u holda alohida gaz uchun ideal gazning holat tenglamasi qo'llaniladi:

r =nRT/V jami

Gazlar aralashmasi uchun holat tenglamasi quyidagicha yoziladi:

R umuman V jami = ∑ nRT,

R umuman V jami =( m sm / M chorshanba) RT,

Qayerda m sm – gaz aralashmasining massasi, kg; ∑ n– aralashmani tashkil etuvchi gazlar yig‘indisi, kmol; M cf - gaz aralashmasining o'rtacha molekulyar og'irligi, aralashmani tashkil etuvchi gazlarning molekulyar og'irliklari va ularning hajm ulushlarini hisobga olgan holda aralashtirish qoidasi formulasi yordamida hisoblanadi:

M o'rtacha = M 1 r 1 + M 2 r 2 + M 3 r 3 + … + janob.

Gaz aralashmasidagi gazlarning hajmi, molyar va massa ulushlarini foizlarda ifodalash mumkin. Foizlarda ifodalangan hajm kasrlaridan o'zgartirish uchun r(%), massa ulushlariga foizda m(%) formuladan foydalanadi

m(%) =r(%) (MM chorshanba),

Qayerda M- berilgan gazning molekulyar og'irligi; M av - gazlar aralashmasining o'rtacha molekulyar og'irligi.

Agar gaz aralashmasining tarkibi alohida gazlarning massa ulushlarida ifodalangan bo'lsa, u holda o'rtacha molekulyar og'irlik formuladan foydalanib hisoblanadi.

M cf =.

1-misol. Gaz aralashmasi 95940 Pa bosimda olingan 3 m 3 karbonat angidriddan, 106 600 Pa bosimda 4 m 3 kisloroddan, 93 280 Pa bosimda 6 m 3 azotdan iborat. Aralashmaning hajmi 10 m3 ni tashkil qiladi. Aralashmadagi gazlarning parsial bosimi va aralashmaning umumiy bosimini aniqlang. Harorat doimiy.

Yechim Boyl-Mariot qonuni formulasi yordamida har bir gazning qisman bosimini hisoblaymiz:

Pa;
Pa;

Pa.

R jami = 28,782 + 42,640 + 55,968 = 127,390 Pa.

2-misol. Quruq havo taxminan quyidagi tarkibga ega (%): N 2 78,09; O 2 20,95 Ar 0,93; CO 2 0,03. 22º C va normal bosimdagi 40 m 3 quruq havo massasini aniqlang.

Yechim formuladan foydalanib, havoning o'rtacha molekulyar og'irligini hisoblaymiz:

M av =,

M avg = 28,02 ∙ 0,7809 + 32,00 ∙ 0,2095 + 39,94 ∙ 0,0093 + 44,01 ∙ 0,0003 = 28,97.

Aniqlash uchun m havo biz tenglamadan foydalanamiz

m havo =
kg.

3-misol. 2000 m3 hajmli idishda 1 kg azot, 2 kg kislorod va 3 kg vodorod aralashtiriladi. Gaz aralashmasi komponentlarining qisman hajmlari va bosimini, shuningdek, 17º C da gaz aralashmasining umumiy bosimini hisoblang.

Yechim gazlarning kmol sonini tenglama yordamida hisoblaymiz:

; ; ;

∑n = 0,03569 + 0,0625 + 1,485 = 1,583;T= 273 + 17 = 290 K.

Gaz aralashmasining umumiy bosimini aniqlang R umumiy:

R jami =
Pa.

Aralashmadagi gazlarning qisman bosimini hisoblaymiz:

Pa,

Pa;
Pa.

Biz gazlarning qisman hajmlarini aniqlaymiz:

m 3;

m 3;
m 3.

21. 18ºC da 20 litr hajmli silindrda 28 g kislorod va 24 g ammiak aralashmasi mavjud. Har bir gazning parsial bosimlarini va aralashmaning umumiy bosimini aniqlang

22. Hajmi 7 litr bo‘lgan idishda 0º C da 0,4 g vodorod va 3,15 g azot bor. Gazlarning parsial bosimlarini va gaz aralashmasining umumiy bosimini aniqlang.

23. Hajmi 6 litr bo'lgan idishga vakuum ostida 250º C gacha qizdirilgan 1 g suv va geksan C 6 H 14 kiritildi. Aralashmadagi gazlarning qisman hajmlarini hisoblang.

24. 2,3 ∙ 10 5 bosim ostida mos ravishda 5 litr azot, 2 litr kislorod va 3 litr karbonat angidrid olinadi; 2,7 ∙ 10 5 va 5,6 ∙ 10 5 Pa va aralashtiriladi va aralashmaning hajmi 15 litrni tashkil qiladi. Aralashmadagi gazlarning qisman bosimlarini, qisman hajmlarini va gaz aralashmasining umumiy bosimini hisoblang.

25. 95,940 Pa bosimdagi 3 litr metandan, 83,950 Pa bosimdagi 4 litr vodoroddan va 108,700 Pa bosimdagi 1 litr uglerod oksididan gaz aralashmasi tayyorlanadi. Aralashmaning hajmi 8 litrni tashkil qiladi. Aralashmadagi alohida gazlarning qisman bosimlarini, qisman hajmlarini va gazlar aralashmasining umumiy bosimini aniqlang.

26. 3 va 4 litr hajmli ikkita kislorod ballonlari bir-biriga kranili trubka orqali ulangan. Kran yopilganda, birinchi silindrdagi kislorod bosimi 55,970 Pa, ikkinchisida - 103,500 Pa ni tashkil qiladi. Gaz harorati bir xil. Agar siz kranni ochsangiz, bir xil haroratda silindrlardagi bosim qanday bo'ladi? Naychaning hajmini e'tiborsiz qoldiring.

27. Hajmi 3, 7 va 5 litr bo'lgan uchta ballon mos ravishda kislorod bilan to'ldirilgan ( Pa), azot ( Pa) va karbonat angidrid ( Pa) bir xil haroratda. Tsilindrlar bir-biriga ulanadi va bir xil haroratli aralashma hosil bo'ladi. Gaz aralashmasining umumiy bosimi qanday?

28. Azot va vodorod aralashmasi 20º S da 8 litr hajmli gazometrda. Vodorodning parsial bosimi 50,660 Pa, azot miqdori 0,85 mol. Gazometrdagi gaz aralashmasining bosimini aniqlang.

29. Tarkibida azot va 0,854 mol vodorod bo‘lgan aralashma 3,55 ∙ 10 5 Pa va 20º S bosimda 25 litr hajmni egallaydi. Azotning mol sonini va azotning massasini aniqlang.

30. Gazlar aralashmasi tarkibiga ega (hajm ulushi, %): H 2 3,0; CO 2 11,0; CO 26,0; N 2 60.0. 15º C va normal atmosfera bosimida ushbu aralashmaning 80 m 3 massasini aniqlang.

18-asr oxiri va 19-asrning 1-yarmida turli mamlakatlar olimlari oʻz tadqiqotlarida moddalarning atom va molekulyar tuzilishi haqidagi gʻoyalarga asoslanib, gazsimon, suyuq va qattiq moddalarning turli tashqi sharoitlarda harakatlarini faol oʻrgandilar. Ushbu olimlardan biri hozirda uning nomini olgan gazlar aralashmasi to'g'risidagi Britaniya qonuni ushbu maqolada muhokama qilinadi.

Maxsus shartlar

Gazlar aralashmasi uchun Dalton qonunini shakllantirishdan oldin, tushunchalardan birini tushunish kerak. Bu juda muhim, chunki bu qonun faqat shunday modda uchun amal qiladi. Biz ideal gaz haqida gapiramiz. Bu nima?

Ideal gaz - bu quyidagi talablar qo'llaniladi:

• undagi molekulalar va atomlarning o'lchamlari shunchalik kichikki, ularni nol hajmli moddiy nuqtalar deb hisoblash mumkin;
• molekulalar va atomlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.

Shunday qilib, ideal gaz tasodifiy harakatlanadigan moddiy nuqtalar to'plamidir. Ularning harakat tezligi va massasi butun aralashmaning haroratini aniq belgilaydi. Sinov moddasining tomir devorlariga ta'sir qiladigan bosimi harorat, idishning hajmi va molekulalar soni kabi makroskopik parametrlarga bog'liq.

Bunday gaz modeli uchun tenglik amal qiladi:

U bosim (P), harorat (T), hajm (V) va moldagi moddaning miqdori (n) deb ataladi va birlashtiradi. R ning qiymati proportsionallik koeffitsienti bo'lib, u 8,314 J / (K * mol) ga teng.

Bu formulaning ajablanarli tomoni shundaki, u molekulalar va atomlarning kimyoviy tabiatiga bog'liq bo'lgan bitta parametrni o'z ichiga olmaydi.

Qisman bosim

Daltonning ideal gazlar aralashmasi uchun qonuni yana bir makroskopik parametr - qisman bosimni bilishni nazarda tutadi.

Faraz qilaylik, 2 ta komponentdan tashkil topgan qandaydir aralashma bor, masalan, H 2 va He. Bu aralash ma'lum hajmdagi idishda bo'lib, uning devorlariga ma'lum bir bosim hosil qiladi. Vodorod molekulalari va geliy atomlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaganligi sababli, makroskopik xususiyatlarni har qanday hisoblash uchun ikkala komponent ham bir-biridan mustaqil ravishda ko'rib chiqilishi mumkin.

Komponentning qisman bosimi - bu aralashmaning boshqa tarkibiy qismlaridan mustaqil ravishda yaratadigan, unga berilgan hajmni egallagan bosim. Ko'rib chiqilayotgan misolda H 2 ning qisman bosimi va He uchun bir xil xususiyatlar haqida gapirishimiz mumkin. Bu qiymat paskallarda ifodalanadi va i-komponent uchun Pi sifatida belgilanadi.

Gaz aralashmalari va Dalton qonuni

Jon Dalton turli xil uchuvchi moddalarni, shu jumladan suv bug'larini turli harorat va bosimlarda o'rganib, quyidagi xulosaga keldi: har qanday nisbatda mutlaqo o'xshash moddalar aralashmasining bosimi uning barcha tarkibiy qismlarining qisman bosimlari yig'indisiga teng. Ushbu formula gazlar aralashmasining bosimi uchun Dalton qonuni deb ataladi va quyidagicha yoziladi:

Bu erda P tot - aralashmaning umumiy bosimi.

Bu juda oddiy qonun faqat tarkibiy qismlari bir-biri bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmaydigan ideal gaz aralashmalari uchun amal qiladi.

Dalton qonunining yana bir formulasi

Gazlar aralashmasi uchun Dalton qonunini faqat qisman bosimlar bilan emas, balki har bir komponentning mol ulushlari bilan ham ifodalash mumkin. Tegishli formulani olamiz.

Har bir komponent gaz aralashmasida boshqalardan mustaqil harakat qilganligi sababli, unga holat tenglamasini yozish mumkin:

Bu tenglama har bir i-komponent uchun amal qiladi, chunki ularning barchasi uchun harorat T va V hajmi bir xil. Qiymati n i - aralashmadagi i komponentning mollari soni.

Keling, qisman bosimni ifodalaymiz va uni butun aralashmaning umumiy bosimiga bo'lamiz, keyin biz olamiz:

P i /P tot = n i *R*T / V / (n *R*T/V) = n i /n

Bu erda n - butun aralashmadagi moddaning umumiy miqdori. Uni barcha n i ni yig'ish orqali olish mumkin. n i /n nisbati aralashmadagi i komponentning mol ulushi deyiladi. Odatda x i belgisi bilan belgilanadi. Mol kasrlari nuqtai nazaridan Dalton qonuni quyidagicha yoziladi:

Ko'pincha aralashmaning tarkibiy qismlarining atom foizlari sifatida ifodalanadi. Masalan, havodagi 21% O 2 uning mol ulushi 0,21, ya'ni har beshinchi havo molekulasi kislorod ekanligini bildiradi.

Muammoni hal qilish uchun ko'rib chiqilayotgan qonunni qo'llash

Ma'lumki, kislorod va azotning gaz aralashmasi silindrda 5 atmosfera bosim ostida bo'ladi. Uning tarkibida 10 mol azot va 3 mol kislorod borligini bilib, har bir moddaning parsial bosimini aniqlash kerak.

Muammoning savoliga javob berish uchun avvalo moddaning umumiy miqdorini topamiz:

n = n N2 + n O2 = 10 + 3 = 13 mol

x N2 = n N2 / n = 10/13 = 0,7692

x O2 = n O2 / n = 3/13 = 0,2308

Komponentning mol ulushi orqali Dalton qonunining formulasidan foydalanib, silindrdagi har bir gazning qisman bosimini hisoblaymiz:

P N2 = 5 * 0,7692 = 3,846 atm.

P O2 = 5 * 0,2308 = 1,154 atm.

Olingan raqamlardan ko'rinib turibdiki, bu bosimlarning yig'indisi 5 atmosferani beradi. Har bir gazning qisman bosimi uning aralashmadagi mol ulushiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.