2025-09-05 05:17:42
В компрессоре сжимается СО2 в количестве 0,3 кг/с от р1 =0,15 МПа до р2=0,7 МПа. Температура СО2 на входе в компрессор 10°С. Определить мощность привода компрессора (N=m*l) и изменение внутренней энергии. Процесс сжатия – адиабатный обратимый. Газ считать идеальным.
- -23; 23
- -29; 76
- 29; 23
- -97; 76
Другие предметы Колледж Компрессия газов в термодинамике компрессор сжатие СО2 термодинамика мощность привода изменение внутренней энергии адиабатный процесс Идеальный газ колледж техническая термодинамика
2025-09-05 05:17:52
Для решения задачи о компрессоре, который сжимает углекислый газ (CO2), нам нужно выполнить несколько шагов. Мы будем использовать уравнения термодинамики и свойства идеального газа. Давайте разберем решение поэтапно.
Шаг 1: Определение начальных условий- Масса газа (m) = 0,3 кг/с
- Начальное давление (p1) = 0,15 МПа
- Конечное давление (p2) = 0,7 МПа
- Температура на входе (T1) = 10°C = 283,15 K
Для адиабатного обратимого процесса сжатия идеального газа можно использовать уравнение:
T2 = T1 * (p2/p1)^((k-1)/k)
где k – показатель адиабаты для углекислого газа (CO2), который примерно равен 1,3.
Подставим значения:
T2 = 283,15 K * (0,7/0,15)^((1,3-1)/1,3)
T2 = 283,15 K * (4,6667)^0,2308
T2 ≈ 283,15 K * 1,488 ≈ 421,1 K
Теперь преобразуем температуру обратно в градусы Цельсия:
T2 ≈ 421,1 K - 273,15 ≈ 147,95°C
Шаг 3: Изменение внутренней энергии (ΔU)Для идеального газа изменение внутренней энергии можно определить по формуле:
ΔU = m * c_v * (T2 - T1)
где c_v – удельная теплоемкость при постоянном объеме. Для CO2 c_v ≈ 0,84 кДж/(кг·К).
Теперь подставим значения:
ΔU = 0,3 кг/с * 0,84 кДж/(кг·К) * (421,1 K - 283,15 K)
ΔU = 0,3 * 0,84 * 137,95 ≈ 34,9 кВт
Шаг 4: Мощность привода компрессора (N)Мощность привода компрессора можно рассчитать по формуле:
N = m * (h2 - h1)
где h – энтальпия. Для адиабатного процесса можно использовать уравнение:
h2 - h1 = c_p * (T2 - T1)
где c_p – удельная теплоемкость при постоянном давлении. Для CO2 c_p ≈ 1,03 кДж/(кг·К).
Теперь подставим значения:
N = 0,3 кг/с * 1,03 кДж/(кг·К) * (421,1 K - 283,15 K)
N = 0,3 * 1,03 * 137,95 ≈ 42,8 кВт
Итоговые результаты:- Изменение внутренней энергии (ΔU) ≈ 34,9 кВт
- Мощность привода компрессора (N) ≈ 42,8 кВт
Таким образом, мы определили мощность привода компрессора и изменение внутренней энергии в процессе сжатия углекислого газа.