Газовая смесь массой 2,8 кг состоит по объѐму из 60% Н2О и 40% СО2,

Газовая смесь массой 2,8 кг состоит по объѐму из 60% Н2О и 40% СО2, находится при температуре 120 оС и занимает объѐм 12,5 м3. Из начального состояния смесь изотермически сжимают до 5 бар. Затем смесь расширяют на 1,5 м3, температура при этом убывает до 65 оС. При решении задачи следует: 1. Рассчитать приведѐнные физические параметры смеси газов: удельную газовую постоянную R, удельную теплоѐмкость ср и cV, показатель адиабаты k. 2. Определить параметры состояния рабочего тела: давление, температуру и удельный объѐм в характерных точках процессов. 3. Рассчитать общую работу и теплоту процессов (в абсолютных величинах). 4. Изобразить процессы на термодинамических диаграммах состояния в координатах p-v и T-s, показать на диаграммах работу и теплоту процессов.

Кажущаяся молекулярная масса смеси:
μСМ = ∑(ri·μi),
где μi-молекулярная масса компонентов смеси; ri-объёмные доли компонентов смеси.
μСМ= r(H2O)·μ(H2O)+r(СО2)·μ(СО2)=0,6·18+0,4·448=28,4.
Газовая постоянная смеси.
RСМ = R/μСМ ,
где R=8314 Дж/(кг·К) – универсальная газовая постоянная.
RСМ=8314/28,4 = 292,75 Дж/(кг·К).
Перевод объёмных долей в массовые.
gi =ri·μi/μСМ,
тогда
g(H2O)=r(H2O)·μ(H2O)/[r(H2O)·μ(H2O)+r(СО2)·μ(СО2)] =0,6·18/28,4=0,38;
g(CО2)=r(СО2)·μ(СО2)/[ r(H2O)·μ(H2O)+r(СО2)·μ(СО2)]=0,4·44/28,4=0,62.
4. Средние мольная, объёмная и массовая теплоёмкости смеси при постоянном давлении в пределах температур от t1 =300 0C до t2 = 900 0C.
Средняя массовая теплоёмкость смеси при постоянном давлении:
(Cpmсм)=(Cpmсм2·t2 - Cpmсм1·t1) / (t2 – t1).
Тогда
(Cpmсм2) = gH2O · (CpmH2O) + gCO2·(CpmCO2)=1,051кДж/(кг·К);
(Cpmсм2) = gH2O · (CpmH2O) + gCO2·(CpmCO2) =0,994 кДж/(кг·К);
(Cpmсм)=(1,051·393 - 0,994·338)/(393-338)=1,069 кДж/(кг·К).
Средняя мольная теплоёмкость смеси при постоянном давлении:
(μCpmсм)=(Cpmсм)·μСМ=1,069·28,4=30,34кДж/(кмоль·К).
Средняя объёмная теплоёмкость смеси при постоянном давлении:
(Cpmсм)=(μCpmсм)/22,4=30,34/22,4=1,355кДж/(м 3·К).
Массовая изохорная теплоёмкость рабочего тела в данном процессе:
Cvmсм = gH2O · (CpmH2O) + gCO2·(CpmCO2)= 0,906 кДж/(кг*К).
9