Upload
dcelar123451754481
View
57
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
6.
Plin
1. N2
2. CO2
∑
Iz jednadžbe stanja moguće je izračunati volumski protok
p1 V1 = m1 R T1 => V1 = m1 R T1 / p1
V1 = 500*296,8*263 / 3600*3*105 = 0,03613814 m3/s
V1 = V2 = V
pa je sukladno tome:
m2 = p2 V / R T2 = 2,5*100000*0,0361381 / 188,9*263
m2 = 0,18185204 kg/s
N1 = 0,13888 / 28,016 = 0,00495748 kmol/s
N2 = 0,18185204 / 44,01 = 0,00413206 kmol/s
Kako su ulazne temperature jednake tada će i temperatura mješavine biti indentična njima jer će seumnošci toka struje i molarnog toplinskog kapaciteta pokratiti. Prema tome:
Tadi = T1
Međutim, kako se radi o neizoliranom mješalištu, ta će temperatura biti u praksi nešto veća, jer je i okolišna temperatura veća od temperatura struja, pa bi toplina prelazila sa okoline na mješalište, ali bi za taj izračuntrebalo znati količinu izmjenjene topline, koja nije zadana zadatkom.
Volumni udjeli struja u mješavini:
r1 = N1 / N = 0,0049575 / 0,0090896 = 0,5454
r2 = N2 / N = 0,0041321 / 0,0090896 = 0,4546
pa će parcijalni tlakovi sudionika biti:
p′1 = r1*pm = 0,5454 * 2 = 1,0908 bar
p′2 = r2*pm = 0,4546 * 2 = 0,9092 bar
Sada je moguće izračunati promjenu entropije pojedinih sudionika mješanja:
∆S1= N1 (Cp1 ln (Tm/T1) -R ln p'1/p1) = 0,00495748 * (0 - 8314 ln (1,0908/3) = 41,698 J/sK
∆S2= N2 (Cp2 ln (Tm/T2) -R ln p'2/p2) = 0,00413206 * (0 - 8314 ln (0,9092/2,5) = 34,748 J/sK
Da bi se plinska mješavina zagrijala na 288 ° K treba grijati mješavinu sa:
Q = N * Cpm * (T2-T1) = 0,0090896 * 29119 * (288-263) = 6616,92 J/s
0,0090896
0,0041321
Cp [J/kmol]
29115
29123
U toplinski neizolirano mješalište kroz cijev dolazi 500 kg/h dušika stanja 3 bar i -10 ºC. Kroz drugu cijev jednakog promjera dolazi struja ugljičnog dioksida tlaka 2.5 bar, jednake temperature i brzine strujanja. Iz mješališta izlazi struja tlaka 2 bar i ulazi u izmjenjivač topline gdje se smjesa zagrijava na 15 ºC. Toplinu za zagrijavanje daje voda koja se pri tome hladi s 90 ºC na 70 ºC. Temperatura okoline je 20 ºC.Izračunajte potrebni maseni protok vode za zagrijavanje i ukupni gubitak snage!
p [bar]
3
2,5
T [°K]
263
263
N [kmol/s]
0,0049575
Cpm = Cp1 r1 + Cp2 r2 = 29115*0,5454+29123*0,4546 = 29118,64 J/kmol K
Maseni protok vode izračunati će se iz topline potrebne za grijanje plinske mješavine:
mw w ) =Q / c *(Twiz-Twul = - 6616,92 / 4,1966 (343-363) = 78,83 kg/s
pri čemu se cw dobije interpolacijom iz toplinskih tablica.
promjena entropije zbog zagrijavanja mješavine je
∆S3= N (Cpm ln (T2/T1) -R ln p2/p2) = 0,0090896 * 29119 * ln (288/263) = 24,03 J/sK
Pa je ukupna promjena entropije:
∆S= ∆S1+∆S1+∆S1 = 41,698+34,748+24,03 = 100,48 W/K
Pa je gubitak snage:
∆P= 100,48 * 293 = 29449 W