.к******************* 1.3. Свойства газовых смесей ********************

1.3.4. Газовая постоянная смеси

Уравнение Клапейрона (1.4) справедливо как для отдельного компонента, так и для смеси в целом

А-см = "Лсм; (1-17)

Рсмсм=смсмсм- (118)

Если Просуммировать уравнение (1.17) по всем компонентам, то получим

Гсм1Рг = Тш1тгКг. (1.19)

Согласно закону Дальтона (1.16), левые части уравнений (1.18) и (1.19) равны, следовательно, равны и правые. Поэтому можно получить следующее выражение для газовой постоянной смеси:

RcM = tgiRi- (1-20)

Если задан объёмный состав смеси, то

/?cM = -;rV- (-

1 Ri

Понятие универсальной газовой постоянной распространяется и на смеси

11=122 =...= i„i?„ =Цсмсм =8314,2Дж/(кмольК).

1.3.5. Молекулярная масса газовой смеси

Если известна величина универсальной газовой постоянной смеси \XcmRcm, то средняя молекулярная масса, представляющая собой условную величину и относящаяся к такому однородному газу, у которого число молекул и общая масса равны числу молекул и массе смеси газов, определяется из выражения

1.3.6. Парциальное давление компонентов газовой

смеси

Парциальные давления газа могут бьггь определены:

- через массовые доли из уравнения Клапейрона

rniRjT Ri Рхм /125)

Pi у Реи Si Рем Si ., и--»)

см лсм М-/

- через объёмные доли - из закона Бойля-Мариотта

Pi = Pcuy- = riPou- (1-26)

Пример

Пример 1.11. При имитации глубоководного погружения в барокамере на глубину 620 м использовалась дыхательная газовая смесь (ДГС), состоящая из 0,65% кислорода, 0,17% азота и 99,18% гелия по объёму прирдрс = 6,3 МПа и Г = 298 К. Определить для 1 м ДГС:

- массовые доли компонентов, массу ДГС и компонентов;

- газовую постоянную и молекулярную массу ДГС;

- плотность смеси и удельный объём;

- парциальные давления компонентов

=259,83 ДжДкг-К), =296,8Дж/(кг-К), 2077,2 ДжДкг К),

P-Oj =31,9988 кг/кмоль, = 28,0134 кг/кмоль, р,не = 4,0026 кг/кмоль.

.с„ = . (1.22)

Л СМ

Если смесь задана массовыми долями, то

1см =---= 7- (1-23)

\i-2 " К 1

При задании смеси объёмными долями

см = т +Г2\12 + ...+ г„р„ = iр,. (1.24)

>к>к««*««««««««««»«««« 1.3. Свойства газовых смесей ********************

Используя формулу (1.21), определим

%С = о;0065 0,0017 0,9918 = 197,845 ДжДкг-К)

259,83" 296,8 "2077,2 Вычислим молекулярную массу смеси по формуле (1.22)

8314 ,

а по формуле (1.24) получим

Рдгс = 0,0065 31,9988 + 0,0017 28,0134 + 0,9918 • 4,0026 = 4,225 кг/кмоль. Массовые доли компонентов, согласно (1.15), определяются по формуле

s, =1.„.„0,7 = 0,0U27; «Не = д 0,9918 = 0,9396; ig, = 1.000.

Плотность ДГС

Рщгс 6 300 000 / 3

РдР =-- =-= 10,7432кг/м-,

ДС /гдГдгс 1967,845-298

а удельный объём

VflTC = = ТГ = 0.0931 м Vkt . Рдгс 10,7432

Для VjjyQ = \м, /идгс = 10,7432 кг. Масса компонентов

"2 •ОгДГС = 0.0065 -10,7432 = 0,06983 кг; =0,0017-10,7432 = 0,01826 кг;

"Не = 0,9918-10,7432 = 10,6551 кг. Парциальные давления компонентов ДГС, согласно (1.26), будут равны РО2 = "Ог РДУС = 0.0065 - 6 300 ООО = 40 950 Па; =0,0017-6 300 ООО = 10 710 Па; Put = 0,9918 • 6 300 ООО = 6 248 340 Па.

1.3.7. Удельная теплоёмкость газовой смеси

Значения удельных теплоёмкостей газовых смесей определяются по следующим формулам: