1 Пример расчета теплофизических характеристик газовой смеси при выполнении курсового проекта по теме

”Измерение расхода газа методом переменного

Перепада давления”

Исходные данные.

Измеряемая среда: смесь из четырех компонентов - азота, диоксида углерода, водяного пара и кислорода.

Состав смеси в массовых долях :

Рабочие значения параметров смеси:

- температура смеси

- абсолютное давление смеси

Как следует из ГОСТ 8.563.1 и ГОСТ 8.563.2 для вывода уравнения расхода и установления размеров сужающих устройств при измерении расхода газов методом переменного перепада давления требуется рассчитать число Рейнольдса, коэффициент истечения и коэффициент расширения газа, в которые входят следующие характеристики измеряемой среды:

- плотность среды в ;

- динамическую вязкость среды в

- показатель изоэнтропии (адиабаты) среды.

Для расчета указанных теплофизических характеристик измеряемой среды необходимо знание молярной массы, фактора сжимаемости, изохорной и изобарной теплоемкостей и динамической вязкости компонентов газовой смеси.

Расчет теплофизических характеристик газовой смеси может быть произведен в следующей последовательности.

1.1 По данным справочника [17] составляется таблица необходимых физических констант компонентов. Для удобства пользования составленной таблицей и проведения дальнейших расчетов каждому компоненту газовой смеси может быть присвоен свой номер, а сами физические константы компонентов следует при этом проиндексировать соответствующими номерами.

Таблица Б.1 - Физические характеристики компонентов газовой смеси

, номер компо-нента	Компо-нент газовой смеси	Массовая доля	,
1		0,1	28,013
2		0,1	44,011
3		0,6	18,015
4		0,2	32,000

1.2 Вычисляется кажущаяся молярная масса газовой смеси по формуле:

После подстановки имеем

1.3 Вычисляются объемные доли компонентов газовой смеси по формуле:

После подстановки имеем

Проверяется условие (4):

1.4 Вычисляются парциальные давления компонентов газовой смеси по формуле (5) с точностью до двух знаков после запятой:

После подстановки имеем:

1.5 По данным справочника [17] составляются таблицы из близлежащих по температуре и давлению ТФХ компонентов газовой смеси для проведения интерполяции.

Таблица Б.2 - Теплофизические характеристики азота

при температуре

0,1	1,0004	826	1122	354,0
1,0	1,0040	826	1124	354,3

Таблица Б.3 - Теплофизические характеристики диоксида углерода

при температуре

0,1	1,0001	979	1168	348,9

Таблица Б.4 - Теплофизические характеристики водяного пара

при температуре

1,0	0,9933	1699	2179	298,0
2,0	0,9865	1713	2212	298,2

Таблица Б.5 - Теплофизические характеристики кислорода

при температуре

0,1	1,0003	791	1051	420,1
1,0	1,0027	791	1052	420,6

1.6 С помощью интерполяционных формул и по данным из таблиц Б.2 – Б.4 вычисляются ТФХ компонентов газовой смеси и сводятся в таблицу Б.6.

Формула линейной одномерной интерполяции в этом случае примет вид:

где - значение искомой ТФХ компонента газовой смеси при парциальном

давлении ();

- ближайшее меньшее табличное значение давления;

- ближайшее большее табличное значение давления;

- табличное значение ТФХ при давлении ;

- табличное значение ТФХ при давлении .

Таблица Б.6 - Теплофизические характеристики компонентов газовой смеси при температуре и соответствующих парциальных давлениях

, номер компо- нента	Компо- нент газовой смеси	Парциа- льное давление
1		0,16	1,0006	826	1122	354,02
2		0,10	1,0001	979	1168	348,90
3		1,46	0,9902	1705	2194	298,03
4		0,28	1,0008	791	1051	420,20

1.7 Вычисляется фактор сжимаемости газовой смеси по формуле:

После подстановки имеем

1.8 Вычисляется плотность газовой смеси по формуле:

После подстановки имеем

1.9 Вычисляется динамическая вязкость газовой смеси по формуле (6), которая в общем случае при = 4 имеет вид:

где

В принятых индексах формула преобразуется в следующий вид:

где

Коэффициенты при этом принимает вид:

…………………………………………………………..

После подстановки коэффициенты принимают значения:

и так далее.

Вычисленные значения коэффициентов сведены в таблицу Б.7.

Таблица Б.7- Значения коэффициентов .

		Индекс
		1	2	3	4
Индекс	1	1	1,25123	0,86364	0,98061
	2	0,78489	1	0,66305	0,77786
	3	1,13056	1,38368	1	1,10003
	4	1,01891	1,28845	0,87314	1

При рассчитанных коэффициентах и объемных доляхвычисляются комплексы,результирующие значения которых приведены в таблице Б.8.

Таблица Б.8 – Значения комплексов .

0,90986	0,70529	1,04323	0,92284

В итоге коэффициент динамической вязкости газовой смеси равен:

1.10 Вычисляется удельная изохорная теплоемкость газовой смеси по формуле

1.11 Вычисляется удельная изобарная теплоемкость газовой смеси по формуле

1.12 Вычисляется показатель адиабаты газовой смеси по формуле

В итоге теплофизические характеристики измеряемой среды (газовой смеси) равны: