ZESTAW ZADAŃ DO SAMODZIELNEGO ROZWIĄZANIA PRZED 1-WSZYM KOLOKWIUM
ZADANIE 1
W zbiorniku o objętości V = 0,5 m3 znajduje się metan CH4 o temperaturze początkowej t1 =0oC.
Następnie zbiornik podgrzano do temp t2 = 600C. Początkowe ciśnienie metanu równe jest ciśnieniu barometrycznemu i wynosi pb = 0,1 MPa. Masa molowa metanu MCH4 = 16 kg/kmol.
Obliczyć:
1. ile gazu uszło przez zawór bezpieczeństwa, który zadziała przy ciśnieniu pnmax = 0,25 kPa 2. ciśnienie po ostudzeniu pozostałej ilości gazu do temp. początkowej t3 = t2 = 0oC.
Odp. 1. ∆mCH4 = 0,0627 kg;
2. p3 = 82,20 kPa
ZADANIE 2
Komorę o wymiarach 5×7 m i wysokości 2,5 m wypełnia dwutlenek węgla CO2 o temperaturze t = 20oC przy ciśnieniu barometrycznym pb1 = 96,66 kPa. Zachowując tę samą temperaturę w pokoju obliczyć masę CO2, która napłynie do pokoju, jeśli ciśnienie barometryczne wzrośnie do pb2 = 102 kPa. Masa molowa dwutlenku węgla MCO2 = 44 kg/kmol.
Odp. ∆m = 8,408 kg
ZADANIE 3
Gęstość mieszaniny gazu składającego się z tlenu i dwutlenku węgla przy ciśnieniu p = 109,3 kPa i temperaturze t = 27oC wynosi ρ = 0,718 kg/m3. Masy molowe: MO2 = 32 kg/kmol, MCO2 = 44 kg/kmol.
Obliczyć:
1. udziały masowe i objętościowe składników mieszaniny
2. ciśnienia cząstkowe składników mieszaniny
Odp. 1. gCO2 = 0,6754
rCO2 = 0,6021
pCO2 = 65,81 kPa
gO2 = 0,3246
rO2 = 0,3979
pO2 = 43,49 kPa
ZADANIE 4
W mieszaninie azotu z dwutlenkiem węgla znajduje się mN2 = 12 kg azotu. Zastępcza masa molowa tej mieszaniny wynosi Mm = 38 kg/kmol, a MN2 = 28 kg/kmol, MCO2 = 44 kg/kmol.
Obliczyć:
1.
udziały masowe składników mieszaniny gCO2 , gN2
2. masę dwutlenku węgla CO2 wchodzącą w skład tej mieszaniny
3. ciśnienie cząstkowe azotu w tej mieszaninie pN2 , jeżeli ciśnienie bezwzględne mieszaniny wynosi p = 0,13 MPa.
Odp. 1. gCO2 = 0,7237
gO2 = 0,2763 2. mCO2 = 31,43 kg
3. pN2 = 48,75 kPa
ZADANIE 5
Zbiornik o objętości V = 30 m3 zawierający tlen o temperaturze t1 = 20oC i ciśnieniu p1 = 0,15 MPa podgrzano do temperatury t2 = 100oC. Obliczyć ilość ciepła dla podgrzania tlenu Qo.
Odp. Qo = 3 070 kJ
ZADANIE 6
Obliczyć moc cieplną Qo podgrzewacza azotu N2, jeśli temperatura azotu przed podgrzaniem wynosi t1 = 20oC, a po podgrzaniu t2 = 250oC. Strumień objętości powietrza wynosi V2 = 15 m3/s (odniesiony do temp. t2) , a ciśnienie p2 = p1 = 97,33 kPa (proces izobaryczny). Gaz traktować jako doskonały.
Odp. Qo = 2 246 kW
ZESTAW ZADAŃ DO SAMODZIELNEGO ROZWIĄZANIA PRZED 1-WSZYM KOLOKWIUM
ZADANIE 7
Zbiornik o objętości V = 125 m3 wypełniony jest gazem świetlnym o udziałach molowych: zH2 = 0,49; zCH4 = 0,32 ; zCO = 0,15 ; zN2 = 0,04. Temperatura początkowa gazu wynosi t1 = 18oC, a ciśnienie wg wskazania manometru 0,3 MPa. Po upuszczeniu pewnej ilości gazu wskazania manometru wynosiły 210 kPa, a temperatura t2 = 12oC. Ciśnienie barometryczne wynosi pb = 99 kPa, a masy molowe: MH2 = 2 kg/kmol, MCH4 = 16 kg/kmol, MCO = 28 kg/kmol, MN2 = 28 kg/kmol, MCO2 = 44 kg/kmol.
Obliczyć:
1. ilość upuszczonego gazu ∆n
2. ilość kmol tlenku węgla CO wypełniającego zbiornik przed upuszczeniem gazu 3. masę metanu CH4 w zbiorniku po upuszczeniu gazu
4. jaką masą dwutlenku węgla CO2 można w warunkach t2 i p2 zastąpić gaz w zbiorniku 5. ilość ciepła do podgrzania gazu o parametrach t2 i p2 do temperatury t3 = 25oC, 6. ciśnienie cząstkowe azotu w zbiorniku przy temperaturze t3
Odp.
1. ∆n = 4,312 kmol;
2. nCO = 3,091 kmol;
3. mCH4 = 83,41 kg;
4. mCO2 = 716,8 kg
5. Qo = 4 965 kJ;
6. pN2 = 12,923 kPa
ZADANIE 8
Azot N2 o temperaturze t3=100 oC otrzymano mieszając dwa strumienie o temperaturze t1=0 oC, t2=900 oC. Obliczyć masy zimnego i gorącego azotu, które należy zmieszać w celu uzyskania 1kg powietrza o podanej temperaturze. Ciśnienia obu strumieni są jednakowe.
Odp. m1 = 0,8889 kg/s
m2 = 0,1111 kg/s
ZADANIE 9
Obliczyć temperaturę mieszaniny tm gazu powstałej ze zmieszania następujących strumieni gazów: dwutlenku węgla CO2 mCO2 = 11 kg/s o temperaturze tCO2 = 200oC i azotu nN2 = 0,35 kmol/s o temperaturze tN2 = 140oC. MN2 = 28 kg/kmol.
Odp. tm = 168,8oC
ZADANIE 10
Zbiornik o objętości V = 5 m3 wypełniony jest powietrzem o udziałach: rO2 = 0,21; rN2 = 0,79; temperaturze t = 20oC i ciśnieniu p = 1,5 bar. Obliczyć jaką masę dwutlenku węgla CO2 należy wtłoczyć do zbiornika, żeby uzyskać udział objętościowy rCO2 = 0,3. MN2 = 28 kg/kmol, MO2 =
32 kg/kmol, MCO2 = 44 kg/kmol.
Odp. mCO2 = 5,802 kg