Paliwa stałe, ciekłe i gazowe

Transkrypt

1 Palwa stałe, cekłe gazowe Podstawowe właścwośc alw gazowych Wydzał Eergetyk Palw Katedra Techolog Palw

2 Gaz Gaz doskoały jest to hotetyczy gaz, którego droby e rzycągają sę wzajeme, są eskończee małe sztywe (to zaczy, że wewątrz drob e wystęują drgaa). Gaz rzeczywsty jest gazem ścślwym wykazującym odchylea od rawa gazu doskoałego, którego sta osuje sę rówaem gazu rzeczywstego.

3 Rówae stau gazu doskoałego v RT gdze: cśee gazu, v objętość gazu, lczba mol gazu, R uwersala stała gazowa, R = 8,314 J/mol K, T temeratura gazu

4 Przemaa zotermcza T = dem V cost Prawo Boyle a-marotte a (1676). W stałej temeraturze loczy cśea objętośc określoej lośc gazu doskoałego jest welkoścą stałą, czyl aczej mówąc, objętość właścwa gazu zmea sę odwrote roorcjoale do cśea. Dla gazów rzeczywstych rawo to jest sełoe z tym leszym rzyblżeem, m mejsza jest gęstość gazu.

5 Przemaa zotermcza

6 Przemaa zobarycza = dem V T cost Perwsze rawo Gay-Lusaca (1802). Objętość gazu od stałym cśeem zmea sę wrostroorcjoale do temeratury bezwzględej.

7 Przemaa zobarycza

8 Przemaa zochorycza v = dem T cost Prawo Charlesa (1787). Przy stałej objętość stosuek cśea do temeratury bezwzględej określoej lośc gazu doskoałego jest welkoścą stałą.

9 Przemaa zochorycza

10 Przemaa adabatycza Q = dem V cost Prawo Possoa (1828). Przemaa odczas której wyzoloway układ e awązuje wymay ceła, lecz całość eerg jest dostarczaa lub odberaa z ego jako raca. c c v f T

11 Przemaa adabatycza

12 Przemaa oltroowa Q = dem V cost Prawo Possoa (1828). Przemaa odczas której wyzoloway układ e awązuje wymay ceła, lecz całość eerg jest dostarczaa lub odberaa z ego jako raca. C C C C v C ojemość cela w daej rzemae, C ojemość cela określoa w warukach stałego cśea, C v ojemość cela określoa w warukach stałej objętośc

13 Przemaa oltroowa Szczególe rzyadk rzemay oltroowej: - rzemaa zotermcza: =1, v=cost, C =0, C v =0, - rzemaa zobarycza: =0, =cost, C-C =0, - rzemaa zochorycza: =, v=cost - rzemaa adabatycza (zetroowa): =, =c /c v,

14 Przemaa oltroowa

15 Rówae stau gazu rzeczywstego v zrt gdze: cśee gazu, v objętość gazu, lczba mol gazu, R uwersala stała gazowa, R = 8,314 J/mol K, T temeratura gazu, z wsółczyk ścślwośc

16 Parametry zredukowae cśee zredukowae r k temeratura zredukowaa T r T T k gdze: cśee gazu w którym wyzaczamy cśee zredukowae, k cśee krytycze gazu, T temeratura gazu w której wyzaczamy temeraturę zredukowaą, T k temeratura krytycza gazu,

17 Wsółczyk ścślwośc gazu Wsółczyk uwzględający wsółczyk orawkowe, które osują zachowae sę gazu w rzyadku zma arametrów stau. Uwzględa rówocześe odstęstwa gazu rzeczywstego od założeń oczyoych dla gazu doskoałego. Wsółczyk ścślwośc jest fukcją: - składu gazu, - cśea, - temeratury Wykres Stadg a-katz a

18 Wykres Stadg a-katz a

19 Rówae stau gazu rzeczywstego rówae va der Waalsa wyrowadzoe z założeń teor ketyczej gazów (1873) RT a V b V 2 a RT 2 2 k k b RT 8 k k o uwzględeu wsółczyka ścślwośc otrzymujemy rówae w ostac z 3 B z 2 Az AB 1 0 A a RT 2 2 B b RT

20 Rówae stau gazu rzeczywstego rówae Redlcha-Kwoga emrycza modyfkacja rówaa va der Waalsa (1949) RT a V b T 0,5 V V b a 0, 42748RTk k 2 2,5 b 0,08664RT k k o uwzględeu wsółczyka ścślwośc otrzymujemy rówae w ostac z z A B B z AB ( ) 0 A a RT 2 2,5 B b RT

21 Rówae stau gazu rzeczywstego rówae Beatte-Brdgemaa ółemrycze rówae bazujące a 5 dywdualych stałych V m 2 = RT V m + B 0 1 b V m 1 c V m T 3 A 0 1 a V m dla gazów weloskładkowych wartośc arametrów A 0, B 0, a, b c oblczamy z addytywośc

22 Rówae stau gazu rzeczywstego rówae wrale Sta gazów rzeczywstych moża ajleej osać za omocą rówań mających ostać welomaów, w których objętość molowa, lub cśee wystęują jako zmee ezależe V B C D z 1 1 B ' C ' D' 2 3 RT V V V V RT B" C " D" B" B' RT B D " D ' RT D 3BC 2B C " C ' RT 2 3 Wsółczyk wrale ujmują odstęstwa gazu rzeczywstego od stau gazu doskoałego są ze sobą owązae astęującym zależoścam RT Wartośc wsółczyków wralych zależą od rodzaju gazu są fukcjam temeratury B b b T b T C RT B 2

23 Waruk ormale, rzeczywste, kotraktowe Waruk ormale zdefowae są rzez arametry: cśea ormalego = 101,325 kpa, oraz temeratury ormalej T = 273,15 K Waruk rzeczywste, to waruk jake aują wewątrz. gazocągu określoe są rzez wartośc cśea temeratury. Waruk kotraktowe to wartośc cśea temeratury do których owy zostać rzelczoe wszystke welkośc charakterystycze (. objętość gazu).

24 Określae składu gazu Warukem koeczym do osu układu weloskładkowego jest zajomość właścwośc jego składków oraz stosuków loścowych omędzy m udzał masowy udzał molowy udzał objętoścowy g x y m m 1 1 V V m masa -tego składka, lczba mol -tego składka, V objętość -tego składka T,

25 Określae składu gazu zależośc omędzy oszczególym udzałam są astęujące M masa molowa -tego składka, r gęstość rzeczywsta -tego składka, V objętość molowa -tego składka 1 x V x V 1 V x V 1 x g x r r 1 g x g r r 1 M g M 1 g M g M

26 Określae składu gazu Przelczea składu gazu omędzy udzałam Składk symbol x g objętość mol masa meta CH 4 0,8130 0,8129 0,6997 eta C 2 H 6 0,0285 0,0287 0,0463 roa C 3 H 8 0,0037 0,0038 0,0090 buta C 4 H 10 0,0014 0,0015 0,0047 eta C 5 H 12 0,0004 0,0004 0,0016 heksa C 6 H 14 0,0005 0,0005 0,0023 azot N 2 0,1435 0,1432 0,2152 tle O 2 0,0001 0,0001 0,0002 dtleek węgla CO 2 0,0089 0,0089 0,0210

27 Określae składu gazu Oblczeń właścwośc gazu weloskładkowego dokouje sę a odstawe zaego składu ajczęścej wykorzystując addytywość, korzystając z oższego wzoru M M 1 M oblczoa wartość arametru, M wartość arametru M dla -tego składka, lczba składków gazu, udzał molowy -tego składka Korzystając z owyższego wzoru moża oblczyć wartośc takch welkośc jak: masa molowa, temeratura cśee krytycze, ceło salaa, wartość oałowa, gęstość względa bezwzględa, wsółczyk sumacyjy

28 Gęstość gazu Gęstość bezwzględa gazu: jest lorazem masy gazu do objętośc, jaką o zajmuje w określoych warukach cśea temeratury Gęstość względa gazu: jest lorazem bezwzględej gęstośc gazu oraz gęstośc owetrza zormalzowaego odesoa do waruków ormalych: d r r ow

29 Parametry seudokrytycze Jeżel zay jest skład gazu, arametry seudokrytycze moża określć a odstawe addytywośc: T x k k 1 x T k k 1 k cśee krytycze -tego składka, T k temeratura krytycza -tego składka, x udzał molowy -tego składka.

30 Parametry seudokrytycze orawka Wchert a Azz a dla gazów o dużej zawartośc składków sle kwaśych koecze jest uwzględee odowedego wsółczyka korekcyjego: 0,9 1,6 0,5 4,0 A A H S H S ε 66,67 x x 8,33 x x x A suma ułamków molowych CO 2 H 2 S, x H2S ułamek molowy H 2 S 2 2 ' k T k ' k T εx x k H S H S T T ε ' k k

31 Parametry seudokrytycze Przyblżoe wartośc arametrów seudokrytyczych moża oblczyć a odstawe wzorów emryczych Wzory Thomasa dla gęstośc względej gazu od 0,5 do 0,9 k Tk Wzory Suttoa 4, 892 0, 405 d MPa 94,72 170,75 d K dla gęstośc względej gazu od 0,57 do 1,68 d d k 2 5,218 0,904 0,025 MPa T d d k ,17 41,11 K

32 Parametry seudozredukowae Z teor staów odowadających sobe wsółczyk ścślwośc z dwóch gazów jest rówy, jeżel zredukowae arametry stau tych dwóch gazów są rówe, to zaczy jeżel gazy są w tych samych, odowadających sobe staach. Cśee temeraturę zredukowaą oblcza sę ze wzorów: r k T r T T k w rzyadku mesza gazowych defowae są arametry seudozredukowae: r k T r T T k cśee gazu w którym oblczamy cśee zredukowae, T temeratura gazu w której oblczamy temeraturę zredukowaą, r, T r arametry seudozredukowae, k, T k arametry seudokrytycze

33 Wsółczyk sumacyjy b 1 z Wsółczyk sumacyjy umożlwa oblczee wartośc wsółczyka ścślwośc gazów weloskładkowych w warukach ormalych: z 1 x b 1 2 lub rzy dużej zawartośc wodoru w meszae (xh2) korzystamy ze wzoru: , H 2 H2 1 z x b x x

34 Dyamcza lekość gazu Wsółczyk lekośc dyamczej dla gazu weloskładkowego w warukach ormalych: m m x M T k x M T k M masa molowa -tego składka, T k temeratura krytycza -tego składka, x udzał molowy -tego składka, m lekość dyamcza -tego składka w warukach ormalych

35 Dyamcza lekość gazu Wsółczyk lekośc dyamczej dla gazu weloskładkowego w warukach omaru (,T) dla gazu wysokometaowego moża oblczyć z oższej zależośc emryczej: m 0, 0960 T 1,2 9 m 0, T 160 o

36 Kematycza lekość gazu Zarówo w warukach ormalych jak rzeczywstych wartość lekość kematyczej oblcza sę ze wzoru: m r m dyamcza lekość gazu, r bezwzględa gęstość gazu

37 Tabela właścwośc substacj czystych