混合气体的绝热指数
工程热力学经典例题-第七章_secret
７．５ 典型题精解例题７－１ 在如图７－６所示的绝热混合器中，氮气与氧气均匀混合。
已知氮气进口的压力10.5MPa p =，温度127C t =︒，质量13kg m =；氧气进口压力20.1MPa p =，温度2127C t =︒，质量22kg m =。
（１）求混合后的温度；（２）问混合气流出口压力3p 能否达到0.4MPa 。
解 （１）确定混合后气流的温度 根据热力学第一定律223121,N 312,CO 32()0()()0p p Q H H H m c T T m c T T =-+=-+-=于是，两股气合流后的温度为 22221,N 12,CO 231,N 2,CO p p p p m c T m c T T m c m c +=+其中22222222g,N 3N g,O 3O ,N g,N ,O g,O 8.314J/(mol K)297J/(kg K)2810kg/mol8.314J/(mol K)260J/(kg K)3210kg/mol 71.040kJ/(kg K)270.909kJ/(kg K)2p p R R M R R M c R c R --⨯===⋅⨯⨯===⋅⨯==⋅==⋅将这些数值代入式（a ）得 3336.8K T =（２）这实际上是一个判断过程能否实现的问题。
先假定，求控制体积的熵产，如熵产大于零，则出口压力可以达到该值，否则就不能达到。
混合后2N 的摩尔分数为2N 3/280.63163/282/32x ==+混合后2N 分压力:22N N 30.63160.4MPa 0.253MPa p x p ==⨯= 则 22O 3N 0.147MPa p p p =-= 于是iso 312g S S S S S ∆=∆=--2222221231122N O 331,N g,N 2,O g,O 1122()(lnln )(ln ln )336.8K 0.253MPa3kg [1040J/(kg K)ln297J/(kg K)ln ]300K 0.5MPap p m m s m s m s p p T Tm c R m c R T p T p =+--=-+-=⨯⋅⨯-⋅336.8K 0.147MPa2kg [909J/(kg K)ln 260J/(kg K)ln ]400K 0.1MPa 151J/k 0+⨯⋅⨯-⋅=-<由计算可知，这是一个熵产小于零的过程，因此不可能发生。
气体绝热指数..
气体绝热指数若流体工质在状态变化的某一过程中不与外界发生热交换，则该过程就称为绝热过程．用节流孔板测量气体流量时，流体流过节流孔板时发生的状态变化，可近似地认为是一绝热过程．为了在测量中能求出气体膨胀系数，就需要知道表征被测气体为绝热过程的绝热指数．若该气体可认为是理想气体，则其绝热指数K就是定压比热容与定容比热容之比，即K＝Cp /Cv （1－25）对于实际气体来说，绝热指数与气体的种类、所受压力、温度有关．一般地说，单原子气体的绝热指数K为1. 66，双原子气体的绝热指数K为1．41．表l－5给出各种不同气体绝热指数较精确的数值．二、空气的基本物理特性在很多情况下，增加压力可以使气体液化。
但是，压力增加使饱和温度提高不是无止境的。
当温度超过某一值时，即使再提高压力也无法使气体液化，只有温度低于该值时，液化才有可能。
这个温度叫“临界温度”。
相应于临界温度下的液化压力叫临界压力。
对一定的物质、临界温度与临界压力有确定的数值。
对一般气体有下表数据：物质名称空气氧氮水氨二氧化碳氢临界温度/℃-140.6-118.4-146.9-374.15+132.4+31.0-239.6临界压力/MPa3.84 5.181 3.46522.56511.587.53 1.32安全阀系压力容器在运行中实现超压泄放的安全附件之一，也是在线压力容器定期检验中必检项目。
它包括防超压和防真空两大系列，即一为排泄容器内部超压介质防止容器失效，另一方面则为吸入外部介质以防止容器刚度失效。
凡符合《容规》适用范围的压力容器按设计图样的要求装设安全阀。
一．安全阀的选用方法a）根据计算确定安全阀.公称直径.必须使安全阀的排放能力≥压力容器的安全泄放量b）根据压力容器的设计压力和设计温度确定安全阀的压力等级;c）对于开启压力大于3MPa蒸汽用的安全阀或介质温度超过320℃的气体用的安全阀,应选用带散热器(翅片)的形式;d）对于易燃、毒性为极度或高度危害介质必须采用封闭式安全阀,如需采用带有提升机构的,则应采用封闭式带板手安全阀;e）当安全阀有可能承受背压是变动的且变动量超过10%开启压力时,应选用带波纹管的安全阀;f）对空气、60℃以上热水或蒸汽等非危害介质,则应采用带板手安全阀g）液化槽(罐)车,应采用内置式安全阀.h）根据介质特性选合适的安全阀材料:如含氨介质不能选用铜或含铜的安全阀;乙炔不能选用含铜70%或紫铜制的安全阀.i）对于泄放量大的工况,应选用全启式;对于工作压力稳定, 泄放量小的工况,宜选用微启式;对于高压、泄放量大的工况, 宜选用非直接起动式,如脉冲式安全阀.对于容器长度超过6m的应设置两个或两个以上安全阀.j）工作压力Pw低的固定式容器,可采用静重式（高压锅）或杠杆重锤式安全阀.移动式设备应采用弹簧式安全阀.k）对于介质较稠且易堵塞的, 宜选用安全阀与爆破片的串联组合式的泄放装置.l）根据安全阀公称压力大小来选择的弹簧工作压力等级. 安全阀公称压力与弹簧工作压力关系,见表1m）安全阀公称压力PN与弹簧工作压力关系表表1安全阀应动作灵敏可靠,当到达开启压力时,阀瓣应及时开启和完全上升,以顺利排放;同时应具有良好的密封性能,不仅正常工作时保持不漏,而且要求阀瓣在开启复位后及时关闭且保持密封;在排气压力下阀瓣应达到全开位置,无震荡现象,并保证排出规定的气量。
热工基础模拟试题A B (1)
热工基础模拟试题-A1.理想气体的定压比热容c p= 1.01kJ/(kg K)，分子量M=32kg/kmol，则其绝热指数k为：(A)1.40; (B)1.30; (C)1.35; (D)不确定。
2.某混合气体的质量组成分别为，O2:1.5%；N2:72%；CO2:26.5%。
则混合气体常数为：(A)287 J/(kg K); (B)296 J/(kg K); (C)250 J/(kg K); (D)264 J/(kg K)。
3.在活塞式压气过程中采用分级压缩和中间冷却可以实现：(A)提高容积效率，减少压缩耗功；(B)容积效率不变，减少压缩耗功；(C)增加产气量，但是耗功增加；(D)产气量不变，耗功减少；4.可以通过采用热能实现制冷的循环有：(A)蒸汽压缩式；(B)吸收式和吸附式；(C)空气压缩式；(D)所有制冷循环均可用热能驱动5.湿空气是由干空气和水蒸气组成的，进行空调计算时，将其作为干空气和水蒸气的混合气体，且：(A)干空气和水蒸气均为理想气体；(B)干空气为理想气体和水蒸气为实际气体；(C)干空气和水蒸气均为实际气体；(D)均由实验图表实测得出。
6.计算系统与外界交换热量和作功时，要求系统满足：A.内部处于热平衡；B.内部处于力平衡；C.内部处于热力学平衡；D.无条件7. 在蒸汽压缩制冷循环过程中，组成其循环的四个基本热力过程为：(A) 等熵压缩、等压放热、等熵膨胀和等压吸热；(B) 绝热压缩、等压放热、绝热膨胀和等压吸热；(C) 等熵压缩、等压放热、等熵膨胀和等温吸热；(D)绝热压缩、等温放热、等熵膨胀和等压吸热8.湿空气由干空气与水蒸气组成，其焓的计算定义为：A.1kg干空气焓+1kg水蒸气焓；B.1kg干空气焓+1kg干空气中水蒸气焓；C.1kg干空气焓，水蒸气焓忽略不计；D.1kg水蒸气焓，干空气焓忽略不计；9.理想气体气源温度T0和压力p0, 定压向一个初始真空的刚体容积进行绝热充气，充气结束时系统内气体温度T和压力p：A.T≥T0, p≥p0;B.T≥T0, p=p0;C.T=T0, p≥p0;D.T=T0, p=p010．某热源温度T1，冷源温度T2, 如果T1=nT2, 则进行作功循环时，则最大吸热放热比为：(A)n; (B)n-1; (C)1/n; (D)(n+1)/n11.在一维稳态无内热源常物性平壁面导热过程中，温度梯度与导热系数的关系：(A)正比关系；(B)反比关系；(C)复杂函数关系；(D)不确定12.对于一维非稳态导热，边界上为第三类边界条件，采用有限差分的向前差分格式时，要满足条件：(A)Fo≤0.5; (B)Fo≤0.5(1+Bi)-1; (C)Fo≥0.5; (D)无条件13.两个平行表面之间插入2块遮热板，如果这些表面均为漫灰表面且其辐射率均相等，则换热量减少为原来的：(A)0.5; (B)0.25; (C)0.33; (D)0.74。
混合气体的绝热指数
混合气体的绝热指数混合气体的绝热指数是描述混合气体在绝热过程中压力和体积变化关系的一个物理量。
它是研究混合气体行为和性质的重要参考指标之一。
本文将从混合气体的概念、绝热过程以及绝热指数的计算等方面，探讨混合气体的绝热指数的意义和应用。
我们来了解一下混合气体的概念。
混合气体是由两种或多种气体按一定比例混合而成的气体。
混合气体的性质与组成气体的性质有关，而绝热指数则是描述混合气体在绝热过程中的压力和体积变化关系的重要参量。
绝热过程是指在没有热量交换的情况下进行的气体过程。
在绝热过程中，气体的内能发生变化，但没有热量的输入或输出。
根据热力学第一定律，绝热过程中的内能变化只与初末状态有关，与过程的路径无关。
混合气体的绝热指数可以通过理论计算或实验测量得到。
理论计算可以利用混合气体的组成和各组分的绝热指数来求解。
而实验测量则可以通过测量混合气体在绝热过程中的压力和体积变化，进而得到绝热指数。
混合气体的绝热指数的计算需要考虑混合气体的组成以及各组分的绝热指数。
在理想气体状态方程的基础上，可以通过绝热指数的定义和混合气体的组成来计算混合气体的绝热指数。
混合气体的绝热指数对于研究混合气体的性质和行为具有重要意义。
在工程和科研领域中，混合气体的绝热指数是进行热力学计算和分析的重要参数之一。
它可以用于研究混合气体在压缩、膨胀等过程中的行为和性质变化，对于设计和优化工艺过程具有指导意义。
在实际应用中，混合气体的绝热指数也被广泛应用于燃烧、爆炸和空气动力学等领域。
例如，在燃烧过程中，混合气体的绝热指数与燃烧速度和爆炸性能密切相关。
通过研究混合气体的绝热指数，可以优化燃烧过程，提高燃烧效率和能量利用率。
混合气体的绝热指数还可以用于计算气体在管道、喷嘴等流动装置中的流动性能。
通过研究混合气体的绝热指数，可以预测气体在流动过程中的压力和速度变化，对于设计和优化流体力学装置具有重要意义。
混合气体的绝热指数是描述混合气体在绝热过程中压力和体积变化关系的重要参量。
活塞式压缩机
第二章活塞式压缩机第一节活塞式压缩机的工作原理、主要参数及其性能指标一、活塞式压缩机的实际循环和压缩过程活塞式压缩机的实际循环是一个复杂的循环过程。
一般采用示功仪测量气缸内气体体积和压力的变化曲线—示功图来加以分析，见图2-1图2-1 实际示功图单级压缩机的主要工作机构包括：气缸、活塞，进气阀与排气阀（均为自动开启和关闭的单向阀）。
当活塞向右运动时（假定气缸为卧置），进气阀在阀外气体压力作用下打开，气体进入气缸。
当活塞向左运动时，进气阀关闭，气体被压缩，当气体压力高于排气阀外的压力时，排气阀打开，将气体排出。
由于压缩机在压缩过程终了时，不允许活塞与气缸盖发生撞击，实际上活塞与气缸盖间保留着一个安装间隙。
当排气过程结束以后，活塞开始返回行程，气缸容积逐渐扩大，残留在缸内的高压气体开始膨胀，当缸内气体压力降至低于进气压力时，进气阀打开，开始了下一个循环的进气过程。
活塞每往复运动一次，都重复着气体膨胀—进气—压缩—排气四个过程。
整个循环过程中，1—2和3—4可以视为热力学过程，其它过程可以当作为气体流动过程。
活塞式压缩机的余隙容积,包括：活塞在内外止点处，活塞端面与气缸盖之间的间隙，以及气缸内壁与活塞端面至第一道活塞环间的环形间隙、气缸容积至气阀阀片间的整个通道容积。
这些间隙的存在使得缸内气体无法排净。
吸气之前余隙容积内的高压气体又要先行膨胀，实际上等于减少了吸气量，降低了气缸利用率。
因此要求余隙容积尽量小一些，但又不能太小，否则由于热膨胀和受力拉伸作用，活塞和活塞杆将发生撞缸事故。
由于气流通道和气阀存在一定阻力，所以气流通过时必然产生阻力损失，因此汽缸内的压力比入口管道内气体压力（又称名义吸入压力）要低，吸入阀从开始开启到全开还要克服较大的局部阻力，图中点4为吸入阀开始开启，点5对应吸入阀全开。
同理，气缸内实际排气压力应高于排出管道气体压力（又称名义排出压力），排出阀在点2处增加了局部阻力。
示功图上吸入线和排出线呈波浪状，是由于气流速度随活塞速度以及阀片的惯性振动而变化，导致阻力损失不稳定而产生的。
压缩机工作过程及性能指标
• 各种压缩机的原理及工作过程（离心式、轴 流式、往复式、螺杆式、转子式、涡旋式、 滑片式、罗茨式）
• 压缩机的主要技术参数及性能指标
• 压缩机的级（段）
学员问题：
我公司还拥有2台离心式压缩机及3台立式活 塞氧压机，想多学习了解日常维护的相关 知识，维修时的难点和注意事项。
缩小的同时，空间位置也在不断变化。兼有透平、往复压缩机特点。
• 转速较高，机器外形尺寸小，振动小，排气较均 匀；
• 不需气阀，结构简单； • 因没有气阀，可在被压缩气体中注入液滴，在压
缩过程中起冷却作用，降低压缩终了温度和压缩 机耗用功率； • 某些回转压缩机组成工作容积的各个壁面相互不 直接接触，可不用油润滑，因而气体不受污染， 如罗茨鼓风机、螺杆压缩机等。
离心压缩机
离心压缩机叶轮加工
轴流式压缩机的级：动叶和静叶
透平式压缩机的特点是：
• 流量大，单级压比小，级数多 • 转速高 • 机器的体积小，重量轻； • 排气平稳，没有气流脉动； • 结构简单，维修方便； • 排气量和排气压力的适应性差，最小流量和最高压力不能同
时满足； • 运转状况欠稳定，性能随工况条件变化较大； • 气体性质的影响较大，难以实现轻气体压缩
压力、真空均可表示为绝压或表压
表压Px (g)
大气压力 真空度
零绝对压力
表压为负 Px (g) 绝压Px+1(a)
压力 绝压Px+1 (a)
• 一个标准大气压 1atm=101325Pa=101.325kPa=0.101325MPa≈0.1MPa 单圈弹簧管式压力表测量的是相对压力，指针是顺时针变化， 起始点0表示一个大气压0.1MPa，比如指示为1 MPa，表示 比大气压高1 MPa，绝对压力应是1+0.1MPa。
常用气体的绝热指数
常用气体的绝热指数1. 引言绝热指数是描述气体在绝热过程中压力和体积之间关系的参数。
它是研究气体性质和热力学过程的重要参数之一。
不同气体的绝热指数不同，了解常用气体的绝热指数对于工程设计、物理实验和科学研究都具有重要意义。
本文将介绍常用气体的绝热指数，包括理想气体、空气、二氧化碳和甲烷等。
我们将从这些气体的基本性质、绝热过程以及计算方法等方面进行详细讨论。
2. 理想气体理想气体是一个假设模型，它假设分子之间没有相互作用力，并且分子大小可以忽略不计。
在理想气体模型下，绝热指数可以通过分子自由度来计算。
对于单原子分子而言，其自由度为3（三个平动自由度），因此其绝热指数为5/3；对于双原子分子而言，其自由度为5（三个平动自由度加上两个转动自由度），因此其绝热指数为7/5。
3. 空气空气主要由氮气和氧气组成，其中氮气占比约为78%，氧气占比约为21%。
空气的绝热指数可以通过分子自由度来计算。
根据空气的组成，我们可以将其视为二原子分子混合物。
根据混合物的平均摩尔质量和分子自由度的加权平均值，可以计算得到空气的绝热指数约为1.4。
4. 二氧化碳二氧化碳是一种常见的化学物质，它在大气中占有重要地位。
二氧化碳的分子式为CO2，分子中包含一个碳原子和两个氧原子。
根据分子自由度的计算方法，可以得知二氧化碳是一个三原子分子，其自由度为6（三个平动自由度加上三个转动自由度）。
因此，二氧化碳的绝热指数约为1.3。
5. 甲烷甲烷是一种简单的有机化合物，其分子式为CH4。
甲烷是天然气的主要成分之一，也是一种重要的燃料。
甲烷的分子由一个碳原子和四个氢原子组成，属于四原子分子。
根据分子自由度的计算方法，可以得知甲烷的自由度为10（三个平动自由度加上三个转动自由度加上四个振动自由度）。
因此，甲烷的绝热指数约为1.3。
6. 计算方法对于理想气体、空气、二氧化碳和甲烷等常用气体，我们可以使用以下公式来计算其绝热指数：γ = Cp / Cv其中，γ表示绝热指数，Cp表示定压比热容，Cv表示定容比热容。
往复式压缩机习题解答
0
T2 p = ( 2 ) k −1 T1 p1
k
因
p2 =ε p1
k=1.23,T1=303k,T2=373k 代入数据知 ε =3.04 【4-8】求 40 C ，60 × 10 Pa 下 CO2 及 H2 的比容，按理想气体及实际气体进行计算比较。
0 5
解： (1)由附录查得 CO2 PC=73.55 × 10 Pa Tc=304.15k R=188.78 J
5
kg ⋅ k
由专用压缩系数图表查得 CO2 Z=0.72 用通用图表求 Z 值
pr = Tr =
p 60 × 105 = = 0.816 pa pc 73.55 × 105 T 313 = = 1.029k Tc 304.15
查得图表 Z=0.72
3 ZRT 0.72 × 188.78 × 313 = = 0.00709 m 5 kg P 60 × 10 3 RT 188.78 × 313 按理想气体比容： v = = = 0.00985 m 5 kg P 60 × 10 5 (2)差得 H2 的 pc=12.945 × 10 Pa Tc=33.25k R=4121.74 J kg ⋅ k
按实际气体比容: v =
由专用压缩系数表查得 Z=1.03 由通用图表求 Z
pr = Tr =
p 60 × 105 = = 4.635 pa pc 12.945 × 105 T 313 = = 9.414k Tc 33.25
查得 Z=1.03
3 ZRT 1.03 × 4121.74 × 313 = = 0.2215 m 5 kg P 60 × 10 3 RT 4121.74 × 313 按理想气体比容： v = = = 0.2150 m 5 kg P 60 × 10
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混合气体的绝热指数
混合气体的绝热指数是指在绝热条件下，气体混合物的压力和体积的关系。
绝热指数是气体热力学性质的重要参数之一，它可以用来计算气体在绝热过程中的温度变化和压力变化。
混合气体的绝热指数与气体的成分、压力和温度有关。
在理想气体状态下，绝热指数只与气体的分子自由度有关，与气体的压力和温度无关。
对于单原子分子气体，绝热指数为5/3；对于双原子分子气体，绝热指数为7/5；对于多原子分子气体，绝热指数则会更加复杂。
在混合气体中，绝热指数的计算需要考虑气体成分的影响。
对于两种气体的混合物，绝热指数可以通过加权平均的方式计算得到。
假设混合物中分别含有n1和n2摩尔的两种气体，它们的绝热指数分别为γ1和γ2，则混合物的绝热指数可以表示为：
γ = (n1γ1 + n2γ2) / (n1 + n2)
在实际应用中，混合气体的绝热指数对于燃气轮机、火箭发动机等领域具有重要意义。
在这些设备中，混合气体在燃烧过程中会发生高温高压的绝热膨胀，绝热指数的大小会直接影响设备的性能和效率。
总之，混合气体的绝热指数是气体热力学性质的重要参数之一，它可
以用来计算气体在绝热过程中的温度变化和压力变化。
在混合气体中，绝热指数的计算需要考虑气体成分的影响，对于实际应用具有重要意义。