Задачи, решаемые на газовозах и их решения (стр. 5 )

Пример 5:

Воздух имеет температуру +20°С, какое максимальное количество паров воды он может содержать?

Решение: Из таблицы 2 выбираем значение максимального содержания паров воды в воздухе при данной температуре = 17,7 г/м3.

 

Пример 6:

Воздух при температуре +30°С содержит 13 г/м3 паров воды. До какой температуры необходимо охладить воздух, чтобы началась конденсация паров и сколько свободной воды образуется при охлаждении воздуха до -10°С.

Решение:

Из таблицы 2 выбираем значение температуры, соответствующее данному содержанию насыщенных паров в воздухе =15°С. Далее находим максимальное содержание паров воды при температуре -10°С (из таблицы) = 2,15 г/м3.

Для определения количества воды, которое может образоваться при охлаждении воздуха с заданной влажностью, определяем разницу между значением влажности воздуха при заданной температуре и содержанием паров при температуре охлаждения:

13 г/м3 - 2,15 г/м3 = 10,85 г/м3 т. е. из каждого кубометра воздуха образуется 10,85 грамм воды.

Пример 7:

Масса воздуха при +10°С содержит 5 г/м3 паров воды. Определить относительную влажность воздуха.

Решение:

Из таблицы 2 находим, что при температуре +10°С максимальное содержание паров воды в воздухе равно 9,3 г/м3. Значит относительная влажность составит (5 г/м3 • 100%) : 9,3 г/м3 = 53,8%.

Пример 8:

Атмосфера танка объёмом в 1.000 м3 при +25°С имеет относительную влажность 75%. Какое количество свободной воды образуется в танке при его охлаждении до -40°С.

Решение:

При +25°С максимальное содержание паров в воздухе, выбранное из таблицы 2 составит 23,5 г/м3, следовательно при относительной влажности 75% содержание паров воды будет: (23,5 г/м3 х 75%) : 100% = 17,625 г/м

далее из таблицы находим максимальное количество паров воды при температуре -40°С = 0,120 г/м3. Определяем содержание свободной воды при температуре —40°С: 17,625 г/м3 - 0,120 г/м3 = 17,505 г/м3

всего же в атмосфере танка образуется свободной воды: 17,505 г/м3 х 1.000 м3 = 17.505 г = 17,5 кг

Пример 9:

Температура точки росы в танке объёмом 5.000 м3 определена как -20°С. В танк должен быть погружен пропан при температуре —41°С. Сколько льда образуется в танке после погрузки?

Решение:

Содержание паров воды при -20°С = 0,92 г/м3

Содержание паров воды при -41 °С = 0,11 г/м3

Свободной воды/льда в танке = 0,81 г/м3

Всего образуется льда 0,81 г/м3 х 5.000 м3 = 4.050 г = 4,0 кг.

Таблица. 2. Таблица зависимости плотности насыщенного водяного пара от температуры.

t,°C	r	t,°C	r	t,°C	r
-50	0,038	--19	1,01	+12	10,60
-49	0,43	-18	1,10	+13	11,34
-48	0,048	-17	1,20	+14	12,14
-47	0,055	-16	1,30	+15	13,00
-46	0,061	-15	1,40	+16	13,88
-45	0,068	-14	1,52	+17	14,79
-44	0,075	-13	1,66	+18	15,73
-43	0,084	-12	1,81	+19	16,70
-42	0,094	-11	1,97	+20	17,70
-41	0,106	-10	2,15	+21	18,80
-40	0,119	-9	2,34	+22	19,90
-39	0,132	-8	2,54	+23	21,00
-38	0,145	-7	2,75	+24	22,20
-37	0,162	-6	2,97	+25	23,50
-36	0,180	-5	3,20	+26	24,80
-35	0,200	-4	3,46	+27	26,30
-34	0,220	-3	3,74	+28	27,80
-33	0,245	-2	4,04	+29	29,30
-32	0,275	-1	4,38	+30	31,00
-31	0,305	0	4,70	+31	32,80
-30	0,340	+1	5,07	+32	34,80
-29	0,380	+2	5,46	+33	36,90
-28	0,420	+3	5,87	+34	39,10
-27	0,460	+4	6,30	+35	41,50
-26	0,510	+5	6,75	+36	43,70
-25	0,560	+6	7,22	+37	45,90
-24	0,610	+7	7,71	+38	48,10
-23	0,670	+8	8,22	+39	50,30
-22	0,750	+9	8,75	+40	52,50
-21	0,830	+10	9,30	+45	67,00
-20	0,920	+11	9,92	+50	83,00

Пример 10:

Какой объём займут 96 г кислорода при 3-х (300.000 Па) барах давления и температуре +77°С.

Решение:

1. Прежде всего, определим, сколько молей составляют 96 г кислорода.

В периодической таблице элементов мы видим, что атомная масса кислорода составляет 15,9994. Это значит, что один моль кислорода (6,02 • 1023 атомов) будет иметь массу ~16 г. Соответственно молекула кислорода, состоящая из 2-х атомов, будет иметь массу 32 г/моль.

2.. Далее нам надо определить, сколько молей кислорода составляет 96 г.

96 г : 32 г/моль = 3 моль,

3. Теперь, используя Уравнение Менделеева-Клайперона, мы можем определить объём:

заметим, что Дж = H • м, а Па = Н/м2

 

Пример 11:

Определим, какое количество паров (масса) содержится в танке объёмом 5.000 м3 после выгрузки бутана (С4Ню), если манометрическое давление в танке составляет 0,1 бара, а температура +5°С?

Решение:

Из уравнения состояния идеального газа

Определим искомую величину (1)

Для нашего примера давление р будет равно сумме манометрического и атмосферного давлений р = 1013 мбар +100 мбар = 1,11 бар или же 1,11·105 Па, а температура Т = 273 + 5° С.