Задачи по технической термодинамике

1. Определить термоперепад и теплоперепад при адиабатическом расширении сжатого азота от давления 15 бар до давления 2 бар, если начальная температура процесса равна 153 оС.
2. Определить константы «a» и «b» уравнении Ван-дер-Ваальса для воздуха, исходя из критических значений: .
3. При получении водорода по железопаровому способу 3 Fe + 4H2O = Fe3O4+4H2 определить выход водорода, если в равновесном газе содержится 40,7 %(об.) водяного пара.
4. Определить по диаграмме интегральный и изотермический эффекты дросселирования воздуха от 200 до 1 ат. Начальная температура воздуха 290 К
5. Для процесса синтеза аммиака рассчитать равновесный выход аммиака и значение константы равновесия при 600 оС, если давление в системе составляет 30 МПа, исходная смесь содержит реагенты в стехиометрическом соотношении
6. Определить холодильный коэффициент компрессионной холодильной машины, если температура в испарителе -23 оС, а в конденсаторе 27 оС.
7. Определить равновесный выход при конверсии СО , если в исходной парогазовой смеси оксид углерода (П) и водяной пар находятся в стехиометрическом соотношении. Константа равновесия равна 0,15.
8. Определить количество азота высокого и низкого давления в цикле с двумя давлениями.
Условия: .
9. В лабораторном реакторе объемом 6 л находится 9,2 г N2O4 при t=111 оС и Р=0,1 МПа. Определить константу равновесия реакции диссоциации димера
10. Определить равновесный состав конвертированного газа, получаемого при конверсии метана смесью водяного пара и кислородообогащеннным воздухом (40 % О2). Соотношение между объемами компонентов СН4 : Н2О : О2: N2 в исходной газовой смеси 1:1:0,6:0,9. Температура риформинга 827 оС, общее давление 1 атм.
11. Определить равновесный состав конвертированного газа, образующегося при конверсии метана смесью водяного пара, диоксида углерода и кислородом. Соотношение между объемами компонентов СН4 : Н2О : СО2 : О2 в исходной газовой смеси 1:0,7:0,3:0,6. Температура конверсии 927 оС, давление в конверторе 1 атм.
12. При газификации кокса , содержащего 96,5 % С и 3,5 % Н2О по массе, с водяным паром полученный водяной газ содержит 6% СО2 (об.). Рассчитать состав полученного газа при газификации 1 т кокса указанного состава и составить материальный баланс, при этом протекают реакции:
С + Н2О = СО + Н2 (основная); СО + Н2О = СО2 + Н2 (побочная).
13. Определить количество влаги, испарившейся в результате экзотермической реакции нейтрализации: HNO3 + NH3 = NH4 NO3 и составить материальный баланс аппарата ИТН. Производительность нейтрализатора 20 т NH4 NO3 в час. В производстве применяется 47 %-ная азотная кислота и 100 %-ный газообразный аммиак. Из нейтрализатора аммиачная селитра выходит в виде 60 %-ного раствора NH4 NO3 в воде.
14. Сухой полуводяной газ состава (% об.): СО – 37; Н2-35; N2 – 22; СО2 – 6,0 – подвергается конверсии при 500 оС . Определить соотношение водяной пар : газ, обеспечивающее равновесную степень конверсии, равную 0,51. Константа равновесия конверсии монооксида углерода имеет следующую температурную зависимость:
lg K = — (2059/T) + 1,5lgT — 1,82*10-3T + 5,65*10-7T2 — 8,2*10-11T3 — 1,53.
15. Определить равновесный выход аммиака при синтезе его из газовой смеси стехиометрического состава при t = 580 оС и Р = 30 МПа. Температурная зависимость константы равновесия: lg K = — (2074,8/T) + 2,4943lgT + 1,256*10-4T – 1,8564*10-7T2 – 2,206
16. Записать выражение и рассчитать содержание аммиака в равновесной азотоводородной смеси. Условия: , содержание инертных примесей Син=9 %, Р=450 ат.
17. Рассчитать состав газа в состоянии равновесия при диссоциации NO2. Условия: Р=5 ат, t=450 оС, .
18. Определить равновесный состав газа в мольных долях при конверсии СО водяным паром. , соотношение пар:газ=З:1.
19. Определить количество образовавшегося диоксида серы при сжигании 2500 кг/ч серы. Степень окисления серы 0,95, коэффициент избытка воздуха α = 1,5.
20. На водную очистку поступает конвертированный газ, содержащий 19 %, об. СО2 Определить расход воды на очистку 175 м3 исходного газа до конечного содержания СО2 , равного 2 % об., если степень насыщения воды в скруббере составляет 80 % от равновесия. Равновесная растворимость СО2 в воде 3,7 м3/ м3.
21. Определить количество сжиженного воздуха и расход энергии на 1 кг жидкого воздуха в цикле с однократным дросселированием при температуре 17 оС. Давление в конце сжатия 200 ата,
22. Определить теплоперепад при испарении жидкого азота при З0 барах.
23. Определить состав исходной смеси и нитрозных газов при производстве 1 т азотной кислоты. Условия: содержание NH3 в аммиачно-воздушной смеси 11,5 об. %.
24. Определить по диаграмме интегральный и изотермический эффекты дросселирования воздуха от 200 до 1 ат. Начальная температура воздуха 290 К.
25. Вычислить минимальную работу сжижения 1 кг воздуха, имеющего начальное давление 1 ат и температуру 300 К