CHƯƠNG 2: KHÍ HỖN HỢP KHÍ

2: HỖN HỢP KHÍ CHƯƠNG KHÍ & PGS.TS Trương Vĩnh ThS Diệp Thanh Tùng KS Đào Ngọc Duy NỘI DUNG 2.1 Khí lý tưởng khí thực 2.2 Phương trình trạng thái khí lý tưởng 2.3 Phương trình trạng thái khí thực 2.4 Hỗn hợp khí lý tưởng 2.5 Hỗn hợp chất khí thể tích không đổi Turbojet engine Động nhiệt Máy điều hòa nhiệt độ Tủ lạnh Khí đóng vai trò quan trọng thiết bị nhiệt? 2.1 KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC  Khí lý tưởng: chất khí thỏa mãn điều kiện lực hấp dẫn phân tử thể tích phân tử không Ví dụ: O2, N2, H2,… áp suất thấp nhiệt độ cao  Khí thực: khí không thỏa mãn hai tiêu chuẩn Ví dụ: chất khí áp suất cao, nhiệt độ thấp 2.2 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG Phương trình trạng thái phương trình biểu diễn mối quan hệ thông số trạng thái môi chất f (T, p, v,…) = 2.2.1 Định luật Boyle – Mariotte: Đối với khí định, nhiệt độ không đổi tích số thể tích áp suất tuyệt đối const T = const pV = const pv = const 2.2 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG 2.2.2 Định luật Gray – Lussae: Đối với lượng khí xác định, áp suất không đổi tỉ số thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p = const = hay = 2.2 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG 2.2.3 PT trạng thái khí lí tưởng Từ ĐL & thuyết động học phân tử, người ta xây dựng PT trạng thái khí lí tưởng: Đối với kg chất khí: = R hay pv = RT p: áp suất tuyệt đối chất khí (N/m2) v: thể tích riêng (m3/kg) T: nhiệt độ tuyệt đối chất khí (K) R: số chất khí 2.2 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG 2.2.3 PT trạng thái khí lí tưởng  Đối với G kg chất khí: pV=GRT V = v.G thể tích G kg chất khí, m3  Đối với kmol chất khí: p Vµ = Rµ T Từ pv = RT pvµ=µRT Vµ = µ.v thể tích kmol chất khí, m3/kmol Rµ = µ.R µ: khối lượng phân tử chất khí, kg/kmol 2.2 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG 2.2.4 Định luật Avozadoo:  Trong điều kiện nhiệt độ áp suất kmol chất khí khác tích  Ở điều kiện tiêu chuẩn (p=1,013.105 Pa, T=273,15K) thể tích kmol tất khí lý tưởng 22,4 m3 Rµ  8314 J/kmol K = = ằ ố ấ í 2.2 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG  BÀI TẬP: Xác định thể tích riêng CO2 p=70 bar, T=40C Xem CO2 điều kiện khí lý tưởng  GIẢI:  µCO = 44 (kg/kmol)  RCO = 8314/44 = 188,955 (J/kgK)  pv = RT v= = , ( ) = 0,00845 (m3/kg) 2.3 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC  Phương trình Van - der - waals: Với khí thực phải xây dựng hệ số hiệu chỉnh thực nghiệm: a P+ v − b = RT v : Hệ số điều chỉnh áp suất kể đến lực tương tác b: Hệ số điều chỉnh áp suất kể đến thể tích phân tử 2.4 HỖN HỢP KHÍ LÝ TƯỞNG 2.4.1 Định luật hỗn hợp khí lý tưởng: Hỗn hợp khí lý tưởng phản ứng hóa học khí lý tưởng đó: pv = RhhT Mỗi chất khí phân bố đồng hỗn hợp khí tích nhiệt độ thể tích nhiệt độ hỗn hợp 2.4 HỖN HỢP KHÍ LÝ TƯỞNG 2.4.2 Định luật Dalton: Trong điều kiện phản ứng hỗn hợp áp suất hỗn hợp khí áp suất riêng phần chất khí thành phần: p = p1 + p2+…+pn = pi 2.4 HỖN HỢP KHÍ LÝ TƯỞNG 2.4.3 Các thành phần hỗn hợp  Thành phần khối lượng: G = Gi  Thành gi = phần thể tích: V = Vi  Thành g= r= = ri = = ri = phần kmol: n = ni r= 2.4 HỖN HỢP KHÍ LÝ TƯỞNG 2.4.3 Các thành phần hỗn hợp  Khối lượng phân tử: μ=  Khối μ = = ∑ ∑ lượng hỗn hợp theo thành phần kmol: µhh = µiri  Khối lượng hỗn hợp theo thành phần khối lượng: μ  Hằng số khí hh: R = ∑ = = ∑g R 2.4 HỖN HỢP KHÍ LÝ TƯỞNG 2.4.4 Quan hệ thành phần  Thành phần thể tích theo thành phần khối lượng: r =  Thành ∑ phần khối lượng theo thành phần thể tích: g =∑  Khối lượng riêng hỗn hợp: ρ = ∑r ρ = ∑ 2.4 HỖN HỢP KHÍ LÝ TƯỞNG 2.4.5 Phương trình trạng thái hh: pV = GRhhT Trong đó: V = Vi với Vi thể tích riêng phần áp suất p, nhiệt độ T p = pi Vói pi áp suất riêng phần thể tích V, nhiệt độ T V: Thể tích hỗn hợp, G: khối lượng hỗn hợp = Gi 2.5 HỖN HỢP CÁC CHẤT KHÍ KHI THỂ TÍCH KHÔNG ĐỔI Trước hỗn hợp có V1, V2,…,Vn p1  pn; T1  Tn Thể tích (V), nhiệt độ (T) áp suất (p) hỗn V = ∑V hợp là: ∑p v T= pv ∑ T p = T/V pv T ... tích phân tử 2.4 HỖN HỢP KHÍ LÝ TƯỞNG 2.4.1 Định luật hỗn hợp khí lý tưởng: Hỗn hợp khí lý tưởng phản ứng hóa học khí lý tưởng đó: pv = RhhT Mỗi chất khí phân bố đồng hỗn hợp khí tích nhiệt độ... độ hỗn hợp 2.4 HỖN HỢP KHÍ LÝ TƯỞNG 2.4.2 Định luật Dalton: Trong điều kiện phản ứng hỗn hợp áp suất hỗn hợp khí áp suất riêng phần chất khí thành phần: p = p1 + p2+…+pn = pi 2.4 HỖN HỢP KHÍ... tích hỗn hợp, G: khối lượng hỗn hợp = Gi 2.5 HỖN HỢP CÁC CHẤT KHÍ KHI THỂ TÍCH KHÔNG ĐỔI Trước hỗn hợp có V1, V2,…,Vn p1  pn; T1  Tn Thể tích (V), nhiệt độ (T) áp suất (p) hỗn V = ∑V hợp là: