4 Varför känner du dig frusen då du stiger ur duschen? Detta beror på att värmeövergångstalet är mycket större för en våt kropp jmf med en torr kropp?

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "4 Varför känner du dig frusen då du stiger ur duschen? Detta beror på att värmeövergångstalet är mycket större för en våt kropp jmf med en torr kropp?"

Christian Blomqvist
för 5 år sedan
Visningar:

CIG03A Strömningslära Tentamen tisdag 21/11 2006, 08-11 Hjälpmedel: Utdelade formelsamlingar samt Moodys diagram.

1 CIG03A Strömningslära Tentamen tisdag 21/ , Hjälpmedel: Utdelade formelsamlingar samt Moodys diagram. Ansvariga lärare Jonas Berghel, Stefan Frodeson Godkänt 16p Del A Korta förståelsefrågor totalt 14p Ja/ Nej, med kort motivering. 1 I figuren visas två vertikala lätt krökta skivor sedda uppifrån. Skivorna är lätt rörliga omkring gångjärnsleder enligt figur. Vad händer om en luftström blåses in genom skivorna? Förklara. 2 Skissa upp en pumpkurva med tillhörande systemkurva och förklara med hjälp av skissen hur en pump kan regleras genom a) strypning b) varvtalsreglering. Beskriv också vilka motiv talar för att välja strypreglering samt varvtalsreglering? 3 Bernoullis-ekvation klarar beräkningar av ickestationära problem. 4 Varför känner du dig frusen då du stiger ur duschen? Detta beror på att värmeövergångstalet är mycket större för en våt kropp jmf med en torr kropp? 5 Hur varierar vätskenivån i rören i figuren här nedan, rita i figuren?

2 6 En man vill dricka sitt kaffe så varmt som möjligt och han föredrar mjölk i kaffet. Just som mannen ska hälla i mjölken i kaffet ringer telefonen, ska han hälla i mjölken innan han svarar eller efter samtalet? 7 Vad är skillnaden mellan värmeövergångskoefficient och värmegenomgångskoefficient 8 Rita ett principiellt temperaturdiagram för kondensering av vattenånga i en värmeväxlare där det kalla mediet går från 10 C till 40 C. 9 Karl och Osborn står vid ett trasigt varmvattenledningsrör som är tillverkat av stål. Men Karl har för tillfället bara ett kopparrör med samma dimensioner. Osborn tycker att man inte kan sätta dit kopparöret för att det påverkar värmeövergångstalet. Karl säger att det har ingen betydelse. Vem har rätt, Motivera? 10 Vatten strömmar in i ett rör i pilens riktning. Ur vilket hål kommer det att strömma ut mest vatten. Rörets diameter är 20mm, längd 200mm och hålen är 6mm. Hela röret är fyllt med vatten. Motivera svaret! Del B Räkneuppgifter totalt 18p 11 Ett tvåglasfönster har 1/R tot =U-värdet 2,3W/m 2 C. Beräkna yttemperaturen på insidan om värmeövergågstalet på insidan är 18 W/m 2 C. Temperaturen inne är 22 C och ute -16 C. 17,1 C 3p 12 Du vill pumpa upp 3500m 3 till en nivå 30 m över inloppet vatten under 6 timmar genom ett 400 m långt rör med rörråheten 0,03. Diametern på röret är 350mm och i ledningssystemet finns en inloppsventil (K L = 0,5), 3st 90 krökar (K L = 0,45) samt 2st 45 krökar (K L = 0,4). Beräkna hur stor effekt som erfordras av pumpen om pumpens totalverkningsgrad är 0,80? 65,5kW 4p

3 13 Öppningen i tanken, 80 cm, är stängd med en vikt på 200 kg. Hur högt måste vattnet stiga i tanken, höjden H, för att vatten skall börja rinna ut ur öppningen? 10cm 3 Hcm 200kg 30 cm 23 cm m 14 För uppvärmning av en del villor i centrala Karlstad används fjärrvärme. Man använder en motströmsvärmeväxlare, area 1,3 m 2 och U-värde 621 W/(m 2 * K), för att överföra värmen från fjärrvärmenätet till husets eget vattenburna värmesystem. Temperaturen på ingående fjärrvärmevatten till värmeväxlaren är 100 C, massflödet är 490 kg/h. Vattnet som kommer till värmeväxlaren från husets värmesystem är 40 C och massflödet 882 kg/h. Beräkna överförda effekt. 24kW 4p 15 En fläkt blåser luft i en stålrörskanal med diametern 25cm och tjockleken 2mm. Kanalen förser en tälthall för tennis med ventilationsluft där flödet är 4000m 3 /h och temperaturen 20 C. Kanalen är 30 m lång och islolerad med 5cm mineralull. Värmeövergångstalet på utsidan är 5W/(m 2 K). Beräkna energiförlusten till omgivningen om utetemperaturen är -10 C samt hur stort fläktarbete som krävs. (Förenkling betrakta temperaturen som konstant i hela kanalen). 4,5kW 0,6kW

4 CIG03A Strömningslära Tentamen fredag 19/1 2007, Hjälpmedel: Utdelade formelsamlingar och räknedosa. Ansvariga lärare Jonas Berghel 1247 Godkänt 14p Del A Korta förståelsefrågor totalt 1 Ja/ Nej, med kort motivering. 1 Värmetransporten delas ofta in i tre olika former. Nämn dessa och förklara när de uppkommer. 2 Vid laminärt flöde är hastigheten nästan lika i rörledningens mitt som ut mot kanterna. 3 Om tryckdifferensen mellan luften inuti flaskan och luften utanför flaskan är 1080 Pa hur stor är den maximala höjden h, om inget vatten får rinna ut ur flaskan trots att kranen är öppen? 4 Värmeövergångskoefficient i ett rör är högre om det är luft som strömmar i röret än om det är vatten, i övrigt allt lika. Figur 1, Mariotteflaskan 5 I en värmeväxlare tas lika mycket värme upp i den kalla sidan som avges från den varma sidan. 6 Hur kan man med hjälp av Archimedes princip bestämma ett ämnes densitet. 7 Om en värmeväxlare görs oändligt stor spelar det ingen roll för värmeutbytet om den är kopplad i med eller motström (rita och motivera).

5 Del B Räkneuppgifter totalt 17p 8 Ett par köpte ett sekelskifteshus att ha som sommarbostad. Eftersom de älskade sitt sekelskifteshus beslöt de att fira jul där. På juldagen blev det så kallt som -25 C ute medan man med nöd och näppe kunde hålla 16 C i huset. Väggarna kändes iskalla och väggens yttemperatur mättes till 13 C. Uppskatta värmeeffekten ut genom väggen per kvadratmeter. 9 Kylningen av en elmotor sker med hjälp av olja. Vid höga belastningar på elmotorn blir den för varm och man funderar på att byta ut befintlig värmeväxlare mot en ny rörvärmeväxlare med A*U=18 kw/k. Man kyler oljan med hjälp av luft 10 kg/s med temperaturen 25 C, oljeflödet är 3 kg/s och med ingående temperatur på 78 C. Vad blir nu utgående oljetemperatur ur värmeväxlaren är den bättre eller sämre än den gamla som var 38 C? (c p olja =2,0 kj/(kg K)) 4p 10 Beräkna tillför eleffekt till pumpen för följande system: Flödet i systemet är 70 l/s, diametern på rörledningen är 150 mm. Höjdskillnaden mellan pumpen och sjön är 2 m och höjdskillnaden mellan pumpen och vatten nivån i tanken är 4m. (Antag handelsrör och att totalverkningsgraden för pumpen är 0,7) 4p

6 11 Beräkna tjockleken på betongdammen för att undvika att den glider iväg. Densiteten för betong är 2300kg/m 3 och friktionskoefficienten mellan betongen och marken är 0,42. Vatten nivån är 5 m hög och dammen höjd är 6m. Vatten 12 Luft strömmar i ett rör av stål med innerdiametern 25cm och tjockleken 2mm. Röret förser en träningslokal med ventilationsluft där flödet är 4000m 3 /h och luftens temperatur är 25 C. Röret är 30 m lång och isolerat med 5cm mineralull. Värmeövergångstalet på utsidan är 10W/(m 2 K). Beräkna värmeövergångstalet på insidan och energiförlusten till omgivningen om omgivningstemperaturen är 10 C.

7 CIG03A Strömningslära Tentamen fredagen 24/ Hjälpmedel: Utdelade formelsamlingar, räknedosa Ansvariga lärare Jonas Berghel, Stefan Frodeson Godkänt 16p Del A Korta förståelsefrågor totalt 1 Ja/ Nej, med kort motivering. 1 Rita ett principiellt temperaturdiagram för förångning av kylmediet R143a i en värmeväxlare där det varma mediet går från 8 C till -5 C. 2 Vilka två förutsättningar måste vara uppfyllda för att man ska kunna använda Bernoullis utvidgade ekvation? 3 Vilken vätska av samma temperatur kräver lägst pumparbete vatten eller etanol? 4 Hur skiljer sig naturlig konvektion från påtvingad konvektion? 5 Om gasens viskositet ökar minskar värmövergångstalet. 6 Om man har fullt utvecklad turbulens i ett rör och ökar hastigheten ytterligare detta medför att förlustkoefficienten (f alt. λ) också ökar. 7 Om flödet i en rörledning ökar från 2m/s till 4m/s ökar friktionsförlusterna med en faktor 6? 8 Rita in energi- och trycklinjen för modellen nedan.

8 Del B Räkneuppgifter totalt 20p 9 En äldre grävmaskin har väldigt dålig kylning av hydrauloljan. Av erfarenhet vet grävmaskinisten att då utgående oljetemperatur är högre än 75 C fungerar grävmaskinen dåligt. För att undvika problemet vill han installera en tvärströmskylare. Med lite efterforskningar får han reda på data på en kylare som han tror skall passa: Area 1,2 m2, U- värde på 690 W/(m 2 *K) och oljans max temperatur in i kylaren är 89 C. Oljeflödet är 61 l/min och luftflödet 15 m 3 /min. Antag att kylluften in i kylaren är 27 C. Kommer kylaren att klara kravet på att utgående oljetemperatur inte får vara högre än 75 C? c p olja = 2,2 kj/(kg * K) och ρ olja = 900 kg/m 3 En kylare av tvärströmstyp. (Antag medström för beräkningarna, värsta fallet) 10 Vid kylning av en 6m lång och 1,5m bred tunnplåt används luft av temperaturen 20 C vid atmosfärstryck. Luften strömmar tvärs över plåten med hastigheten 7m/s. Beräkna avgiven värmeeffekt från plåten då plåtens temperatur är 200 C. Prandltalet för luften är 0, En person frågar dig hur tjock isolering han måste ha i sitt pumphus för att inte pumparna skall frysa sönder på vintern. Du får följande data på huset, takarean är 8 m 2 och vägg + dörr arean är 30 m 2, väggen, dörren och taket skall bestå av inifrån sett 12 mm spånskiva, isolering ( mineralull) och brädpanel 20 mm. Värmeförluster genom golv kan försummas. Uppvärmningen hoppas han kan ske med spillvärmet från pumparna. Totala pumpeffetkten är på 15 kw spillvärmet är 8% av detta. Gör nödvändiga antaganden.

9 12 Beräkna tillför eleffekt till pumpen för följande system: Tank 0,5bar undertryck Flödet i systemet är 90 l/s, diametern på rörledningen är 125 mm. Höjdskillnaden mellan tankarna är 5 m och rörlängden 150m. Rören är av sorten handelsrör. Försumma engångsförluster och anta totalverkningsgraden för pumpen till 0,7.

Relevanta dokument

PTG 2015 Övning 4. Problem 1

PTG 2015 Övning 4. Problem 1 PTG 015 Övning 4 1 Problem 1 En frys avger 10 W värme till ett rum vars temperatur är C. Frysens temperatur är 3 C. En isbricka som innehåller 0,5 kg flytande vatten vid 0 C placeras i frysen där den fryser