Personnummer:

Transkript

1 ENERGITEKNIK II 7,5 högskolepoäng Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen 41N05B En2 Namn: Personnummer: Tentamensdatum: Måndag 1 juni 2015 Tid: Hjälpmedel: Valfri miräknare, Formelsamlg: Energiteknik-Formler och tabeller(s O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur) Totalt antal poäng på tentamen: 60p För godkänd och betyg 3 krävs 30p, för betyg 4 krävs mst 40 p och för betyg 5 krävs mst 51 poäng Allmänna anvisngar: Läs noga igenom frågorna och följ anvisngarna i uppgifterna. Var noga med att redovisa arbetsgången vid beräkngar och problem samt motivera eventuella antaganden/tabellvärden. Om du använder diagrammet för att hitta värde, måste du visa alla punkter och ljer i diagrammet och bifoga det tentamen. OBS! Börja besvara varje fråga på ny sidan. Rättngstiden är i normalfall tre veckor. Viktigt! Glöm te att skriva namn på alla blad du lämnar. Lycka! Ansvarig lärare: Kamran Rousta Telefonnummer: ,

2 1) Ångkraftanläggng (26p) En del av en ångkraftanläggng har följande kopplgs schema och formation: - Högsta tryck är 100 bar och lägsta tryck är 0,4 bar - Temperatur av ånga vid lopp av högtrycksturb är 500 C - Temperatur vid stånd 2 är 330 C och vid stånd 3 är 450 C - Trycket vid stånd 2 och 3 är 30 bar och m 3 = m 2 - Trycket vid stånd 4 är 10 bar - Isentropisk verkngsgrad för lågtrycksturb är 0,90 - m 4 = m 7 - Tillstånd 6 är mättad vatten - Specifik entalpi vid stånd 7 är 762 kj/kg - η r =1, och η e.η g =0,82 och η m =0,85 - Total el produktion från den anläggngen är 64,2 MW och m 1 = 85 kk/s a) Rita en T-s diagram för den delen av anläggngen på bifogade diagram. (4p) b) Beräkna isentropisk verkngsgrad för högtrycksturb. (4p) c) Beräkna massflödet vid stånd 4och 5. (7p) d) Beräkna totala verkngsgrad för anläggngen om värme bortförs från kondensor ska varatas. Anta anläggngen har 44 ton/h bränsle förbrukng med undrevärmevärde 28 MJ/kg. (5p) e) Skriv energibalans över den delen av anläggngen och visa att IN=UT gäller. (6p) f) Om du kan rita hela koplgsschema och komplettera det kommer du att få 3 bonus poäng.

3 2) Kompressorkylanläggng (14p) En kaskadprocess har följande kopplgsschema. Köldmediet är detsamma (Ammoniak) i både stegen A och B. Krets A har förångngstemperatur -12 C och kondensergstemperatur 30 C. I krets B är förångngstemperatur -40 C och kondensergstemperatur -8 C. underkylng sker i krets A -20 C. Ingen underkylng och överhettngs sker i krets B. Både kompressorerna har isentropisk verkngsgrad 0,85. Beräkna: a) Rita processen på bifogade P-i diagram för Ammoniak. (3p) b) Köldmediets temperatur efter kompressor B (1p) c) Köldmediets massflöde i både kretsarna vid en kyleffekt av 1800 kw (4p) d) Köldmediets köldfaktor (3p) e) Polytropisk tal för kompressor B (3p)

4 3) Förbränngsmotor (10p) En ideal semi-diselmotor enligt figuren har kompressionsförhållande V 1 V 2 = 18. Begynnelse luftståndet är P 1 =1 bar och T 1 =30 C. Högsta trycket är 60 bar och totala värmeförs per kg luft är 468 kj. (för luft c p =1,005 och c v =0,718 kj/kg K, κ=1,4 och R=0,287 kj/kg K) a) Temperatur i processens alla hörnpunkter (6p) b) Det teoretiska medeltrycket (4p)

5 AMMONIAK

6

7

8 Kompressorer Termodynamikens första huvudsats för öppna system 2 Polytropprocess Tekniskt arbete för polytropprocess 1 Värme för polytropprocess OBS! alla formler i polytrop process gäller för isentrop process med n Vid okyld kompression Vid kyld kompression Verkngsgrad Isentrop Isoterm Mekanisk Total ==== steget. z= antal steg, är tryck efter sista steget, är tryck före första

9 Kylmask Köldmediets köldfaktor: ö = Värmepump Köldmediets värmefaktor:. = öå öå ŋ = ŋ ŋ Ö ŋ ŋ = drivmotornsverkngsgrad ŋ = total verkngsgrad för kompressor =. ŋ ŋ ö kraftöverförngens verkngsgrad öå. 1

10 Turb Ångkraftscykel Kondensor P (re arbete för turb) bortf = = (Δi) kondensor Ångpanna f = =(Δi) ångpanna Total verkngsgrad η tot = Pump v 1 * (p 2 p 1 ) w p(isentrop) =(Δi) pump Kondenskraftanläggngar Teoretiska termiska verkngsgrad η tt = å η tot = η tt * η s * η p * η m * η g * η r * η e = Nettoeleffekt, P n = η η η Turbens isentropiska verkngsgrad Pannverkngsgrad η s = η p = å Turbens mekaniska verkngsgrad η m = = Effekt vid turbaxel Elgeneratorverkngsgrad η g = = brutto eleffekt vid generatorklämmorna Rörledngsverkngsgrad Egenförbrukngsfaktor η r = å Anläggngens totala verkngsgrad η tot = η e = - = Hjälpmaskerites effektförbrukng Mottrycksanläggngar

11 Gasturb w = Δ turb i turb w = Δ kompressor i kompressor = Δ i brännkammare = Δ bort i värmebortförs Δi = cp ΔT Termiska verkngsgraden η = t w net = ut = bort Förbränngsmotor Isokor process: Isobar process: = cv ΔT = cp ΔT Termiska verkngsgraden Ottomotor η V V t = 1 κ 1 η = t w net = Dieselmotor ut = V 3 1 V2 η t = 1 κ 1 V 1 V3 κ V2 V2 κ bort 1 Slag volym: V s = S. πd 2 /4 Effektiva medeltrycket Indikerande effekten Luft per kg bränsle = H l v i