Hjälpmedel: Valfri miniräknare, Formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller(s O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur)

Transkript

1 ENERGITEKNIK II Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen 41N05B En2 7,5 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: Måndag 24 oktober Tid: Hjälpmedel: Valfri miräknare, Formelsamlg: Energiteknik-Formler och tabeller(s O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur) Totalt antal poäng på tentamen: 60p För att få respektive betyg krävs: 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 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller: Viktigt! Glöm te att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar. Lycka! Ansvarig lärare: Kamran Rousta Telefonnummer: ,

2 1) Kondenskraftverk (33p) En kondenskraftanläggng har följande kopplgsschema och formation: - Tryck och temperaturer vid lopp av högtryckturb är 150 bar och 500 o C - Del av ånga leds (A) vid 30 bar - Trycket vid mellanöverhettare är 10 bar och ångas värms upp 450 o C i mellanöverhettare - Trycket i matarvattentank är 5 bar - Kondensorstryck är 0,1 bar - Isentropisk verkngsgrad för både turber är 85% - Temperatur vid stånd 11 är 230 o C - Tillstånd 7, 9 och 12 är mättad vatten - Specifika entalp vid stånd 8 och 10 är; i 8 =192,4 kj/kg och i 10 =660 kj/kg - η g =86 %, η m =86 %, η e =95% och η p =88 % - Massflödet av ånga vid lopp av högtrycksturb är 100 kg/s Svara följande frågor: a) Vad är namn för A och B i kopplgsschema? (2p) b) Rita T-s diagram för processen på bifogade T-s diagram (4p) c) Hitta alla specifika entalp för ångkraftprocessen (stånd 8 och 10 är givna)(4p) d) Beräkna delflödet av ånga som leds (A) och matarvattentank e) Beräkna specifika arbete som produceras i både turber f) Beräkna nettoeleffekt från anläggngen (6p) (6p) (3p) g) Beräkna bränsle förbrukng för anläggngen om det har värmemängd 18 MJ/kg (5p) h) Beräkna totala verkngsgrad för hela anläggngen (3p) 2

3 2) Kompressorkylanläggng (16p) En kompressorkylanläggng i två steg har följande kopplgsschema. Köldmediet är detsamma (R-134a) i både stegen. I kopplsschema F står för förångare och K för kondensorn. Krets arbetar mellan 0,1 MPa och 0,5 MPa och krets arbetar mellan 0,4MPa och 1 MPa. I krets sker underkylng 20 C. Isentropisk verkngsgrad för både kompressorer är 88 % och deras mekaniska verkngsgrad är 82 %. Kyleffekten från anläggngen är 1,6 MW. a) Rita processen på bifogade P-i diagram för R-134a (4p) b) Hitta temperaturer före och efter både kompressorerna (4p) c) Beräkna total effektförbrukng både kompressorer (6p) d) Beräkna köldfaktor för anläggngen (2p) 3) Förbränngsmotor (11p) Kompressionsförhållandet för en ideal diselmotor enligt figuren är 16. Begynnelse luftståndet är 1 bar och 27 C. Högsta temperaturen är 1200 C. (för luft c p =1,005 och c v =0,718 kj/kg K, κ=1,4 och R=0,287 kj/kg K). Beräkna: a) Alla temperaturer (3p) b) Kretsprocessens arbete per kg arbetsmedium (3p) c) Det teoretiska medeltrycket (5p) 3

4 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

5 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

6 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

7 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

8

9

10