Valfri miniräknare, Formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller (S O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur) 60p

Transkript

1 Förbränningsteknik Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen A117TG En2 7,5 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: 1 juni Tid: 14:00-18:00 Hjälpmedel: Valfri miniräknare, Formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller (S O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur) Totalt antal poäng på tentamen: För att få respektive betyg krävs: 60p Betyg 3: 30p, betyg 4: 40p och betyg 5: 50p Allmänna anvisningar: Läs noga igenom frågorna och följ anvisningarna i uppgifterna. Var noga med att redovisa arbetsgången vid beräkningar och problem samt motivera eventuella antaganden/tabellvärden. OBS! Börja besvara varje fråga på ny sida Nästkommande tentamenstillfälle: Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller: Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Ansvariga lärare: Anita Pettersson Tobias Richards Telefonnummer:

2 1- Fig. A visar schematiskt processen i en ångpanna som producerar ånga med trycket 70 bar och temperaturen 500 C. Pannans bränsle har en viktsammansättning enligt följande tabell. Förbränningsprocessen är fullständig med förbränningsverkningsgrad, n f = 1. Inkommande temperatur för luft och bränsle till förbränningsprocessen kan antas till 0 C. Matarvattnets temperatur är 50 C och luftöverskottet vid förbränningen är 20 %. Vattentemperaturen efter ekonomisern är koktemperaturen, T eko = T kok. Pannverkningsgraden är 80% och bränslets massflöde är 10 ton per timma. Svara på följande frågor: a) Verkliga luftmängd i kmol/kg br (5p) b) Avgasernas mängdsammansättning i kmol/kg br (4p) c) Volym- och vikt procent för avgasernas sammansättning (4p) d) Hur många ton ånga produceras per timma? (5p) e) Hur stor värmeeffekt tas upp i ekonomiser, förångare och överhettare om tryckfallet försummas? (4p) f) Beräkna den adiabatiska temperaturen, Tg (6p) C H(väte) O S N f(fukt) a(aska) Vikt% M (kg/kmol) Rök Matarvat Ekonomi Ång Överhett Förångar Brän Luft Fig. A) kopplingsschema för ångpanna H i = 0,341 c + 1,02 h + 0,063 n + 0,191 s 0,0985 o 0,025 f (MJ/kg br) 1

3 2- En gasblandning består av 7kg Argongas (Ar) och 3kg Kvävgas (N 2 ). Hur stort är partialtryck för Ar respektive N 2 om det totala trycket är 100bar? M Ar =40; M N2 =28 (4p) 3- Den totala Svenska energimixen 2015 var 388TWh. Vilka var de 4 största energikällorna som användes? 4- I Sverige har vi gott om biomassa som går att använda för olika ändamål. Skogsbruket är en av de största biomassaproducenterna med en årlig produktion på ca 90 miljoner m 3 sk. a. En del av denna skörd blir träbränsle som används för el och värmeproduktion. Ungefär hur mycket energi produceras årligen från träbränslen i Sverige? Svara i TWh! b. Vilka är de tre vanligaste träslagen i Sverige (3p) 5- För att göra förbränningsberäkningar behöver man kunskap om förbränningsmiljön där bränslets egenskaper är bland det viktigaste. För att bestämma bränslets egenskaper görs olika analyser. a. Elementaranalys är en av dessa. Vad analyserar man i en elementaranalys? (3p) b. Om vi har ett bränsle med viktssammansättningen C=80%, H=2%, N=2%, O=3%, S=3%, fukt=10%, hur stort effektivt värme värde, Hi, har då bränslet? (3p) c. Ett bränsles tändningstemperatur, TT, beror på en rad olika faktorer, nämn minst 4 av dessa! 6- I förbränningssystem har man ofta problem med erosion och korrosion. Beskriv kort hur dessa påverkar systemet och ge minst 6 exempel på vad man kan göra för att minska dessa problem. (4p) 7- Vad karaktäriserar en avfallsaska? Ge minst tre karaktärsdrag. (3p) 8- Det finns olika panntyper som används vid förbränning av fast material. De vanligaste är pulverförbränning, rosterpanna och fluidiserad bädd. a. Vilken av dessa tre typer kan antas ha högst utsläpp av NOx? Motivera ditt svar. b. Vilka åtgärder kan göras för att minska NOx produktionen? Beskriv minst två olika åtgärder. 9- Redogör för skillnaden i tjärmängd i produktgasen för en medströms och en motströms fastbäddsförgasare. Beskriv också varför det blir en skillnad. 2

4 OBS! Tabellen är på engelska så om det står t.ex. 12,748 i tabellen betyder det och J/g mol = kj/kmol 3

5 4