kanal kanal (Totalt 6p)

Transkript

1 . vå lika fläktar, se bilaga och, arbetar arallellt mot samma huvudledning. Den ena hämtar via en kanal atmosfärsluft (5 C) medan den andra hämtar hetluft (7 C) av atmosfärstryck via en annan likadan kanal. ryckfallet genom kanalerna är beräknat till 4 a vid m 3 /h och 5 C. Övriga tryckförluster betraktas som försumbara. a) ilken temeratur får vi i huvudledningen? b) ilket varvtal ska hetluftsfläkten ha för att vi ska få 34 C i huvudledningen? kanal kanal (otalt 6) Lösningsskiss: a) Den sökta temeraturen kan lösas ut ur sambandet massflödet genom fläktarna. Inget tryckfall i huvudledningen, så fläktarna åverkar inte varandra. analerna lika, 4 a vid m 3 /h vid 5 C (, kg/m 3 ), så + om vi bestämmer ger f kρq k ρ Q f 4 4 8,33 ah /kgm 3, alluftsfläkten Fläktkurvan i bilagan gäller. (normalt varvtal och, kg/m 3 ) Systemkurvan för kalluftsfläkten, 4 3 f, k ρ Q 8,33, Q Q Läggs in i bilagan, vilket ger 3 a och Q 7 m 3 /h, ρq, 7 4kg/h armluftsfläkten Densiteten i varma kanalen är ρ,,, kg/m rycket i fläktkurvan i bilagan ska minskas motsvarande densitetssänkningen, dvs med faktor /, (48 a 4 a, 36 a 3 a, 4 a a) Systemkurvan för varmluftsfläkten, 4 f, k ρ Q 8,33, Q Läggs in i bilagan, vilket ger 5 a och Q 7 m 3 /h, ρ Q, 7 7 kg/h

2 emeraturen i huvudledningen löses ut ur sambandet ,9 C b) Nu ska vi ändra flödet genom varmluftsfläkten så att huvudledningens temeratur blir 34 C huvud 34 C ger ( m +, b ) 5 + 7m, b 34 ( 34 5) m ( 7 34), b, b,5,5 4 kg/h arvtalsändringsarabeln identisk med systemkurvan, så det är unkten från a) som ska varvas ned till det önskade massflödet. n b n a, b, a 37 8 rm 7 Svar: emeraturen blir 4 C utan varvtalsreglering. För att få 34 C ska varvtalet minskas till 8 rm

3 4. En komressor med data enligt bilaga 4 arbetar i en anläggning med konstant varvtal, 835 r/m, och konstant mottryck 3,5 bar. omressorn drar varm atmosfärsluft ( bar, 34 ) genom ett filter. eräkna komressorns axeleffekt då 6,7 kg/s asserar filtret. (OS:Filtret både renar och stryer flödet.), bar 34 3,5 bar 6,7 kg/s (otalt 3) Lösningsförslag: Givna data För luft gäller Ger n 3 3,5 bar n 835 rm 34 c, kj/kg κ, n 835 rm Inlostrycket är okänt, så det måste bestämmas å något sätt. erkliga massflödet är känt, men massflödet beror å inlostrycket. 3 π 34 6 π π m,7, ,5 π i ritar in den linjen i bilaga 4 och konstaterar att den skär kurvan 8 rm vid π 4, 6, ṁ 9, kg/s och η, 84 k Axeleffekten kan beräknas enligt η is π κ κ 6,7, 34 4,6,84,4,4 369 kw Svar: Axeleffekten blir,4 MW

4 ilaga 4 od:

5 5. Ånga 5 C och bar används för att driva ångturbin. rycket efter ångturbinen är,5 bar. i reglerar ned ångflödet till hälften av det ångflöde som vi har vid effekt. Antag att tubinverkningsgraden är oförändrad. (se bilagor 5-8) Hur förändras axeleffekten vid: a) artialreglering b) stryreglering Lösningsförslag För ångturbiner gäller m m η (otalt 4) C v Fall A, artialreglering Eftersom ångdata inte förändras vid artialreglering ger en halvering av massflödet halva axeleffekten. A, 5 A A,5 η η,5 Fall, stryreglering Nu ska vi sänka masslödet till hälften. Det innebär att ångdata till turbinen förändras. Effekten vid stryreglering i förhållande till effekt kan tecknas enligt:,,, 5,,5 η η i behöver få tag å entalierna., i,, Stryregleringen sänker trycket till turbinen. urbinkonstanten kan dock anses oförändrad. emeraturen kan anses aroximativt oförändrad över stryningen, då entalin bevaras vid en stryning. Egentligen ändras temeraturen några grader, åverkar slutresultatet marginellt i detta exemel. id oförändrad temeratur har vi att massflödet följer sambandet:,5,,,5,5,5,5 4,5 ( 4,5) +,5,,5,, bar

6 Enklast får vi fram entalierna från Molliermet. id last är inloet 5 C och bar. I met kan vi avläsa entalin till 346 kj/kg. Går vi rakt ner från den unkten till,5 bar kan man avläsa 57 kj/kg. id stryning ändras inte entalin, dvs vi har 346 kj/kg även efter stryningen till bar, men enligt beräkning ovan är trycket bar. Så vi går lodrätt ned från den unkten ned till,5 bar vilket nu blir 7 kj/kg. (se bilaga 5),5 i,, ( 346 7), ,43, 43 Svar: id artialreglering till halva massflödet sjunker effekten till 5% av effekt och vid stryreglering sjunker den till 43% av effekt. Alternativ metod att ta fram entalierna m.h.a. interolering i ångtabellerna. För fallet utan stryning kan vi direkt avläsa i tabell att vid 5 C och bar har vi entalin i, 3468 kj/kg och entroins s, 7,437 kj/kg. ibehållen entroi vid,5 bar är i fuktiga området, vilket innebär att vi interolerar mellan gas och vätska i bilaga 6: ( s, s f )( ig i f ) ( 7,437,9)( 645,9 34,5) is, i f + 34,5 + s s 7,5939,9 g f 588 kj / kg id stryning behålls entalin över stryningen, vilket innebär att entroin vid bar kan interoleras mellan tabellvärden för 4 C och 5 C vid, Ma: (bilaga 8) ( i i )( s s ) ( )( 7,76 7,465) 4 5 4, s4 + 7,465+ i i s 5 4 7,7483 kj / kg ibehållen entroi vid,5 bar ger efter interolering mellan tabellvärden för C och 5 C vid,5 Ma följande entali: (bilaga 7) ( s, s )( i5 i ) ( 7,7483 7,6947)( 78 68) is, i s s 7,94 7, Förhållandet mellan axeleffekterna blir då:,5 i i,, ( ), ,43 73 kj / kg

7 ilaga 5 od:

8 6. En enkel gasturbinrocess har komletterats med mellankylare och värmeväxlare. Mellankylningen, som delar komressionen i två steg med lika tryckförhållande, återger luften dess inlostemeratur 88. ärmeväxlaren har temeraturverkningsgraden 75%, rocessens tryckförhållande är 9, brännkammartemeraturen, komressorverkningsgraden är 84% för båda stegen och turbinverkningsgraden 87%. estäm rocessens termiska verkningsgrad. (κ,4) (otalt 5) Lösningsförslag: Ur texten får vi att: π π 9 π π π M X 7 omressorerna: π π 9 3 κ κ + π η ,84,4,4 44 ( ) ( 44 88) m c urbinen: κ,4, ,87 9 κ η π 654 c c c ( 6 7 ) ( ) ärmeväxlaren: η ( ),75 ( ) Q c c c rännkammaren: ( 6 5) ( ) rocessens verkningsgrad: η tot Q axel Q % Svar: rocessens verkningsgrad är 38%