B1 Vatten strömmar i ett rör som är 100 m långt och har en diameter på 50 mm. Rörets ytråhet, e, är mm. Om tryckfallet i röret inte får

Relevanta dokument
Vätskans densitet är 770 kg/m 3 och flödet kan antas vara laminärt.


PTG 2015 Övning 4. Problem 1

Magnus Persson och Linus Zhang Teknisk Vattenresurslära LTH DUGGA 2/TENTAMEN Vatten, VVR145 7 MAJ 2009, 08:00-10:30 (Dugga), 08:00-13:00 (Tentamen)

TENTAMEN I MMVA01 TERMODYNAMIK MED STRÖMNINGSLÄRA, tisdag 23 oktober 2012, kl

HYDRAULIK (ej hydrostatik) Sammanfattning

- Rörfriktionskoefficient d - Diameter (m) g gravitation (9.82 m/s 2 ) 2 (Tryckform - Pa) (Total rörfriktionsförlust (m))

Om-Tentamen Inledande kurs i energiteknik 7,5hp. Lösningsförslag. Tid: , Kl Plats: Östra paviljongerna

50p. Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:

P1. I en cylinder med lättrörlig(friktionsfri) men tätslutande kolv finns(torr) luft vid trycket 105 kpa, temperaturen 300 K och volymen 1.40 m 3.

Energilagring i ackumulatortank Energilagringsteknik 7,5 hp Tillämpad fysik och elektronik Umeå universitet

Tentamen, Termodynamik och ytkemi, KFKA01,

Specifik ångbildningsentalpi (kj/kg) p. (bar)

DELPROV 2/TENTAMEN STRÖMNINGSLÄRA FÖR W, VVR OKTOBER 2003, 08:00-11:00 (Delprov), 08:00-13:00 (Tentamen)

Lösningsförslag Tentamen Inledande kurs i energiteknik 7,5hp

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Tillämpad mekanik Göteborg. TME055 Strömningsmekanik

Energi- och processtekniker EPP14

Energiteknik I Energiteknik Provmoment: Tentamen Ladokkod: 41K02B/41ET07 Tentamen ges för: En1, Bt1, Pu2, Pu3. 7,5 högskolepoäng

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Fredagen den 13 april 2007 kl 8:30-12:30 i V. Man får svara på svenska eller engelska!

Magnus Persson, Linus Zhang Teknisk Vattenresurslära LTH TENTAMEN Vatten VVR145 4 maj 2012, 8:00-10:30 (del 2) 8-13:00 (del 1+2)

1 Dimensionsanalys och π-satsen.

Tentamen Optik, FYSA11,

Wilma kommer ut från sitt luftkonditionerade hotellrum bildas genast kondens (imma) på hennes glasögon. Uppskatta

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?

TYP-TENTAMEN I TURBOMASKINERNAS TEORI

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Lördagen den 20 december 2008 kl 8:30-13:30 i V. Examinator: Docent Louise Olsson

Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, Beta, kalkylator i fickformat, samt en egenhändigt skriven A4- sida med valfritt innehåll.

Lektion 5: Innehåll. Bernoullis ekvation. c 5MT007: Lektion 5 p. 1

Problem Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november Givet:

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 1 IEI Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 1

Rättningstiden är i normalfall tre veckor, annars är det detta datum som gäller:

a) Vi kan betrakta luften som ideal gas, så vi kan använda allmänna gaslagen: PV = mrt

Lösningsförslag v1.1. Högskolan i Skövde (SK) Svensk version Tentamen i matematik

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

Lösningar/svar till tentamen i MTM113 Kontinuumsmekanik Datum:

TENTAMEN STRÖMNINGSLÄRA FÖR W, VVR120 8 JANUARI 2005, 08:00-13:00

Lösningar/svar till tentamen i MTM119 Hydromekanik Datum:

Fysiktävlingen Lösningsförslag. Uppgift 1. Vi får anta att kinetisk energi övergår i lägesenergi, och att tyngdpunkten lyftes 6,5 m.

Energitransport i biologiska system

HYDRAULIK Grundläggande ekvationer I

Tentamen i teknisk termodynamik (1FA527)

MMVA01 Termodynamik med strömningslära Exempel på tentamensuppgifter

Innan du tittar på svaren och på kommentarerna kolla följande:

Inlämningsuppgift 2. Figur 2.2

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

-rörböj med utloppsmunstycke,

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 10 januari 2017

HYDRAULIK Grundläggande ekvationer I

MITTHÖGSKOLAN, Härnösand

Övningstenta Svar och anvisningar. Uppgift 1. a) Hastigheten v(t) får vi genom att integrera: v(t) = a(t)dt

Givet: ṁ w = 4.50 kg/s; T 1 = 20.0 C; T 2 = 70.0 C; Voil = 10.0 dm 3 /s; T 3 = 170 C; Q out = 11.0 kw.

Tentamen: Lösningsförslag

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Fredagen den 31 augusti 2007 kl 8:30-12:30 i M. Man får svara på svenska eller engelska!

1. Det totala tryckfallet från pumpens utlopp, via rörledningen och alla komponenterna tillbaks till pumpens inlopp ges av. p = d

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM090) kl i V

Lösningar/svar till tentamen i MTM119/052 Hydromekanik Datum:

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 6 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 6. strömningslära, miniräknare.

Räkneövning/Exempel på tentafrågor

9.1 Mer om differentialekvationer

HYDRAULIK Grundläggande begrepp I

MV0192. Deltentamen i markfysik

PTG 2015 Övning 5. Problem 1

FÖRSLAG PÅ ATT ÖKA PRODUKTIONEN OCH SÄNKA ENERGI FÖRBRUKNINGEN I BANDUGNSVERKET

Tentamen KFKA05, 26 oktober 2016

Tentamen i Värmetransporter (4A1601)

TENTAMEN I TURBOMASKINERNAS TEORI

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Föreläsning 2 1. Till varje punkt i rummet tilldelas en vektor. ( ) = T ( x, y, z,t) ( ) = v x

ÖVN 2 - DIFFERENTIALEKVATIONER OCH TRANSFORMMETODER - SF1683. Inofficiella mål

Lösningar/svar till tentamen i MTM119 Hydromekanik Datum:

ENDIMENSIONELL ANALYS DELKURS A3/B kl HJÄLPMEDEL. Lösningarna skall vara försedda med ordentliga motiveringar.

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

Föreläsning 14: Exempel på randvärdesproblem. LU-faktorisering för att lösa linjära ekvationssystem.

Samtliga deluppgifter i denna uppgift använder följande differentialekvation. Deluppgift a görs för hand

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

HF0021 TEN2. Program: Strömberg. Examinator: Datum: Tid: :15-12:15. , linjal, gradskiva. Lycka till! Poäng

Om α är vinkeln från dörröppningens mitt till första minimipunkten gäller. m x = 3,34 m

Transportfenomen i människokroppen

1.6 Castiglianos 2:a Sats och Minsta Arbetets Princip

BESTÄMNING AV C P /C V FÖR LUFT

0,22 m. 45 cm. 56 cm. 153 cm 115 cm. 204 cm. 52 cm. 38 cm. 93 cm 22 cm. 140 cm 93 cm. 325 cm

Reglerteknik 3. Kapitel 7. Köp bok och övningshäfte på kårbokhandeln. William Sandqvist

Innehållsförteckning

undanträngda luften vilket motsvarar Flyft kraft skall först användas för att lyfta samma volym helium samt ballongens tyngd.

2-52: Blodtrycket är övertryck (gage pressure).

Kap 12 termodynamiska tillståndsrelationer

TNA004 Analys II Tentamen Lösningsskisser

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

Tentamen i El- och vågrörelselära,

ENDIMENSIONELL ANALYS A3/B kl INGA HJÄLPMEDEL. Lösningarna ska vara försedda med ordentliga motiveringar. lim

MITTHÖGSKOLAN, Härnösand

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM090) kl i V

Övning 1 FEM för Ingenjörstillämpningar Rickard Shen

mg F B cos θ + A y = 0 (1) A x F B sin θ = 0 (2) F B = mg(l 2 + l 3 ) l 2 cos θ

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

Poissons ekvation och potentialteori Mats Persson

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

Transkript:

B1 Vatten strömmar i ett rör som är 100 m långt och har en diameter å 50 mm. Rörets ytråhet, e, är 0.01 mm. Om tryckallet i röret inte år överstiga 50 kpa, vad är då den högst tillåtna vattenhastigheten? Vattnets temeratur kan antas vara 5 C. (8)

Lösning B1: Givet: P 1 -P = 50 kpa L = 100 m = 50 mm = 0.05 m Bernouills med örluster: v1 v gy1 P1 gy P P y y, v v v 1 1 P P P 1 L P v L P1 P v v Både v och ( P1 P) L 6 99 10 Pa s (1) är okända och beroende av varandra genom Re-talet. kan ås som unktion av Re-talet och e/ i ig 14.1 Materialdata ör vatten vid 98 K: = 998. kg/m Vi måste iterera ör att lösa hastigheten: Gissa hastigeten, v Beräkna Re Få ram Beräkna hastigheten, v ur (1) e 0.01 0.0006 50 Gissa v=1 m/s v 998.10.05 Re = 5060 6 9910 rom ig 14.1 0.0055 ( P P ) 0.055010 L 0.0055100998. 1 v 1.51

Gissa v=1.51 m/s v 998.1.510.05 Re = 75900 6 9910 rom ig 14.1 0.005 ( P P ) 0.055010 L 0.0051100998. 1 v 1.55 m/s Gissa v=1.55 m/s v 998.1.550.05 Re = 77900 6 9910 rom ig 14.1 0.005 ( P P ) 0.055010 L 0.005100998. 1 v 1.55 m/s OK! Hastigheten år inte överstiga 1.55 m/s

B En industri har behov av varmvatten (85 C ) med lödet m /h. Man lanerar att använda en gammal avlagd tubvärmeväxlare där de cylindriska tuberna har en innerdiameter av 8 mm. Hur lång tubvärmeväxlare behövs ör att värma vatten rån 15 C till 85 C? Antag att man kan värma med ånga å utsidan av tuben, så att innerytan av tuben hålls vid 90 C. i T y T 0 L T L

Lösning B. i T s T 0 L T L Värmebalans över luidelement Δx ger enligt (19-60): TL dt L T T T 0 s 0 h vc 4 i dx 0 T ln T L 0 T s T s h vc 4L i 0 (1) Vi söker h mha korrelation. Flöde inuti rör. Ta reda å om lödet är laminärt eller turbulent. Använd data vid bulkmedeltemeraturen, dvs T0 TL T medelilm 50 C ρ = 987,7 kg/m μ = 565 10-6 Pas v Q4i Re 541 > 00 dvs lödet är turbulent. i Q = m /h = /600 m /s ittus och Boelters korrelation (0-6) används om villkoren är uyllda. Nu h k n 0,0Re 0,8 Pr () 1. n = 0,4 etersom vattnet värms. Vi använder T medelilm

T0 TL Ts T medelilm 70 C ρ = 977,5 kg/m μ = 41 10-6 Pas v Q4i. Re 44165 > 10 4 OK! 4. Pr (70 C) =,785 OK! 5. L/ > 60 kollas i slutet. i Med k =0,6655W/(mK) och övriga data som tidigare ger ekv (): h =156 W/(m K) insatt i (1) ger detta: L=16, m Kontrollera L/=16,/0,08 = 48 OK! Svar: Tuberna i värmeväxlaren behöver ha en längd av 16, meter

B Tio stycken malkulor av natalen laceras i en garderob, med volymen m, där kläder skall örvaras. Garderoben är luttät och örsedd med en läkt som ser till att luten omblandas väl. Hur lång tid tar det rån att kulorna lacerats i garderoben tills malen dör? En malkula har diametern 4 cm och malen dör vid en natalenkoncentration å 0.05 mol/m. I garderoben råder atmosärstryck och temeraturen i garderoben är 5 C. Vid dessa örhållanden är mättnadstrycket ör natalen 670 Pa och värmeöveröringstalet 4 W/m K. (OBS! Hänsyn måste tas till att natalenkoncentrationen i garderoben ökar) (10)

Lösning B: Givet: V m C A, mal, död * A 0.05 mol/m T 5C P 1015 Pa R 8.14 J/mol,K h 670 Pa 4 W/m, K d 4 cm = 0.04 m Sökt: Hur lång tid det tar tills malen dör Sätt u instationär balans över garderoben: Natalenkoncentrationens ändring i tiden: dca mol dt m s Koncentrationsökning ågrund av konvektion rån ytan av 10 särer: N 10 4 kc ( CA, s CA) 10 d A r mol m mol V V m sm m s dc kc ( CA, s CA) 10 d A dt V Skriv om ekvationen: dca kc 10 d ( C C ) V A, s A CA, mal, dör tmal, dör dca kc 10 d Integrera C mellan 0 och C och t mellan 0 och t A A, mal, dör mal, dör ( C C ) V 0 A, s A 0 k ln( C ) t CA, mal, dör A, s CA 0 V dt c dt 10 d t, mal, dör As, mal, dör ln (1) kc 10 d CA, s CA, mal, dör C V För att beräkna (1) krävs k c som kan ås genom Chilton-Colburn och C A,s som kan beräknas med hjäl av mättnadstrycket.

Chilton-Colburn (8-61): h v c Pr Sc / c / h Pr kc c Sc Sc Pr AB / / h AB kc c Vi behöver materialdata ör lut vid 5C : 1.1854 kg/m c k v 1006.4 J/kg,K 5.18910 m /s Ur aendix J ås diusiviteten ör natalen i lut: AB 0.619 1015 6 6.109 10 m /s / 6 h AB 4 6.10910 kc 0.01 m/s 5 c 1.18541006.4.18910 / C ås ur gaslagen: As, * A 670 C As, 0. 70 mol/m RT 8.1498 Sätt in allt i (1): t V C 0.70 ln ln 100 s = 16.7 min 10 0.0110 0.04 0.70 0.05 As, mal, dör kc d CA, s CA, mal, dör

B4 Ärtor ska djurysas in i en luidbäddrys. I rysen håller luten så hög hastighet att ärtorna svävar och å så sätt ryses varje ärta individuellt, istället ör att de ryser iho i en stor klum. a) Beräkna luthastigheten som krävs ör luidbäddrysning av ärtor med diametern 6 mm. b) Om man antar att en ärta är ryst och har en homogen temeratur av -1,0 C när de kommer in i luidbädd rysen, hur lång tid tar det då innan ärtan har en temeratur av -18 C i centrum och då är djuryst? Följande antaganden kan göras: Luten håller - C. För en ryst ärta gäller: ρ = 980 kg/m k = 0,8 W/m,K C =,0 kj/kg,k (10)

B4 Lösning Givet: = 6 10 - mm T lut = - C ρ = 980 kg/m k = 0,8 W/mK C =,0 kj/kgk För lut har vi då: ρ = 1,41 kg/m μ = 1,5991 10-5 Pas k =,69 10 - W/mK Pr = 0,7 a) Ärtan svävar alltså är kraterna å ärtan i balans. Kratbalans å ärtan: Fm Fl F g = F m + F l, vilket ger: Ekvationssystem med: 4 s l g v lc 1/ och diagram 1.4 i boken Fg v 4(980 1,41)9,8 0,006 m / s 1,41C Gissa C = ger v = 5, m/s ger Re = 766 Nytt C = 0,4 = 11,66 m/s Re = 6184 C = 0,4 = 11,7 m/s Re = 6184 vs C = ca 0,4 och v = ca 11,7 => Re = 6184

b) Ärtan är genomrusen med temeraturen -1,0 C. Hur lång tid tar det innan den har nått -18 C i centrum? => Icke-stationär värmeledning! hv / A hr Bi k k? Vi behöver h som ås ur korrelation (orced convection, external low, single sheres). Använd igur 0.11 eller uttryck 0-5 i boken. Ur gra 0.11: Re = 6184 ger Nu = 58 Nu h k lut h 0,006,69 10 58, vilket ger h = 17 W/m K (Om 0-5 används ås h = 18 W/m K, antag att μ /μ s =1) 17 0,00 Bi 0,7 alltså använder vi diagramlösning. 0,80 iagram F. ör särer: ( 18) Y 0,7 ( 1) t 0,8 t X => X=0,85 => t=19s x 1 980 10 0, 00 n = 0 (centrum) k m hx 1 0,8 1, 17 0,00 Svar: Lutens hastighet ska vara 1 m/s och det tar 19 sek att kyla ärtan till -18 C i centrum rån det att den är genomrusen.