Industriell energihushållning Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen 41N11C TGENE13h 7,5 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: 2016-03-16 Tid: 9:00-13:00 Hjälpmedel: Alvarez. Formler och Tabeller Räknare och linjal Totalt antal poäng på tentamen: För att få respektive betyg krävs: 0-19p U, 20-25p betyg 3, 26-31p betyg 4, 32-40p betyg 5 Allmänna anvisningar: Det material Du lämnar in för rättning ska vara väl läsligt och förståeligt. Ifall värden läses av ur diagram eller tabeller ska detta noteras i beräkningen och synligt markeras i bifogade diagram eller bilagor. Nästkommande tentamenstillfälle: vecka 34 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! Ansvarig lärare: Päivi Ylitervo Telefonnummer: 033-435 4643, eller 0733-142569
1. Beskriv funktionen hos en stigfilmsindunstare. Komplettera även beskrivningen med en skiss på en stigfilmsindunstare. (2p) 2. Vid torkning avlägsnas fukt från ett godsmaterial med hjälp av värme i syfte att erhålla ett torrare material. Fukt från godsmaterialet förångas och transporteras ut ur en konvektiv tork med torkluften. Fukten (vattnet) i materialet kan antingen vara bunden eller obunden förklara skillnaden mellan obundet och bundet vatten. (2p) 3. Elcertifikat har funnits i Sverige sedan 2003, förklara begreppet elcertifikat. Vilken funktion har elcertifikaten? Vilka kan erhålla elcertifikat? Hur fungerar handeln med elcertifikat? (3p) 3. Varm luft ska kylas ner genom att vatten sprayas ut i luften. Vattnet kommer att förångas snabbt i den varma luften, energin för förångningen tas från den varma luften som därmed kyls av. Totalt 4500 m 3 varm fuktig luft/h av temperaturen 240 C innehållande 0,03 kg vatten/kg torr luft ska kylas ner. Anta att den fuktiga luftens densitet är 0,636 kg torr luft/m 3 fuktig luft och att värmekapaciteten för vattenångan är konstant. Kylningen erhålls genom att 170 kg vatten/h av temperaturen 21 C sprayas in i den varma luften. Beräkna den slutgiltiga lufttemperaturen och mättnadstemperaturen för den avkylda luften. (6 p) 2
4. En enkeleffekts indunstare används för att koncentrera en 6 vikt% kalciumkloridlösning till 32 vikt%. Inflödet (F) kalciumkloridlösning är 170 kg/h och förvärms med hjälp av den avgående ångan från effekten, enligt figuren nedan. Strömmen värms från 15 C till en temperatur som är 10 C lägre än temperaturen på den utgående koncentrerade lösningens temperatur. Indunstaren jobbar vid atmosfärstryck och värms med ånga av trycket 2,5 bar. Kokpunktsförhöjningen för kalciumkloridlösningarna kan uppskattas via formeln: β = 31,25 x Lösningarnas värmekapacitet kan sättas lika med vattnets värmekapacitet. Indunstarens skenbara värmegenomgångstal är 6250 W/m 2 C. Ångan i strömmen V 2 kan anses vara mättad när den går in i förvärmaren och lämnar den som mättad vätska. Delningspunkt V V 1 S K L, x L V 2 Förvärmare V 2 F, x F Beräkna följande: a) Erforderlig mängd färskånga (kg/h), S som behöver tillföras till indunstaren? (4p) b) Hur mycket ånga (kg/h) som kan användas för andra ändamål avgår från indunstaren, V 1? (4p) c) Den erforderliga värmeytan (m 2 ) i indunstaren? (4p) F, x F 3
5. En tvåstegs torkanläggning (se skiss nedan) används för att torka ett gods från en fuktkvot på 3,4 till en fuktkvot på 0,50. Godsflödet in i torkanläggningen är 1,5 ton fuktigt gods/h. Torkluften som tas in i torkanläggningen har temperaturen 18 ºC och en relativ fuktighet på 50%. Torkluftens temperatur efter förvärmningen är 130 ºC (efter varje förvärmare (2 och 4)). Utgående luft från första steget (första torken) håller en temperatur på 41 ºC och en relativ fuktighet på 60% medan luften efter andra steget (andra torken) håller en temperatur på 45º C och en relativ fuktighet på 70%. Bestäm specifik luftförbrukning och specifikt värmebehov för torkanläggningen. Beräkna även luftförbrukningen (kg torr luft/h) och förbrukad värmeeffekt (kw) i torkanläggningen. (10p) 1 2 3 4 5 Torkluft Tork 1 Tork 2 Torkgods 4
6. Till en destillationskolonn tillförs 8,0 kmol/h av en blandning som innehåller 40 mol% bensen och 60 mol% toluen (ideal blandning). Produkten, D, som fås ut efter kondensorn innehåller 96 mol% bensen medan bottenuttaget, W, innehåller 10 mol% bensen. Molflödet för ångströmmen, V, från toppen av kolonnen, är 6,5 kmol/h. En del av produkten från kondensorn återförs tillbaka till kolonnen, ström (R) medan resten tas ut som destillat (D). I kondensorn kondenseras all ånga till vätska. Kolonnen kan anses vara välisolerad. Beräkna hur mycket värme som måste tillföras och bortföras (kondensor) destillationskolonnen för att åstadkomma separationen. Processens arbetstryck är 1 bar. Ångan som avgår från kolonnens topp och dess kondensat kan anses vara mättat. (5p) Data: Bensen Toluen Värmekapacitet(l) 189,5 kj/kmol ºC 156,4 kj/kmol ºC Blandningens ångbildningsvärme kan anses vara konstant vid 31 700 kj/kmol. Ström Temperatur F 92 ºC Mättad vätska D 81 ºC Mättad vätska W 105 ºC Mättad vätska V 83 ºC Mättad ånga 5
6
7
8