ENE-59.4101, TEOLLISUUDEN ENERGIATEKNIIKAN PERUSTEET
Laskuharjoitus 2
5.10.2015
Tehtävä 4 on palautettava tehtävä. Palautus viimeistään seuraavana laskuharjoituspäivänä
kello 10.00 mennessä. Tehtävän voi palauttaa joko palautuslaatikkoon K1 rakennuksessa
huoneiden 318 ja 342 välissä tai sen voi antaa suoraan assarille laskuharjoituksissa. Seuraava
harjoitustilaisuus on maanantaina 12.10.
Tehtävä 1
Puhaltimen kokonaisilmavirta on ollut 2,0 m3/s, pyörimisnopeus 1000 rpm ja akseliteho 3,0 kW.
Prosessimuutoksen jälkeen kokonaisilmavirta muuttuu 2,5 m3/s:iin.
a) Mikä on puhaltimen uusi pyörimisnopeus?
b) Mikä on puhaltimen uusi tehontarve akselilla?
c) Kuinka paljon ilma lämpenee puhaltimessa alkuperäisessä tilanteessa?
Ilman ominaislämpökapasiteetti on 1,0 kJ/kgK ja tiheys 1,2 kg/m3.
Tehtävä 2
Puunjalostustehtaan eräs prosessi vaatii jatkuvasti raakavettä 0,95 m3/s. Pumppaus on hoidettu pumpulla,
jonka ominais- ja hyötysuhdekäyrä noudattaa taulukon 1 pisteitä. Putkiston aiheuttama painehäviökorkeus
on 5,0 m, kun raakaveden tilavuusvirta 𝑉̇ = 1,4 m3/s. Pumpun staattinen nostokorkeus on 5,0 m.
a) Prosessin kapasiteetin kasvun vuoksi joudutaan myös raakaveden pumppausmäärää
lisäämään. Asia hoidetaan asentamalla vanhan pumpun rinnalle toinen samanlainen
pumppu. Mikä on uuden pumppusysteemin toimintapiste?
b) Mikä on pumppusysteemin toimintapiste, jos pumput asennetaan sarjaan?
Taulukko 1. Pisteitä tehtävän 2 pumpun ominais- ja hyötysuhdekäyrältä.
Tehtävä 3
Kaksi sarjaan kytkettyä identtistä keskipakopumppua pumppaa vettä alemmasta säiliöstä ylempään.
Säiliöiden nestepintojen korkeusero on 12 m. Alemmassa säiliössä vallitsee 50 kPa ylipaine ja ylemmässä 5
kPa ylipaine. Putkiston painehäviökorkeus on 6,0 m. Yhden pumpun käyttämä sähköteho on 1,8 kW.
Pumppujen isentrooppinen hyötysuhde tehtävän tilanteessa on 0,86 ja moottorien hyötysuhde on 0,88.
Kuinka paljon pumppujen ottama kokonaissähköteho muuttuu, mikäli ylempi säiliö muutettaisiin
avoimeksi? Pumppujen hyötysuhteet voidaan olettaa samoiksi kummassakin tilanteessa.
Tehtävä 4 *
Erään puhaltimen ominaiskäyrä noudattaa taulukon 2 pisteitä. Puhallinta käytetään järjestelmässä, jossa
haluttu ilmavirta on 5,0 m3/s, jolloin virtaussysteemin kitka- ja kertavastusten summa on 1900 Pa eikä
staattista paine-eroa ole. Ilman tiheys ρ = 1,19 kg/m3. Paljonko puhaltimen moottorin on tuotettava
akselitehoa, jos
a) ilmavirtauksen painetta alennetaan kuristamalla?
b) käyttömoottorin pyörimisnopeutta pienennetään?
c) käyttömoottorin pyörimisnopeus pidetään samana, mutta käytetään virtauskytkintä (kuva 1),
joka säätää ilman virtausmäärän halutuksi?
M
n1
n2
Puhallin
Kuva 1 Virtauskytkin tehtävän 4 c-kohtaan
Virtauskytkimen öljymäärä säädetään sopivan jättämän aikaansaamiseksi, jolloin kytkimeltä puhaltimelle
lähtevä pyörimisnopeus on alhaisempi kuin moottorin pyörimisnopeus. Momentti virtauskytkimen yli pysyy
vakiona.
Taulukko 2. Pisteitä tehtävää 4 varten