1. No category

Energiteknik för
maskiningenjörer
Provmoment:
Ladokkod:
Tentamen ges för:
7,5 högskolepoäng
Tentamen
41P08M
Pu3
Namn:
------------------------------------------------------------------------------------------------------Personnummer:
------------------------------------------------------------------------------------------Tentamensdatum:
Tid:
Måndag 1 juni 2015
9.00–13.00
Hjälpmedel:
Valfri miniräknare
Formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller(S O Elovsson och H Alvarez,
Studentlitteratur).
Valfri Formelsamling i matte och fysik
Totalt antal poäng på tentamen:
50p
43 betyg 5, 34 betyg 4, 25 betyg 3
Allmänna anvisningar:
I frågorna (1-7) där det står ”endast svar” rättas bara svaret och beräkningarna behöver inte
redovisas.
För frågorna 8-10 var noga med att redovisa arbetsgången vid beräkningar och problem samt
motivera eventuella antaganden/tabellvärden. Om du använder diagrammet för att hitta värde,
måste du visa alla punkter och linjer i diagrammet och bifoga det till tentamen.
Rättningstiden är i normalfall tre veckor.
Viktigt! Glöm inte att skriva namn på alla blad du lämnar in.
Lycka till!
OBS! Hela tentamens dokument ska lämnas in.
Ansvarig lärare:
Telefonnummer:
Kamran Rousta
033-4354644, 0732300861
1- Beräkna totala värme tillförs till 25 kg vatten vid 10 bar och 100 ˚C för att blir ånga med
temperaturen 250 ˚C i ett oförändrat tryck process. ”endast svar” (2p)
2- En fläkt förbrukar 6 kW för att transportera 14400 m3/h med en totaltrycksökning av
900Pa. Beräkna fläktens totala verkningsgrad. ”endast svar” (2p)
3- Bestäm minimum trycket vid pumpens sugsida när pumpar vatten med temperaturen 80˚C
för att undvika kavitation? ”endast svar” (1p)
4- I en centrifugalpump, varvtalet fördubblas. Hur många gånger ökar pumpens effekt om
verkningsgraden är konstant? ”endast svar” (1p)
5- Beräkna maximum geodetisk sughöjd for en kondensatpump som har NPSH-värdet 3 mvp
vid aktuellt volymflöde och sugförlusten 4 mvp. ”endast svar” (2p)
6- 8 m3 luft av 50 ˚C och atmosfärstryck skall transporteras. Trycket vid fläktens inlopp är
2500 Pa undertryck och temperturen är 30 ˚C. Anta atmosfärstryck som 1 bar. ”endast
svar” (2p)
7- Beräkna summan av motståndskoefficienter i ett rörledning med diameter 800 mm och
total längden 100 meter och rörfriktionskoefficient som 0,085. Volymflödet i röret är 3600
m3/h och totala tryck förlust i rörledningen är 226 kPa. Anta densitet 1000kg/m3. ”endast
svar” (3p)
8- Värmeöverföring (10p)
En varmvattenledning av stål som har väggtjockleken 5 mm och innerdiametern 160 mm
ska isoleras. Varmvattens temperatur är 80 ˚C och temperaturen för omgivningen är 20˚C.
Det finns två alternativer från två ingenjörer för isoleringen för att minska värmeförlusten
per meter rör längd:
a) Utan isolering
b) Att använda 20 mm isolerings material som har värmekonduktivitet 0,80 W/(m.K).
Vilket alternativ väljer du? Motivera svaret med beräkningar.
Försumma strålning och anta värmekonduktivitet för stål 80W/(m.K), värmeövergångstal
för vatten 800 W/(m2.K) och värmeövergångstal för omgivningen 8 W/(m2.K).
9- Värmeväxlare (12p)
En värmeväxlare används för att kondensera ånga med specifik ånghalt 0,85 vid trycket 0,08
bar. Kylmediet är 57 kg/s vatten (värmekapacitet är 4,18 kJ/(kg.K)) med inloppstemperatur
20 oC. Värmeöverförande ytan för värmeväxlare är 300 m2 och det har
värmegenomgångskoefficient, k=1980 W/(m2.K).
a) Beräkna överförda värmeflödet (värmeeffekten av värmeväxlaren, P).
(5p)
b) Beräkna utloppstemperaturen för kylvatten och rita temperatur-längd diagram för
den kondensorn och visa alla temperaturerer.
(2+1p)
c) Hur många ton ånga kondenseras per timme?
(2p)
d) Om man använder en ”shell-and-tube” värmeväxlare med effektivt länd 3,8 m, hur
många ”tube” (rör) med diameter 50 mm behövs?
(2p)
10- Pump (15p)
En centrifugalpump har diagram (1) och arbetar med 800 r/min. Det ska kopplas till ett
rörsystem för att pumpa vatten från reservoar A till B. Rörsystemet har följande information:
Statisk uppfordringshöjd 4 m, total rörlängd 100 m, rördiameter 500 mm, total
motstånkoefficienten 5 och rörfriktionskoefficenten 0,050.
a) Rita systemkarakteristika kurva i diagram (1) och bestäm volymflöde och
uppfordringshöjden vid driftpunkten samt pumpens effekt.
(6+2p)
b) Vad blir pumpens effekt om varvtalet ändras till 600 r/min? (3p)
c) En likadan pump (både har varvtalet 800 r/min) skall parallellkopplas till samma
rörledning. Bestäm volymflöde och uppfordringshöjden vid driftpunkten i detta fall.
(4p)
Anta densitet av vatten 1000 kg/ m3.
Formelblad
VVX:
NTU =
kA
kA
=
 c p ) min
C min (m
Pmax = Cmin ⋅ (tv1 − tk1 )
ε=
P
Pmax
P, Värmeeffekt av värmeväxlare vid
temperatur ökning eller minskning i
medium
•
Pk = mk ⋅ ck ⋅ (tk 2 − tk1 )
•
Pv = mv ⋅ cv ⋅ (tv1 − tv 2 )
•
P = Pk = Pv = Q
P, Värmeeffekt av värmeväxlare vid
kondensation eller förångning av
medium
•
P = m⋅ ∆i
Bernoullis ekvation:
c12
c22
P1 + ρgh1 + ρ + ∆Ppump = P2 + ρgh2 + ρ + ∆Pf 12
2
2
NPSH :
hs max . =
∆p fs
Pa På
−
− NPSH erf −
ρg ρg
ρg
Värmeöverföring:
Värme resistens för strålning:
Cs=5,67. 10-8 [W/(m2K4) ]
Rstrål . =
α strål . = ε res ⋅ C s ⋅ (T1 + T2 )(T1 + T2 )
2
2
Värme resistens av cylindriska skikt:
Rled .skikt =
Värme resistens av cylindriska:
Rled .cyl .
1
Aα strål .
δ
A⋅λ
r
ln( 2 )
r1
=
2π ⋅ L ⋅ λ
Värme resistens för konvektion:
Rkonv =
1
Aα konv.
Värme resistens nätverk:
Parallell:
Serie:
1
1
1
= +
Rtot R1 R2
Rtot = R1 + R2
Värmeflöde:
P=
∆T
Rtot
Fläktar:
•
•
V = V1⋅
T pa1
⋅
T1 pa
ρ = ρ0 ⋅
T0 pa
⋅
T pa0