Energiteknik 1 180528

Energiteknik I

Energiteknik

7,5 högskolepoäng

Provmoment: Tentamen Ladokkod: 41K02B/41ET07

Tentamen ges för: En1, Bt1, Pu2, Pu3

Tentamensdatum: 2018-05-28

Tid: 14.00-18.00

Hjälpmedel: Valfri miniräknare, formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller (S O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur), valfri formelsamling i matte och fysik, valfritt lexikon, linjal

Totalt antal poäng på tentamen: 50p För att få respektive betyg krävs:

Allmänna anvisningar: Tentamen har 2 delar. Del (1) som har 9 frågor och det är flervalsfrågor. Det finns 4 alternative för varje fråga men en av dem är rätt svar. Du måste välja bara en av dem fyra valen och kryssa på svarspappret. Om du väljer fel eller mer än ett val då kommer du att få den minus poäng som står vid frågan. Lägsta totalsumma för Del (1) i tentamen är 0 poäng och bara svarspappret rättas för denna del.

Del (2) har 3 uppgifter som ni måste redovisa beräkningar med hjälp av formler och figurer. Läs noga igenom frågorna och följ anvisningarna i uppgifterna. 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.

Nästkommande tentamenstillfälle:

Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, till detta tillkommer upp till 5 arbetsdagar för administration. Annars är det detta datum som gäller:

Viktigt! Glöm inte att skriva anonymitetskod på alla blad du lämnar in! Lycka Till!

Ansvarig lärare: Telefonnummer:

Anonymitetskod: __________________________

2

Del (1); Frågor 1-9; (18p) (-8,5p)

OBS! Bara svarspappret rättas i Del (1).

För varje fråga vid Del(1), de finns 4 alternativ som bara ett alternativ är rätt

svar. Välja den och kryssa på svarspappret. Om du väljer fel eller mer än ett

val då kommer du att få den minus poäng som står vid frågan. Minus poängen

bara räknas för Del (1). Titta på exempel nedan:

OBS! Bara svarspappret rättas i Del (1).

Exempel: Vad är din lärares namn i Energiteknik I? (2p) (-1p)

a) Kamran b) Päivi c) Pär d) Ingen av dem

Det rätt svar är val (a) då måste du kryssa Val (a) kolumn för fråga ”exempel” i följande svarspappret.

Fråga Val (a) Val (b) Val (c) Val (d)

Exempel

×

I den fråga rätt svar har 2 poäng (denna poäng som har skrivit framfor varje fråga) och fel svar har 1 minus poäng.

OBS! du måste kryssa bara en val i svarspappret, om du kryssar mer än ett val eller fel alternativt, du kommer att få minus poäng. Om du kryssar ingen av de alternativen du får noll poäng från frågan.

Svarspappret för Del (1)

Fråga Val (a) Val (b) Val (c) Val (d)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Anonymitetskod: __________________________

4

Del (1), Kryssa rätt alternativ i svarspappret. Alternativen i beräkningsfrågor har avrundats. Välja den närmaste rätt svar.

1- Vilken av följande uttryck är sant om en pump ska pumpa vatten med temperatur 26 ˚C. (2p)(-1p)

a) Minimum tryck vid pumpens trycksida ska vara 3360 Pa för att undvika kavitation

b) Maximum tryck vid pumpens trycksida ska vara 3360 Pa för att undvika kavitation

c) Minimum tryck vid pumpens sugsida ska vara 3360 Pa för att undvika kavitation

d) Maximum tryck vid pumpens sugsida ska vara 3360 Pa för att undvika kavitation

2- Vatten strömmar i en horisontell venturirör. Vilken följande utryck gäller för punkterna 1 och 2 som markerade i figuren nedan: (förlusterna är försumbara) (2p)(-1p)

a) Vattenhastighet i 1 är lika stor som i 2

b) Statiskt tryck i 1 är mindre än 2

c) Vattenhastighet i 1 är större än 2

d) Statiskt tryck i 1 är större än 2

3- Den hydrauliska diameter av en kvadrat kanal med en sida som a är: (1p) (-0,5)

a) 2a b) a c) 4a d) 0,5a

4- 0,01 m3/s av en fluid med kinematisk viskositet 1,3×10-4 m2/s strömmar i ett rör med innerdiameter 80 mm. Rörfriktionskoefficienten är: (2p)(-1p)

5- En fläkt förbrukar 2,5 kW när den körs med 800 v/min. Effektförbrukningen om varvtalet ökas till 1250 v/min är: (Anta verkningsgraden är konstant) (2p)(-1p)

a) 6,1 kW b) 3,9 kW c) 12,1 kw d) 9,5 kW

6- Man önskar att transportera 10 m3/s luft av 60˚C och 1 bar. Vid fläktens inlopp råder 98000 Pa och 47˚C. Det volymflöde med vilka man skall söka lämplig fläkt i fläkt diagram är: (2p)(-1p)

a) 8 m3_{/s b) 9,8 m}3_{/s c) 10,6 m}3_{/s d) 10,2 m}3_/s

7- Förlusterna i ett rörledningssystem för vatten är 5,6 m.v.p vid volymflödet 0,2 m3/s. Om volymflödet ökar till 0,3 m3/s då förlusterna i detta system är: (2p)(-1p)

a) 5,6 m.v.p b) 8,4 m.v.p c) 12,6 m.v.p d) 2,5 m.v.p

8- I en värmeväxlare vatten värms från 10 ˚C till 40 ˚C av olja vars temperatur sjunker från 90 ˚C till 50 ˚C. Logaritmisk medel temperatur differens av denna värmeväxlare om det kopplas tvärström är: (3p)(-1p)

Anonymitetskod: __________________________

6 9- Två ytor A1 och A2 har mått och placering enligt figuren. Bestäm vinkelkoefficient av

ytan A1 till ytan A2. (2p)(-1p)

a) 0,12 b) 0,06 c) 0,23 d) 0,15

Del (2)- uppgifter 10-12 (32p)

10- Ett tryckkärl har 1 kg ånga med trycket 1,2 bar och specifik ånghalt 20 %. Värme tillförs till det tryckkärl för att trycket ökar till 6 bar. Beräkna total mängden värme som tillförs i den här processen. (6p)

11- En motström värmeväxlare med värmegenomgångstal 262 W/(m2.K) används till att värma upp 1,9 kg/s vatten 15 ˚C. Som värmemedium används 7,2 ton per timma olja med temperaturen 110 ˚C. Vatten strömmar i 250 parallellkopplade tuber med ytterdiameter 34 mm och längden 2 m. Anta specifik värmekapaciteten för vatten 4,2 kJ/ (kg oC) och för olja 2 kJ/ (kg oC).

a) Visa att totala värmeöverförande area av den värmeväxlaren är 53,4 m2. (1p)

b) Beräkna värmeeffekten av värmeväxlaren. (6p)

c) Beräkna utloppstemperaturen för vatten och olja. (3p)

12- En pump enligt Diagram (1) som arbetar vid varvtalet 450 rpm kopplas till ett rörsystem för att pumpar 10 ˚C vatten från reservoar A till reservoar B som har geometrisk

nivåskillnad på 4 m. Systemet har följande information:

- Total rörlängd 25 m,

- Rör diameter i både sug- och trycksidan är 400 mm

- Rörfriktionskoefficienten 0,015

- Total motstånkoefficienten är 2

a) Rita systemkarakteristika kurva i Diagram (1) och bestäm volymflöde, uppfordringshöjd och pumpens effekt vid driftpunkten. (10p)

b) Bestäm pumpensverkningsgrad i det här systemet. (2p)

c) Bestäm maximala sughöjden för att kavitation inte skall inträffas i det här systemet. Förlusterna i sugsidan är motsvara 70 % av totala förlusten. Anta atmosfärstryck som 100 kPa. (4p)

Anonymitetskod: __________________________

8

Diagram (1)

Formelblad

VVX:

min p min

(

m

c

)

kA

C

kA

NTU



=

=

)

(

_{1 1} min max

C

t

v

t

k

P

=

⋅

−

max

P

P

=

ε

P, Värmeeffekt av värmeväxlare vid temperatur ökning eller minskning i medium • • •

=

=

=

−

⋅

⋅

=

−

⋅

⋅

=

Q

P

P

P

t

t

c

m

P

t

t

c

m

P

v k v v v v v k k k k k

)

(

)

(

2 1 1 2

P, Värmeeffekt av värmeväxlare vid kondensation eller förångning av medium

i

m

P

=

⋅

∆

Bernoullis ekvation:

NPSH :

Värmeöverföring:

Värmeresistens för strålning: Cs=5,67. 10-8 [W/(m2K4) ]

Värmeresistens för plant skikt:

Värmeresistens för cirkulärcylindriska skikt:

Värmeresistens för konvektion: Värmeresistens nätverk: Parallell: Serie: Värmeflöde:

Fläktar:

)

)(

(

₁2 ₂2 _{1 2} . res

C

s

T

T

T

T

strål

=

ε

⋅

⋅

+

+

α

λ

π

⋅

⋅

=

L

r

r

R

_ledcyl

2

)

ln(

1 2 . . .

1

konv konv

A

R

α

=

. .

1

strål strål

A

R

α

=

2 1

1

1

1

R

R

R

_tot

=

+

2 1

R

R

R

_tot

=

+

tot

R

T

P

=

∆

a a

p

p

T

T

V

V

1 1 1

⋅

⋅

=

• • 0 0 0 a a

p

p

T

T ⋅

⋅

=

ρ

ρ

g

p

NPSH

g

P

g

P

h

_s a å fs

ρ

ρ

ρ

∆

−

−

−

=

_erf . max 12 2 2 2 2 2 1 1 1

2

2

pump

P

f

c

gh

P

P

c

gh

P

+

ρ

+

ρ

+

∆

=

+

ρ

+

ρ

+

∆

λ

δ

⋅

=

A

R

_{led .skikt}