Tentamen 21 mei 2014, vragen - eerste deel tussentoets
Thermofluids (WB1530-14)
Technische Universiteit Delft
Aanbevolen voor jou
Reacties
Preview tekst
Deel tentamen thermofluids, wb1530, 21 mei,
2014, 18:30-21:
Het tentamen bestaat uit twee delen. Het eerste deel gaat over warmteoverdracht en bestaat uit 1 open vraag en 8 meerkeuze vragen. Het tweede deel gaat over thermodynamica en bestaat uit 12 meerkeuze vragen. De openvraag moet je beantwoorden op TU tentamenpapier en de meerkeuze vragen op het meerkeuze formulier. De meerkeuze vragen voor het warmteoverdracht en thermodynamica deel moet je op hetzelfde meerkeuze formulier inleveren.
Het warmte overdracht cijfer (open vraag plus meerkeuze vraag 1 tm 8) telt voor 25% mee voor het eindcijfer. Het thermodynamica deel (meerkeuze vraag 9 tm 20) telt voor
12% mee voor het eindcijfer.
Het formuleblad thermofluids met eigen handgeschreven aantekeningen mag gebruikt worden bij het tentamen. Veel succes!!!
Open vraag (inleveren op TU tentamen papier)
Een massieve koperen cilinder met een diameter van 10 mm en een lengte van 40mm heeft een uniforme temperatuur van 950 ºC. De cilinder wordt plotseling in stromend water met een temperatuur van 20 ºC gehouden. De warmteoverdrachtscoëfficiënt bedraagt 1200 W/(m 2 K). Voor koper geldt: k=386 W/(mK), = 8950 kg/m 3 en c= 385 J/(kgK).
- Bereken de waarde van het Biot getal voor toepassing van de Lumped Capacity methode.
Ga er van uit dat de Lumped Capacity methode toegepast mag worden.
- Bereken hoe lang het duurt totdat de cilinder is afgekoeld tot 50 ºC.
Stel nu dat het gekromde oppervlak van de cilinder volledig geïsoleerd wordt, zodat er slechts warmteoverdracht kan plaatsvinden aan de cirkelvormige uiteinden van de cilinder.
- Bereken ook voor dat geval hoe lang het duurt totdat de cilinder is afgekoeld tot 50ºC.
Meerkeuze vragen. Antwoorden op het meerkeuze vel.
Opgave 1
Een fornuis met afmetingen 5 5 5 m 3 heeft wanden die bestaan uit een laag
vuurvast steen (k=1 W/(mK) en dikte 20 cm) en een laag glasvezel (k=0 W/(mK)) en dikte 3 cm), zie de schets. De binnenzijde van de samengestelde wand heeft een temperatuur van 1250 K terwijl de buitenzijde een temperatuur van 310 K heeft. Neem aan dat de wanden voldoende dun zijn opdat 1D geleiding toegepast kan worden. Neem ook aan dat warmteoverdracht plaatsvindt aan alle zes wanden van het fornuis (dus inclusief de bodem).
Hoe groot is de warmtestroom Q door de wanden van het fornuis.
A. 1 104 W
B. 8 103 W
C. 5 104 W
D. 2 104 W
Opgave 2 Beschouw nogmaals de situatie beschreven in opgave 1. Bereken de temperatuur van het interface T 2.
A. 1205 K
B. 951 K
C. 355 K
D. 780 K
Opgave 3 In een vlakke messing plaat met een dikte van 2 cm wordt warmte geproduceerd. Langs beide zijden van de plaat stroomt lucht met een temperatuur van 290 K. De stationaire temperatuur-verdeling in de plaat wordt gegeven door:
T x)( 310 5 103 .0( 02 xx 2 )waarin x een coördinaat loodrecht op de linkerwand is, zie
de schets. Voor messing geldt: k=111 W/(mK) en voor lucht geldt: k=0 W/(mK).
A. beiden juist B. beiden onjuist C. 1 is juist en 2 is onjuist D. 2 is juist en 1 is onjuist
Opgave 7 Een warme vlakke plaat (met lengte L=3 m en breedte W=1 m) heeft een constante oppervlaktetemperatuur en is in een koude luchtstroming geplaatst. Voor de warmteflux q
aan het plaatoppervlak blijkt te gelden: x
qx 14 5. )( .
Bereken de warmtestroom Q van (één zijde van) de plaat naar de lucht.
A. 106 W
B. 75 W
C. 37 W
D. 53 W
Opgave 8
Op het oppervlak van een dunne plaat met afmetingen 2727 mm 2 zijn 25 vinnen aangebracht. Elke vin heeft een lengte van 30 mm en een vierkante doorsnede met afmeting 22 mm 2. De vinnen en de plaat zijn gemaakt van een aluminiumlegering met k=175 W/(mK). Lucht met een temperatuur van 25 ºC stroomt langs de koelvin en voor de warmteoverdrachts-coëfficiënt geldt: h=125 W/(m 2 K). Bereken de thermische weerstand van het oppervlak met vinnen. Er geldt:cosh(x) 12 (exex) sinh(x) 21 (exex) tanh(x)sinh(x/) cosh(x)
A. 1 K/W
B. 0 K/W
C. 10 K/W
D. 1 K/W
De volgende 12 opgaven gaan over het thermodynamica
deel.
Antwoorden op hetzelfde meerkeuze formulier dat je voor het warmteoverdracht deel hebt gebruikt.
Opgave 9
Een loden kogel met een soortelijke warmte van 130 J/kgK valt van een hoogte van 40 meter naar beneden op een vlakke plaat. Na enkele malen stuiteren blijft de kogel liggen.
Hoe groot is de temperatuur toename van de kogel?
A. 1. 2 graden Celsius B. 1 graden Celsius C. 3 graden Celsius D. 3 graden Celsius
Opgave 10
Een zuiger kan wrijvingsloos in een cilinder bewegen. Er wordt 40kJ warmte onttrokken aan de cilinder. Tijdens dit proces neemt de interne energie van het gas 20 kJ toe. Hoe groot is de arbeid?
A. 20kJ B. -20kJ C. 60kJ D. -60kJ
Opgave 11
Hoeveel arbeid wordt er in het volgende kringproces gegenereerd:
A. 280J B. -40J C. -80J D. 40J
Opgave 12
Opgave 17
Aan de uitlaat van een stoomturbine is de temperatuur 60 graden Celsius en de stoomkwaliteit x gelijk aan 0. Bepaal de dichtheid van het medium aan de uitgang van de turbine A. Deze is niet te bepalen B. 6 kg/m 3
C. 7 kg/m 3 D. 0 kg/m 3
Opgave 18
Voor een ideaal gas geldt du=cvdT en dh=cpdT. Als 1 kg van een ideaal gas een adiabatische expansie doorloopt van een toestand 1 naar een toestand 2 dan is de arbeid gelijk aan: A. W 12 =cv(T 2 -T 1 ) B. W 12 =cv(T 1 -T 2 ) C. W 12 =cp(T 2 -T1`) D. W 12 =cp(T 1 -T 2 )
Opgave 19
Beschouw het volgende fase diagram
A. I = vaste stof, II = gas, III = vloeistof B. I = vaste stof, II = vloeistof, III = gas C. I = vloeistof, II = vaste stof, III = gas
D. I = vloeistof, II = gas, III = vaste stof
Opgave 20
In een thermodynamisch kringproces wordt 53kW aan warmte opgenomen en 21 kW aan warmte afgestaan aan de omgeving. Het rendement van dit systeem is A. 40% B. 60% C. 71%
D. 20%
p
T
I
II
III
Tentamen 21 mei 2014, vragen - eerste deel tussentoets
Vak: Thermofluids (WB1530-14)
Universiteit: Technische Universiteit Delft
- Ontdek meer van:
