Dit is een Premium document. Sommige documenten op Studeersnel zijn Premium. Upgrade naar Premium om toegang te krijgen.

Tentamen 1 juli 2015, vragen

Vak

Thermofluids (WB1530-14)

88 Documenten

Studenten deelden 88 documenten in dit vak

Universiteit

Technische Universiteit Delft

Studiejaar: 2014/2015

Boeken in lijstFluid Mechanics Fundamentals of Engineering Thermodynamics Principles of Engineering Thermodynamics

Geüpload door:

Anonieme student

Dit document is geüpload door een student, net als jij, die anoniem wil blijven.

Technische Universiteit Delft

Reacties

inloggen of registreren om een reactie te plaatsen.

Andere studenten bekeken ook

Gerelateerde documenten

Gerelateerde Studylists

Thermodynamica toetsen

Preview tekst

Tentamen Warmteleer 1530-

1 juli 2015, 9:00 - 12:00 uur

Dit tentamen bestaat uit vier open vragen. De studenten die begonnen zijn met de studie in

2014 moeten het volledige tentamen maken. Studenten die begonnen zijnin 2013 en de warmte

toets vorig jaar gemaakt hebben kunnen dit cijfer laten staan en hoevendan alleen vraag 1, 2 en

3 maken. Voor studenten die begonnen zijn in 2012 en nog het vak thermodynamica 1 moeten

halen volstaan vraag 1 en 2.

Bij het beantwoorden van de vragen geef duidelijk aan welke formules worden gebruikt en welke

aannames er worden gedaan. Reken zo lang mogelijk in formule vorm en vul pas als laatste stap

de getal waarden in. Indien een controle volume aanpak wordt gebruikt, geefbij het antwoord

ook altijd een schets van het gekozen controle volume.

Je mag het formuleblad ”thermofluids/warmteleer” gebruiken. Dit mag aangevuld zijn met

aantekeningen (handgeschreven). Je mag een eenvoudige(grafische) rekenmachine gebruiken.

Boeken zijn niet toegestaan.

R ̄= 8. 314 kJ/kmolK

Schrijf het antwoord alleenin het daarvoor bestemde antwoordvak!

1 Opgave 1

Voor veel processen is zuivere zuurstof nodig. Denk hierbij bv aanlassen en aan het maken van

staal. Zuurstof wordt meestal gemaakt door de lucht bij lage temperatuur te scheiden in zuurstof

en stikstof. Ga er bij deze vraag vanuit dat lucht bestaat uit 80% stikstof en 20% zuurstof met

molmassa 29 g/mol. Lucht mag je beschouwen als een ideaal gas, verder mag je aannemen datcp

encvconstant zijn, waarbijcp/cv=1, verder mag je aannemen dat alle processen reversibel zijn.

In de eerste proces stap wordt lucht met een begintemperatuur van 17◦Cin een zuiger cilinder-

systeem adiabatisch gecomprimeerd van een volume van 1m 3 en een druk van 1 bar naar een

volume van 0. 02 m 3.

(a) Bepaal de massa van de lucht in het zuiger cilinder systeem. (4 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

(b) Bereken de druk en temperatuur na de compressie en de benodigde arbeid. (5 punten)

2 Vervolgens wordt het systeem adiabatisch teruggebracht naar het beginvolume.

(d) Schets het hele proces in een p-V diagram. (5 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

(e) Bepaal weer de druk en temperatuur en de arbeid. (4 punten)

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Gegeven is dat het kookpunt van stikstof -198◦Cen van zuurstof -183◦Cis.

(f) Wat gebeurt er met de lucht in de cilinder? (3 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

5 (a) Wat zou het rendement van de gegeven cyclus zijn als het een Carnot vermogenscyclus

betrof, opererend tussen de hoogste stoomtemperatuur en de omgevingstemperatuur? (

punt)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

(b) Bereken het specifiek volume van de stoom aan de inlaat van de turbine [m 3 /kg] met

behulp van de ideaal gas wet, vergelijk de waarde met die uit de stoomtabel. Wat is uw

conclusie? Neem aan dat de molmassa van water 18 g/mol is. (2 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

7 (c) Schets het T-s diagram voor de cyclus met daarin aangegeven de temperaturen en de toe-

standspunten 1, 2, 3 en 4 (zie bovenstaande figuur). (4 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

8 (e) Bereken de massastroom van stoom door de turbine in [kg/s]. (3 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

(f) Bereken de massastroom van koelwater in [kg/s]; neem hierbij eenconstantecp waarde

van 4 kJ/(kg) aan. (3 punten)

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

(g) Bereken het pompvermogen in [kW]. Hint: gebruik hiertoe de relatie voor de enthalpieveran-

dering voor een isentroop procesdh=vdp(3 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

11 (j) Bereken het exergieverlies (exergy destruction,E ̇d) bij de warmteoverdracht in de conden-

sor in [kW]. Hint: de entropieverandering van vloeibaar water als incompressibel medium

ten gevolge van een temperatuurverandering vanT 1 naarT 2 kunt u berekenen aan de hand

van de relaties 2 −s 1 =cplnTT 21 (2 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

13

Opgave 3

Een groot stuwmeer op hoogte wordt gebruikt om een turbine aan te drijven, zie onderstaande

tekening. De atmosferische druk aan het oppervlak van het stuwmeer (0)isp 0 = 100kPa. Het

water stroomt door het buizenstelsel naar beneden. De verschillende pijpdiameters staan in de

tekening. In het dal stroomt het water uit in de atmosfeer. De manometer in de tekening is

gevuld met kwik. De manometer hoogte H = 174 mm

De dichtheden van lucht, water en kwik zijn respectievelijkρl= 1. 225 kg/m 3 ,ρw= 998kg/m 3

enρkwik= 13550kg/m 3. De wrijving mag verwaarloosd worden.

(a) Wat is de druk in de uitstroompe? (2 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

14 Indien u geen antwoord heeft gevonden op vraag c, reken dan verder metVe= 4. 0 m/s.

(d) Bereken de kracht die de turbines op de stroming leveren. Geef ook de richting van deze

kracht aan in een schets. (6 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

(e) Bereken het vermogen dat de turbines opwekken. (2 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

16 Lucht met een dichtheid vanρ= 1. 225 kg/m 3 stroomt door de hierboven getekende buis

uit in de atmosfeer. De pijpdiameters zijn D1 = 33 cm en D2 = 14 cm. De druk ter

plaatse van doorsnede (2) ispatm= 100kPa. De uitstroomsnelheid in (2) is 90 m/s.

(f) Bereken de krachten in de x- en y-richting die de flensboutenter plaatse van doorsnede

(1) ondervinden. (7 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

17

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

(b) Bereken de temperatuur van de buitenwand. (3 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

19 Nu worden de effecten van straling wel in rekening gebracht. Voor de stralings-

warmteoverdrachtsco ̈effici ̈ent geldt:hr= 6W/(m 2 .K), en we veronderstellen dat de cilin-

der zich in een omgeving met een temperatuur van 300 K bevindt.

(c) Bereken ook voor deze situatie de waarde van de warmtestroom van de cilinder naar de

lucht. (4 punten)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

20

Was dit document nuttig?

Premium

Dit is een Premium document. Sommige documenten op Studeersnel zijn Premium. Upgrade naar Premium om toegang te krijgen.

Tentamen 1 juli 2015, vragen

Vak: Thermofluids (WB1530-14)

88 Documenten

Studenten deelden 88 documenten in dit vak

Universiteit: Technische Universiteit Delft

Was dit document nuttig?

Dit is een preview

Wil je onbeperkt toegang? Word Premium en krijg toegang tot alle 24 pagina's

Toegang tot alle documenten
Onbeperkt downloaden
Hogere cijfers halen

Uploaden

Deel jouw documenten voor gratis toegang

Ben je al Premium?

Tentamen Warmteleer 1530-14

1 juli 2015, 9:00 - 12:00 uur

Dit tentamen bestaat uit vier open vragen. De studenten die begonnen zijn met de studie in

2014 moeten het volledige tentamen maken. Studenten die begonnen zijn in 2013 en de warmte

toets vorig jaar gemaakt hebben kunnen dit cijfer laten staan en hoeven dan alleen vraag 1, 2 en

3 maken. Voor studenten die begonnen zijn in 2012 en nog het vak thermodynamica 1 moeten

halen volstaan vraag 1 en 2.

Bij het beantwoorden van de vragen geef duidelijk aan welke formules worden gebruikt en welke

aannames er worden gedaan. Reken zo lang mogelijk in formule vorm en vul pas als laatste stap

de getal waarden in. Indien een controle volume aanpak wordt gebruikt, geef bij het antwoord

ook altijd een schets van het gekozen controle volume.

Je mag het formuleblad ”thermofluids/warmteleer” gebruiken. Dit mag aangevuld zijn met

aantekeningen (handgeschreven). Je mag een eenvoudige(grafische) rekenmachine gebruiken.

Boeken zijn niet toegestaan.

R= 8.314kJ/kmolK

Schrijf het antwoord alleen in het daarvoor bestemde antwoordvak!

00100101