Tentamen 2 juli 2014, vragen
Thermofluids (WB1530-14)
Technische Universiteit Delft
Reacties
- Kan ik ergens de antwoorden van opgave 1 vinden?
Preview tekst
TENTAMEN
THERMOFLUIDS
Wb 1530
2 juli 201 4
9:00 - 12:
Linksboven op elk blad vermelden: naam, studienummer en
studierichting.
Het formuleblad en het overzicht kringprocessen mag je bij je hebben en het
formuleblad mag bovendien volstaan met aantekeningen in je eigen
handschrift. Bij het beantwoorden van de vragen geeft 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.
Het tentamen bestaat uit drie vragen. Vraag 1 gaat over het stromingsleer
gedeelte en vraag 2 en 3 over het thermodynamica gedeelte.
Opgave 1 (40 van de 100 punten)
a) Onder welke voorwaarden mag de wet van Bernoulli worden gebruikt?
Een blokje met een massa m = 0,8 kg glijdt langs een helling met hoek = 5,0 graden. De snelheid van dit blokje is op een gegeven moment V = 1,3 m/s. Tussen het blokje en de helling zit een laagje olie met dikte h = 1,1 mm en dynamische viscositeit = 0,29 Pa s. Het contact oppervlak A = 12 cm 2 , zie bovenstaande tekening. Aangenomen mag worden dat de stroming in de olie laag bij benadering stationair is, omdat wrijvingskrachten domineren.
b) Bereken de versnelling van dit blokje langs de helling op het moment dat V = 1,3 m/s.
Beschouw de blusinstallatie in de figuur hieronder. Deze bestaat uit ronde buizen van verschillende diameter zoals aangegeven in de figuur. Water wordt opgepompt vanuit een groot meer. De gestippelde lijnen geven enkele stroomlijnen weer. De inlaat (aangegeven met (1) in de figuur) bevindt zich H = 40 cm onder het water oppervlak. In deze horizontale buis bevindt zich ook de pomp. Het verticale deel steekt L = 6,0 m uit boven het water oppervlak. Het water verlaat de blusinstallatie met een uniforme snelheid Ve = 9,3 m/s door de opening met diameter De = 5,0 cm en onder een hoek = 25 graden. De druk in de uitstroom gelijk is aan de atmosferische druk pa=100 kPa en de dichtheid van water gelijk is aan 1000 kg/m 3
Het volume van het verticale buis deel boven de waterlijn (inclusief het spuitstuk) is bij benadering L(Dv/2) 2. Het volume van het verticale buis deel onder de waterlijn is bij benadering H (Dv/2) 2. De lengte van het horizontale buis deel is 2,2H.
Bij het beantwoorden van de onderstaande vragen, verwaarloos wrijving en neem aan dat de stroomsnelheid en de druk uniform zijn over de afzonderlijke doorsneden.
c) Bereken de stroomsnelheid V 1 in de inlaat, doorsnede (1), en V 2 in de doorsnede (2) net na de pomp. d) Bereken de absolute druk p 1 in de inlaat, doorsnede (1). e) Bereken de absolute druk p 2 in de doorsnede (2) net na de pomp.
Alleen indien u vraag (d) of (e) niet heeft kunnen beantwoorden, reken dan verder met de volgende waarden (NB dit zijn niet noodzakelijkerwijs de juiste antwoorden op de eerdere vragen): p 1 = 110 kPa, p 2 = 252 kPa.
f) Bereken de druk en het vermogen dat de pomp moet leveren. g) Bereken de externe verticale kracht Fz die moet worden uitgeoefend op de gehele buisinstallatie om deze op zijn plaats te houden. Verwaarloos hier de massa van de (stalen) buizen. Geef duidelijk de richting van de kracht aan.
h) Bereken het exergieverlies (exergy destruction,
. Ed) over de turbine in [kW].
Opgave 3 (30 van de 100 punten)
Een 2 slag (2 takt) diesel motor met een compressie verhouding van 20 en een cut-off ratio van 2. , wordt gebruikt om een ijsbreker aan te drijven. Het benodigde asvermogen voor het schip is 800 kW. De motor wordt gemodelleerd m.b. een cold air standard model. De druk aan het begin van de arbeidsslag is gelijk aan 150 bar en het volume aan het begin van de arbeidsslag is 2 liter en de temperatuur aan het begin van de arbeidsslag
is 600°Celsius. Verder is gegeven dat cp=1 kJ/kg, cv=0 kJ/kg, R=8 kJ/kmol K en de molmassa van lucht is 29 kg/kmol.
- Schets het p-V en T-S diagram voor het diesel kringproces, nummer de hoekpunten, waarbij het punt met de laagste temperatuur nummer 1 krijgt. Bij welk punt in dit diagram begint de arbeidsslag?
- Bereken het volume in elk punt van het kringproces
- Bereken de toegevoerde warmte per cyclus (Q 23 ).
- Bereken de afgevoerde warmte per cyclus (Q 41 ).
- Bereken de geleverde arbeid door de motor per cyclus
- Bereken het thermisch rendement van de motor.
- Hoe groot moet het toerental van de motor zijn om het benodigde vermogen te
leveren.
Tentamen 2 juli 2014, vragen
Vak: Thermofluids (WB1530-14)
Universiteit: Technische Universiteit Delft
- Ontdek meer van:
