VAK: Productieproces deel 2 HWTK

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "VAK: Productieproces deel 2 HWTK"

Tobias Smets
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 VAK: Productieproces deel 2 HWTK Proeftoets Beschikbare tijd: 00 minuten Instructies voor het invullen van het antwoordblad.. Dit open boek tentamen bestaat uit 5 opgaven. 2. U mag tijdens het tentamen gebruik maken van: - Een tabellenboek, zonder aantekeningen; Toegestane boeken: - Ketelinstallaties HWTK; - Milieu en Chem ie B; vakcode 58.95; - Stoom turbines HWTK; - Productieproces B; vakcode Warm t eleer voor Technici; ir. A.J.M. van Kim m enaede; 8 ste druk, Rekenm achine - Stoom tabel - HS- diagram 3. Het aantal te behalen punten aantal behaalde punten cijfer = 5 Veel succes! HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets / 0

2 VAK: Productieproces deel 2 HWTK Proeftoets Opgave : ( 0 punt en) Een 3- t raps Curtisturbine is geschakeld vóór een Zoellyturbine. De Zoellyturbine bevat 20 t rappen. De intredehoek van de stoom ten opzichte van de loopwielen is voor beide turbinegedeelten 8. Het toerental 3000 rpm. De beide turbinegedeel ten draaien m et m axim aal rendem ent. Het st oom verbruik bedraagt 00 kg/ s. en het m echanisch rendem ent bedraagt 96%. Bereken de totale warm teval over de turbine als de gem iddelde diam eter van het Curtiswiel 0,7 m bedraagt en de gem iddelde diam eter van het Zoellywiel is 0,8 m. Opgave 2 : ( 0 punt en) Een m iddeldrukdruk Parsonsturbine is ter com pensatie van de opt redende kracht uitgevoerd m et een evenwichtszuiger m et een diam ater van,2 m op basis van een druk van de t oegevoerde st oom van 50 bar en een uitlaatdruk van 3,5 bar. Hierm ede wordt beoogd, dat er een resterende kracht gewaarborgd is. De gem iddelde rot ordiam eter is m. Echter, de st oom druk wijzigt tot 45 bar, terwijl de m assaflow van de st oom m et 5% afneem t. Met hoeveel kn neem t nu de axiale kracht af? Opgave 3 : Een turbogenerator is belast m et 70% van het nom inale verm ogen en draait daarbij parallel aan het net. De generator heeft één poolpaar. De netfrequentie is 60 Hz. De turbine werkt m et een statiek van 6%. Gevraagd: a: Teken de toerenverm ogenskarakteristiek. ( 3 punt en) b: I ndien in deze situatie onverhoopt de elekt rische belasting zou worden afgeschakeld, m et welk toerental zal de m achine gaan draaien? ( 3 punt en) c: Als in de situatie van vraag a de netfrequentie daalt tot 59,52 Hz, bij welk percentage van het nom inale verm ogen zal dan weer een evenwichtssituatie ontstaan? ( 4 punt en) Opgave 4 : ( 0 punt en) Van een stoom turbine- installatie is het HD- gedeelte voorzien van een regelwiel. Dit regelwiel bestaat uit een Curtiswiel. De hoek, die de straalbuizen m aken m et de om t reksrichting is 8. Na een grote overhaul blijkt uit een controle, dat de straalbuizen verkeerd zij n gem onteerd. De hoek, die de straalbuizen nu m aken m et de om treksrichting is 2. Gevraagd: Met hoeveel % is nu het strom ingsrendem ent veranderd? Alle overige m ogelij k optredende verliezen m ogen bij de oplossing van dit vraagstuk worden verwaarloosd. Aan u de keuze of u het vraagstuk analytisch dan wel grafisch oplost. HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 2/ 0

3 Opgave 5 : ( 0 punt en) Nadat een st oom turbine uit bedrijf is genom en, wordt op een daart oe best em de plaats een ventilator aangesloten m et een capaciteit van 000 m 3/ hr, die lucht naar binnen blaast m et een absolute vochtigheid van 2 gram per kilogram droge lucht en een tem peratuur van 40 C. De ingeblazen lucht trekt doo r de m achine en t reedt de installatie uit door een geopend m angatdeksel van de condensor. Het wat er in de turbine en condensor bevindt zich op om gevingstem peratuur, te weten 5 C. Na 5 uur draaien van de ventilator is de luchtvochtigheid van de ingeblazen lucht gelijk aan de luchtvochtigheid van de uittredende lucht. De soortelijke m assa van de droge lucht is,2 kg/ m 3 bij 40 C en bar. De soort elijke m assa van water is 000 kg/ m 3. Gevraagd: Hoeveel liter water is er m axim aal afgevoerd? (Bij de oplossing gebruik m aken van tabel op blz. 20 van les 8) HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 3/ 0

4 Uitw erkingen: Vraag Gem iddelde diam eter Curtiswiel is 0,7 m. Toerental = 3000 rpm = 50 Hz Uc= π Dg n = π 0,7 50 = 09,96 m / s U c C c cosα = 2 z Uc 2 z 09, C c = = = 693, 7 m/ s cosα cos8 Cc = Cc = 2000 hc 2 C c hc = = 240, 6 kj/ kg 2000 Gem iddelde diam eter Zoellywiel is 0,8 m Uz = π Dz n = π 0,8 50 = 25,66 m / s 2 U z 25,66 2 Uz = 0,5 Cz. cos α = C z = = = 264,3 m/ s cosα cos8 hz Cz = 2000 m z 2 C z mz 264,3 20 hz = = = 698,5 kj/ kg Gezam enlijke w arm teval h sam = 240, ,5 = 939, kj/ kg Totale w arm teval m hsam , Htot = = = 97822,9kJ/s=97,8 MW η 0,96 m HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 4/ 0

5 Vraag 2 Volgens de kegelwet van Stodola geldt: p p p toe af 2 toe paf = m m deellast vollast = 0,85 0,7225 (ptoe 2 p af 2 ) = (ptoe 2 - paf ) 0,7225 (50 2 3,5 2 ) = paf p af2 = 5,08 bar Fevenwicht = p π ( D ez - D rotor ) = π (, 2 ) = 033,96 kn Faxiaal- 2 = Fevenwicht + Fzuiger = 033,96 + Fzuiger kn Faxiaal- was: Faxiaal- = Fevenwicht + Fzuiger = p π ( D ez - D rotor ) + Frotor = π (, 2 ) + Fzuiger = 606,9+ Fzuiger kn De axiale kracht neem t dus af m et 6 0 6,9 + Fzuiger ,9 6 - Fzuiger = 5 7 2,9 kn HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 5/ 0

6 Vraag 3 a: Zie onderstaande grafische weergave. b: Bij de afschakeling wordt P/ Pnom = 0 %. Dan wordt de frequentie : s 60 + = 6,8 Hz Dit is 6,8 60 = toeren per m inuut. c: Voor de statiekcurve geldt: P P = 70 nom f 60 0, 03 ( te bepalen uit de vergelij king voor de rechte lij n) bij f = 59,52 Hz geldt dan: 59,52 60 = + 0,03 0, P P nom P P nom ( 0,992 0, 03 ) = ( 0, ) = 88, 67% HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 6/ 0

7 Vraag 4 : Hierbij wordt gebruik gem aakt van onderstaande figuur. Stel voor de loopschoepen de absolute intredesnelheid c met bijbehorende intredehoek α, de om trekssnelheid u en de relatieve intredesnelheid w met intredehoek β. Stel in de uitrede de absolute snelheid c2 met bijbehorende uittredehoek α2 en de relatieve snelheid w 2 m et bij behorende uittredehoek β2. Voor het tweede geval, bij 2, worden deze sym bo len voorzien van een accent. Oorspronkelijke sit uatie: α = 8 u = 0,5 c cos α = 0, c w 2 = c 2 sin 2 α + 0,25 c 2 cos 2 α w = c (0, ,2263) 0,5 = c 0,5 6 7 u w = cos β cos β = 0,567 c 0, 4755 c = 0,8385 β = 3 3,0 5 w 2 = w w 2 = c 0,5 6 7 β2 = 80 - β = 80-33,05 = 4 6,9 8 5 α2 = 9 0 c2 = w 2 cos( 90 - β) = c 0,567 cos( 90 33,05) c2 = c 0, cu = c cos α c2 cos α2 = c cos8 c2 cos90 cu = c 0, en dus u c 0,9506 0, 4755 c ηstr8 = cu = (000 h0) (000 h0) 2 0, η str8 = c (000 h ) Situatie na overhaul 0 HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 7/ 0

8 α = 2, u = constant en c = constant ) ( hier zit de crux) en ook hier w = w 2 ( vanwege continuïteitswet ) ( I n deze aannam es blijkt het inzicht van de kandidaat in de m aterie) dus: u = 0, c w 2 = c 2 sin 2 α + (c cos α u) 2 = c 2 0,284 + (c 0, c 0,4755) 2 = c 2 0,284 + c 2 0,2099 w = 0,5 8 6 c c sinα c 0,3584 sin β = = = 0, 662 ' ' w 0,586 c β = 3 8,0 4 w 2 = w = 0,5 8 6 c en β2 = ,0 4 = 4,9 6 Bepaling α2 : u-w 2' cosβ tg(90 α ') = w ' sinβ = α2 = 8 7,2 2 (0,662. sin 38,04) (0,4755 c - 0,586 c cos 38,04) = 0,04866 Bepaling c2 : u - w 2' cosβ 0,4755 c 0,586 c cos38,04 sin(90 α2 ') = = c ' c ' c2 = 0,3583 c cu = c cos α c2 cos α2 = c cos2 0,3583 c cos87,2 = 0,9336 c 0,0744 c cu = c 0,9 6 2 en dus u c 0,962 0, 4755 c ηstr 2 = cu = (000 h0) (000 h0) 2 0, 4356 η str 2 = c (000 h ) 0 Er is dus een rendem ent safnam e en w el m et : η η η str8 str 2 str8 00% = c 0, c 0, h 000 h % 2 = c 0, η η η str8 str 2 str8 000 h 00% 0 =3,6 7 % HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 8/ 0

9 Opgem erkt wordt, dat als het antwoord ligt tussen 3,% en 4,2%, dit als goed m oet worden aangem erkt. I m m ers, indien de snelheden worden bepaald door het opm eten van de snelheidsvectoren, ontstaan er afwij kingen. HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 9/ 0

10 Vraag 5 Ventilator: 000 m 3 / hr gedurende 5 uren door de machine 5000 m 3 droge lucht. Er is dan 5000.,2 = 5560 kg droge lucht verplaatst. Hw = m w. ( h d40 h w5) = m w. ( r + cp. T ) = m w. ( ,67) = m w.2604,67 kj De af te voeren warm t e per kg droge lucht h vl wordt hierm ede: H 2604, 67 = = m = m 0, 4685kJ/kg w h v w w mdl 5560 h vl = h vl40 - h vl ,92 2 h v5 = = 20, 06 kj/kg droge lucht ,52,92 49,52 h v40 = = 67, 62 kj/kg droge lucht h v = h v40 h v5 = 67, 62 20, 06 = 47,56 kj/kg droge lucht. m w. 0,4685 = 47,56 47,56 mw = = 34,96 kg 0, 4685 Soortelij ke m assa wat er = kg/ liter Er is m axim aal 3 5 liter wat er afgevoerd. HWTK Productieproces deel 2 Proeftoets 0/ 0

Vergelijkbare documenten

VAK: Productieproces deel 1 HWTK

VAK: Productieproces deel 1 HWTK VK: Productieproces deel 1 HWTK Proeftoets Beschikbare tijd: 100 minuten Instructies voor het invullen van het antwoordblad. 1. Dit open boek tentamen bestaat uit 5 opgaven.. U mag tijdens het tentamen