Examen theorie Warmte- en Verbrandingstechniek

Transcriptie

1 Examen theorie Warmte- en Verbrandingstechniek 3 juli 2015 Examen van 21 januari voormiddag W6.2 7 punten) Schets de verschillende stromingsregimes bij filmcondensatie op een gekoeld verticaal oppervlak. Beredeneer dat, in de laminaire zones en in afwezigheid van een schuifspanning tussen damp en condensaat, de condensatiefilm dikker wordt met de afstand tot de aanvalsboord waar de dikte 0 verondersteld wordt), volgens: δy) = y 4k lµ l T sat T s) h fg ρ l gρ l ρ v) h warmteoverdrachtscoëfficiënt gegeven wordt door: hy) = ) 1/4. Beredeneer daaruit dat de lokale fg ρ lgk 3 l ρ l ρ v) 4yµ l T sat T s) ) 1/4. W5.4 3 punten) Beschrijf en schets de verschillende stromingsregimes bij koken in verticale buizen. bijhorend regimediagram. Schets een V.B.1 7 punten) Onderstaande figuur toont schematisch een poederkoolinstallatie. Bespreek de functionaliteit van alle aangeduide onderdelen, in het kader van stoomproductie. V1.3 3 punten) Schets en bespreek de structuur van een individueel verdampende en verbrandende brandstofdruppel. Schets en bespreek ook de verschillende zones in een vlam, eigen aan spray verbranding. 1

2 Examen van 21 januari namiddag W5.1 7 punten) Beschrijf de proef van Nukiyama en geef de verschillende regimes van pool boiling aan. Beschrijf kort elk van deze regimes en schets hoe de damvorming eruit ziet. Geef typische getalwaarden voor water bij atmosfeerdruk. W7.6 3 punten) Leg in het algemeen de effectiviteit-ntu methode uit voor de thermische studie van recuperatoren. Maak hierbij gebruik van een dubbele pijp warmtewisselaar in tegenstroom configuratie zonder faseverandering). Wat is de kracht van deze methode? Toon aan dat Q = ɛc min T h,in T c,in ). V1.1 7 punten) Schets en bespreek de structuur van een axisymmetrische laminaire niet-voorgemengde vlam. Definieer en gebruik het begrip equivalentieverhouding en bespreek radiale profielen van temperatuur en massafracties op verschillende posities in de vlam. Schets wat er gebeurt als er turbulentie aanwezig is. V.A.1 3 punten) Leg uit hoe men in de praktijk, vanuit procescontrole, de regeling van de verbranding kan doen. Leg uit wat men typische opmeet en wat men typisch regelt. Geef ook het belang van de Wobbe index aan. Examen van 22 januari namiddag W2. 7 punten) Leid voor een 2D conductieprobleem met constante k de vergelijkingen voor de eindige volumemethode voor een punt in het midden gelegen af, zowel voor een stationair als niet-stationair probleem. Leid daarna ook de formule af voor een punt gelegen in een hoek. W4. 3 punten) Geef de algemene warmteoverdracht die overeenkomt met twee oppervlakken die stralen. Bespreek hierbij de parameters die een invloed hebben. V3. 7 punten) Welke warmtestromen zijn er bij oxidatie van een brandstof, waarbij zowel brandstof als lucht worden opgewarmd? Beschrijf ook de verliesstromen. Leid daarna uit de eindvergelijking af welke parameters een invloed hebben op de voelbare enthalpie van de rookgassen. 2

3 V1. 3 punten) Bespreek verbranding van een enkele brandstofdruppel. Teken daarna ook de typische sprayverbranding, duid de delen aan en bespreek. Examen van 23 januari voormiddag W7. 7 punten) warmtewisselaars: condensatie over de hele sectie: grafiek geven. Logaritmisch temperatuursverschil bepalen W4. 3 punten) Straling, eigenschappen geven en die tekening een voorbeeld) met 2 bollen verklaren. V3. 7 punten) Adiabatische vlam temperatuur in eem gesloten systeem, en ook benaderend open systeem). V.A. Poederkool 3 punten) Examen van 23 januari namiddag W6. 7 punten) Condensatie op verticale plaat, beredeneer formule voor de grenslaagdikte en warmteoverdrachtscoëfficiënt. W2. 3 punten) Gegeven de energievergelijking. Leg alle termen uit + geef algemene differentiaalvergelijking voor conductie. V6. 7 punten) Klassieke thermische centrale: bespreek volledig de figuur was gegeven). Hoe kan men het rendement verhogen met een STEG-centrale? 3

4 V1. 3 punten) Schets en bespreek de structuur van een laminaire voorgemengde vlam. Examen van 24 januari voormiddag W3.6 7 punten) Pas het concept van Reynoldsmiddeling toe op de stationaire behoudswetten om te komen tot de volgende set van stationaire gemiddelde vergelijkingen: v x vx x v x x + vy = 0 + v y vx = v x T x + v y T = ) ν + ν t ) vx ) α + α t ) T Leg, op basis van deze vergelijkingen, het netto effect van turbulentie uit. Schets de bijdragen van de verschillende componenten in de verschillende zones van een turbulente grenslaag. W4.1 3 punten) Beschrijf het algemene warmteoverdrachtsprobleem bij warmteuitwisseling door straling tussen twee lichamen. Geef aan welke factoren van belang zijn in dergelijke problemen. V4.2 7 punten) Bespreek kort de verschillende mogelijke strategieën om de emissie van NO x te verminderen. V2.2 3 punten) Schets en bespreek het driehoeksdiagram bij volledige verbranding. Leg op dit diagram uit wat er gebeurt bij onvolledige verbranding. Examen van 24 januari namiddag W4. 7 punten) Leg uit hoe de geometrische zichtfactor bepaald wordt uitdrukking moet niet opgesteld worden). Leg uit hoe je aan het equivalent model komt van figuur 4/23 voor een grijs, diffuus oppervlak. Verklaar alle termen. 4

5 W3. 3 punten) Bespreek het fysische verschijnsel convectie en leg uit wat de convectiecoëfficiënt is. Wat is het verband met conductie? Geef het getal van Nusselt en leg uit wat het verschil is met het getal van Biot. Geef enkele grootteordes voor natuurlijke en gedwongen convectie in gassen en vloeistoffen. V4. 7 punten) Wat wordt er, naast NO x, nog allemaal geëmitteerd? Leg kort uit. Leg in detail uit welke factoren invloed hebben op de uitstoot van CO. V4. 3 punten) Leg aan de hand van de begrippen vormingsenthalpie en voelbare enthalpie uit wat de stookwaarde is van een brandstof. Leid de uitdrukking af. Wat is het verschil tussen den bovenste stookwaarde en de onderste stookwaarde? 5