STOOMTURBINES - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 1/5

Transcriptie

1 VAK: Stoomturbines A Set Proeftoets AT01 STOOMTURBINES - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 1/5

2 DIT EERST LEZEN EN VOORZIEN VAN NAAM EN LEERLINGNUMMER! Beschikbare tijd: 100 minuten Uw naam:... Klas:... Leerlingnummer: Instructies voor het invullen van het antwoordblad. 1. Dit tentamen bestaat uit 6 opgaven. 2. De antwoorden schrijft u op de door de school te verstrekken antwoordformulieren. 3. Noteer op alle antwoordformulieren uw Naam, de Klas, het Vak, de Periode en de Set. 4. Beantwoord de vragen zo volledig mogelijk. Vermeld bij rekenopgaven de berekening op de antwoordformulieren. 5. U mag tijdens het tentamen gebruik maken van: Een tabellenboek, zonder aantekeningen; Formuleblad Rekenmachine Stoomtabel h s diagram (Mollier diagram) 6. Direct na afloop van het tentamen levert u alle formulieren (vragenformulier, antwoordbladen en kladpapier) in bij de docent(e). 7. Puntenverdeling SOM Cijfer Aantal punten 1 9 Vastgesteld dd. Veel succes! STOOMTURBINES - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 2/5

3 VAK: Stoomturbines A 1. Set AT 01 (Les 02.0) De rotor van een Zoelly turbine draait met een toerental van 50 Hz. De gemiddelde diameter over de loopschoepen bedraagt 0,5 meter. De absolute intredehoek van de stoom, 1, bedraagt 18. De absolute uittredehoek van de stoom uit het loopwiel bedraagt 90. Wrijvingsverschijnselen blijven buiten beschouwing. De totale warmteval welke voor deze turbine beschikbaar is, bedraagt 272,8 kj/kg. Bereken het aantal trappen waaruit deze turbine bestaat 2. (Les 04.0) Aan een Parsons turbine is een tweetraps Curtis turbine voorgeschakeld. Van deze machine is bekend dat de gemiddelde diameter van het loopwiel van de Curtis twee maal de gemiddelde diameter van de daarna volgende Parsons trappen meet. Beschouw hiertoe ook onderstaande afbeelding waarop een dergelijke turbine is weergegeven. Schematische weergave van een voorgeschakelde tweetraps Curtis turbine aan een Parsons turbine. Bereken het aantal reguliere Parsonstrappen wat door deze voorgeschakelde Curtis turbine vervangen wordt. Ga daarbij uit van ideale omstandigheden. 3. (Les 09.0) Aan een mengvoorwarmer als weergegeven op onderstaande afbeelding voert men 32 kg condensaat per seconde toe en ook 4 kg make up water. STOOMTURBINES - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 3/5

4 Het condensaat bezit de verzadigingstemperatuur welke behoort bij de gegeven condensordruk. De temperatuur van het make up water bedraagt slechts 20. Het ontgaste condensaat verlaat nu, thans overigens dienend als voedingwater voor de ketel, deze ontgasser, met een temperatuur welke gelijk is aan de verzadigingstemperatuur welke behoort bij de druk welke heerst in deze ontgasser. Deze druk bedraagt 3 bar. Om deze druk te handhaven is een drukregelaar geïnstalleerd. Zie ook bovenstaande afbeelding. Naast stoom voor de turbine, levert de ketel ook 4 kg per seconde stoom aan een externe verbruiker. Hiertoe dient de hoeveelheid make up water. De verwarmingstoom voor de ontgasser wordt onttrokken aan de stoomturbine welke werkt met verse stoomcondities: 80 bar 440 C De condensordruk bedraagt 0,1 bar Het inwendig rendement van de machine mag worden gesteld op 93 %. De machine is slechts uitgevoerd met één enkele aftap. Deze bevindt zich op de gunstigste plaats en dient ter voorwarming van het voedingwater. Zoals bekend mag worden verondersteld bevindt zich het gunstigste aftappunt (ongeveer) halverwege de warmteval. Bijlagen: Stoomtabel verzadiging en Mollier diagram) Bereken het vermogen van de turbine indien gegeven is dat het mechanisch rendement 98% bedraagt. 4. (Les 03.0) Gegeven is een Parsons turbine welke bestaat uit 35 dubbele trappen. Aan deze turbine wordt verzadigde stoom toegevoerd met een druk van 15 bar. De warmteval vindt plaats tot op een condensordruk van 0,035 bar. Het vochtgehalte in de stoom bedraagt daarbij 20 %. De diameter van de loopwielen bedraagt 0,75 meter. De absolute intredehoek Er wordt verondersteld dat de uittredesnelheid de kleinste waarde bezit, hetgeen betekent dat Bereken het toerental van de turbine. STOOMTURBINES - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 4/5

5 5. (Les 05.0) Bereken de optredende centripetale kracht bij een rotor waarvan de afwijking van het zwaartepunt van de rotormassa ten opzichte van de hartlijn van de as van draaiing 0,003 mm bedraagt. Deze rotor heeft een gewicht van 120 ton en draait met een toerental van 50 Hz. Welke invloed zal deze centripetale kracht op het draaigedrag van de turbine hebben?. 6 (Les 06.0) Van een regeneratieve condensor, als weergegeven op bijgaande afbeelding, zijn de volgende gegevens bekend: - condensordruk = 0,05 bar - dampgehalte van de in de condensor stromende stoom = 90% - koelwater inlaattemperatuur = 17 C - koelwater uitlaattemperatuur = 22 C - condensaatstroom = 200 kg/s - het condensaat is op verzadigingstemperatuur (regeneratieve condensor) - soortelijke warmte koelwater = 4,2 kj/(kg K) Bereken het koelwaterveelvoud van deze condensor. Wat valt op bij deze berekende waarde? 7. (Les 09.0) Geef een verklaring voor het feit dat bij toepassing van aftapvoorwarming het specifiek stoomverbruik toeneemt, maar het warmteverbruik afneemt. Laat nu ook zien wat het verband is tussen warmteverbruik en rendement van en stoomkringloop. Wanneer het rendement van een stoomkringloop 36 % bedraagt, hoe groot is dan het warmteverbruik van die installatie? Laat duidelijk naar voren komen welke de eenheid is waarin het warmteverbruik van een installatie wordt uitgedrukt. 8. (Les 10.0) Leg uit waarom bij turbine installaties met herverhitting ook een snelsluit afsluiter zal zijn aangebracht juist voor de middendruk turbine. Veel succes! STOOMTURBINES - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 5/5