Introductie 1) 2) 3) 4) 5) J79 - Turbine Engines_ A Closer Look op youtube: toets form 1 okt 2013

Vergelijkbare documenten
Het Ts diagram van water en stoom

Doel is: Verdieping m.b.v. 2 REWIC Readers en koppeling aan de natuurkunde-les. periode 3 Rendementsverbetering door aftapvoorwarming en herverhitting

Introductie 1) 2) 3) 4) 5) J79 - Turbine Engines_ A Closer Look op youtube: toets form 1 okt 2013

Het Ts diagram van water en stoom

kringloop TS diagram berekeningen. omgevingsdruk / aanzuigdruk na compressor na de verbrandingskamers na de turbine berekend:

Doel is: Verdieping m.b.v. 2 REWIC Readers en koppeling aan de natuurkunde-les. periode 3 Rendementsverbetering door aftapvoorwarming en herverhitting

Wat gaan we doen? Koken van water: wat gebeurt er ( temperatuur, energie, druk) Leren opzoeken in stoomtabellen. Diagrammen van water en stoom

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

Thermodynamica - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 1/7

Technische Thermodynamica 1, Deeltoets 2 Module 2, Energie en Materialen ( )

De stoominstallatie met: ketel, turbine, condensor en voedingspomp. Eigenlijk wordt maar weinig energie nuttig gebruikt in een installatie:

De stoominstallatie met: ketel, turbine, condensor en voedingspomp. Eigenlijk wordt maar weinig energie nuttig gebruikt in een installatie:

VAK: Thermodynamica - A Set Proeftoets 01

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb april :00-12:00

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb juni :00-12:00

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

Bereken de luchtdruk in bar op 3000 m hoogte in de Franse Alpen. De soortelijke massa van lucht is 1,2 kg/m³. De druk op zeeniveau bedraagt 1 bar.

oefenopgaven wb oktober 2003

en tot hetzelfde resultaat komen, na sommatie: (9.29)

Hoofdstuk 12: Exergie & Anergie

Inhoud. Inleiding 13. Noordhoff Uitgevers bv

Samenvatting Natuurkunde Verwarmen en isoleren (Newton)

TENTAMEN THERMODYNAMICA voor BMT (8W180) Maandag 20 November van uur. Dit tentamen omvat 4 opgaven, die alle even zwaar meetellen.

Voorbeeld EXAMEN Thermodynamica OPEP Niveau 4. Vraag 1: Van een ideaal gas is gegeven dat de dichtheid bij 0 C en 1 bara, 1,5 kg/m 3 bedraagt.

REWIC-A: Thermodynamica A : : : Opleiding Module Examenset. REWIC-A Thermodynamica A 03. Uw naam :... Begintijd :... Eindtijd :...

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb juni :00-12:00

Notaties 13. Voorwoord 17

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb juni :00-12:00

Thermodynamica. Daniël Slenders Faculteit Ingenieurswetenschappen Katholieke Universiteit Leuven

Het aantal kmol is evenredig met het volume dat dat gas inneemt, bij een bepaalde druk en temperatuur

Tentamen Thermodynamica

EnergieTechniek klas 4

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb april :00-12:00

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

Warmte- en stromingsleer Examennummer: Datum: 14 december 2013 Tijd: 13:00 uur - 14:30 uur

Hoofdstuk 1: Ideale Gassen. Hoofdstuk 2: Warmte en arbeid. Hoofdstuk 3: Toestandsveranderingen bij ideale gassen

Opgave 2. Voor vloeibaar water bij K en 1 atm zijn de volgende gegevens beschikbaar:

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

Tentamen Thermodynamica

Naam (plus beschrijving) Symbool Eenheid Formules. Druk = kracht per eenheid van oppervlakte p (N/m² = ) Pa

TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA voor F2/MNW2. Vrijdag 23 december 2005

TOETS CTD voor 1 ste jaars MST (4051CHTHEY, MST1211TA1, LB1541) 10 maart uur Docenten: L. de Smet, B. Dam

Motorvermogen,verliezen en rendementen

Wat gaan we doen. dinsdag 29 augustus :32. Si klas 2 Pagina 1

TOETS CTD voor 1 ste jaars MST (4051CHTHEY) 1 maart uur Docenten: L. de Smet, B. Dam

Hoofdstuk 3. en energieomzetting

EXAMEN STOOMTURBINES EPT (nr 120)

Hoofdstuk 8: Kringprocessen

Deel 1 : Mechanica. 2 de jaar 2 de graad (2uur) Inhoudstafel. - a -

De verliezen van /in het systeem zijn ook het gevolg van energietransformaties!

[Samenvatting Energie]

Fysische Chemie Oefeningenles 1 Energie en Thermochemie. Eén mol He bevindt zich bij 298 K en standaarddruk (1 bar). Achtereenvolgens wordt:

Thermodynamische analyse van het gebruik van een warmtepomp voor residentiële verwarming

Figuur 8.39: Negatief kringproces. Figuur 8.40: Afgegeven en opgenomen warmte

is een dergelijk systeem één van starre lichaam Pagina 21 3 de zin

2 Van 1 liter vloeistof wordt door koken 1000 liter damp gemaakt.

Δh c = c. u = c cosα [m/s] 2 α 1 = intreehoek [ ] u = schoepsnelheid [m/s] c 1 = intreesnelheid [m/s] c 2 = uittrede snelheid [m/s] 2.

10 Materie en warmte. Onderwerpen. 3.2 Temperatuur en warmte.

Toestandsgrootheden en energieconversie

Si-1. Programma van dit semester. 1e deel stoomtabellen 2e stoomketels. Wat is koken? een verschijnsel

Exact periode Youdenplot Krachten Druk

Zuigermachines. Verbrandingsmotoren 12u HOC F. Daerden 12u HOC M. Van Overmeire. Pompen 12u HOC P. Kool. Labo s 5 Proeven NN

Energie-omzetting: omzetting van de ene energiesoort in de andere. Energie-overdracht: overdracht van energie van het ene voorwerp aan het andere.

Hoofdstuk 11: Irreversibiliteit

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

Unificatie. Zwakke Kracht. electro-zwakke kracht. Electriciteit. Maxwell theorie. Magnetisme. Optica. Sterke Kracht. Speciale Relativiteitstheorie

Hoofdstuk 6 Energie en beweging. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Tentamen Thermodynamica

Klimaatbeheersing (2)

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT DER TECHNISCHE NATUURKUNDE GROEP TRANSPORTFYSICA

Uitwerkingen van 3 klas NOVA natuurkunde hoofdstuk 6 arbeid en zo

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2013 TOETS APRIL :00 12:45 uur

Droogijs. IJskappen Antarctica smelten ongelooflijk snel Bron: www. metrotime.be

Motorkarakteristieken

- 1 - WERKEN MET STOOM. Werken met stoom

warmte en licht energie omzetting elektriciteit In een lamp wordt energie omgezet

Hoofdstuk 4: Dampen 4.1 AGGREGATIETOESTANDEN SMELTEN EN STOLLEN SMELTPUNT. Figuur 4.1: Smelten zuivere stof

THERMODYNAMISCHE RENDEMENTEN BIJ DE PRODUCTIE VAN WARMTE VAN LAGE TEMPERATUUR

Welke van de drie onderstaande. figuren stellen een isobare toestandsverandering van een ideaal gas voor?

Oefententamen Technische Thermodynamica (vakcode ) Faculteit der Construerende Technische Wetenschappen, Universiteit Twente

programma woensdag 8 oktober :59

Uitwerkingen van de opgaven in Basisboek Natuurkunde

Formules voor Natuurkunde Alle formules die je moet kennen voor de toets. Eventuele naam of uitleg

Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 3: energie en warmte

Samenvatting NaSk 1 Hoofdstuk 5

In deze eindtoets willen we met jullie samenvatten waar we het in het afgelopen kwartiel over gehad hebben:

14/12/2015. Wegwijs in de koeltechniek voor de niet koeltechnieker. Auteur: Rudy Beulens

1 Warmteleer. 3 Om m kg water T 0 C op te warmen heb je m T 4180 J nodig Het symbool staat voor verandering.

Q l = 23ste Vlaamse Fysica Olympiade. R s. ρ water = 1, kg/m 3 ( ϑ = 4 C ) Eerste ronde - 23ste Vlaamse Fysica Olympiade 1

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2019 TOETS APRIL 2019 Tijdsduur: 1h45

TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA. Dinsdag 25 oktober

Klimaatbeheersing (2)

NIVEAU 5. STOOMTECHNIEK EPT: Proefexamen

Tentamen Statistische Thermodynamica MS&T 27/6/08

STUDIEHANDLEIDING THERMODYNAMICA REWIC HWTK

HERHALINGS TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA voor S2/F2/MNW2 Woensdag 14 januari, 2009,

NIVEAU 4. STOOMTECHNIEK OPEP Niveau 4 (nr. 124) Bijlage: h-s diagram en T-s diagram

TENTAMEN. Thermodynamica en Statistische Fysica (TN )

Bereken het thermische rendement van een Rankine cyclus met keteldruk 180 bar en een condensatiedruk 0,05 bar.

Figuur 8.50: Toestandsdiagram van propaan naar ASHRAE Hoofdstuk 8: Kringprocessen 46

Transcriptie:

Introductie zondag 4 september 2016 22:09 1) 2) 3) 4) 5) Inleiding: Wat gaan we doen? introductiefilm over onderdelen J79 herhaling hoofdonderdelen en toestands-diagrammen. Natuurkunde wetten toegepast Oefeningen goed bewaren J79 - Turbine Engines_ A Closer Look op youtube: https://www.youtube.com/watch?v=or6miaswz8g toets form 1 okt 2013 ET 4E Pagina 1

(waarschijnlijk een verhelderend plaatje, na de film J79) ET 4E Pagina 2

Configuraties 1 maandag 5 september 2016 9:55 reader blz 33 ET 4E Pagina 3

ET 4E Pagina 4

configuraties 2 maandag 5 september 2016 9:35 ET 4E Pagina 5

ET 4E Pagina 6 Oefeningen zondag 4 september 2016 22:19 toestanden: 1 t=20c, 1 bar, aangezogen 100kg/s 3 t= 1250 C, 15 bar brandstof: stookwaarde van 37000 kj/kg Bereken t 2 als de verandering adiabatisch is antw: t2 = 362,7 C (635,7 K) Bereken brandstofverbruik: antw

ET 4E Pagina 7 Onderdelen Gasturbine maandag 5 september 2016 10:31 De gasturbine Onderdelen

ET 4E Pagina 8 Achtergrond maandag 5 september 2016 10:49 Natuurkundige wetten + ervaring

ET 4E Pagina 9 Inleiding maandag 2 februari 2015 8:46 Het kringproces turbine installatie bestaat uit isobare warmtetoevoer, bijna isentrope arbeidslevering, isobare warmteafvoer en een isentroop arbeidsverbruik. Daarna herhaalt alles zich weer. toestandsveranderingen per apparaat - - - - ketel: verhoging van de inwendige energie turbine: stoom stroomt erdoor en geeft energie af W condensor: verlaging van inwendige energie voedingpomp: met een beetje arbeid van buiten wordt de druk verhoogd Carnot en zijn onderzoekingen: Hij leefde van 1796 tot 1832 het jaar waarin hij stierf aan cholera, was een leerling van James Watt uit Schotland, die een stoommachine uitvond. Hij deed theoretisch onderzoek naar processen die bestonden uit 2 adiabaten en 2 isothermen en hij gebruikte daarbij de algemene gaswet: P.V=m.R.T Hij ontdekte dat het technisch hoogst haalbare rendement afhankelijkis van 2 temperaturen: - - T waarbij de warmte wordt toegevoerd T Hoog T waarbij warmte wordt afgevoerd T Laag

η = 1 - ET 4E Pagina 10

ET 4E Pagina 11 kracht, arbeid en energie zondag 31 januari 2016 21:38 UIT HET NATUURKUNDE BOEK Onthoud dit goed: Er wordt arbeid verricht als het voorwerp waarop kracht wordt uitgeoefend zich verplaatst, in de richting van die kracht. Onthoud ook dit: Iets heeft energie als het de mogelijkheid heeft om arbeid te verrichten Met energie kan 2 dingen gebeuren: - omzetten in een andere vorm van energie vb van chemische naar thermische - overdracht naar dezelfde vorm van energie vb van thermische naar thermische (radiator met warm water naar lucht)

Inwendige energie van gassen zondag 7 februari 2016 18:18 Als een vloeistof verdampt dan gaan de moleculen naar de gas-vorm. De vd Waalskrachten zijn doorbroken, de afstand is zo groot geworden dat de deeltjes elkaar niet meer aantrekken en krachten dus geen invloed meer hebben. Dan bestaat er alleen nog bewegingsenergie van de moleculen De energie van bewegende deeltjes hangt af van: - snelheid ( we nemen de gemiddelde snelheid, er zijn altijd deeltjes sneller maar ook langzamere) - massa van de deeltjes. Een zwaarder molecuul heeft meer energie. Afleiding van de formule: W kin = 1/2 x m x v 2 - - - - Als er kracht op een deeltje werkt dan verplaatst dit zich, er wordt arbeid verricht: W= F x S als een deeltje zich onder werking van een kracht verplaatst dan verplaatst dat deeltje zich, met een versnelling, volgens de formule: S= 1/2 x a x t 2 Kracht en versnelling: F= m x a volgens Newton snelheid bij versnelling: v = a x t dus kun je zeggen: W = m x a x 1/2 x a x t 2 W = 1/2 x m x a 2 x t 2 = 1/2 x m x (axt) 2 W= 1/2 x m x v 2 En deze laatste formule wordt altijd gebruikt voor kinetische energie en we zijn eraan gekomen door een aantal formules te gebruiken die allemaal gelden voor deeltjes met massa. Het is een zeer belangrijke voor de natuurkunde, er is zelfs een heel aparte afdeling ontstaan: de Thermodynamica. ET 4E Pagina 12

Inwendige energie zondag 7 februari 2016 19:44 Als je arbeid uit een machine wilt laten komen zul er energie in moeten doen. Maar als je een machine wilt laten werken dan moet je altijd bedenken dat een deel van die toegevoerde energie gaat zitten in INWENDIGE energie van de werkende stof. Dat deel kan niet of maar gedeeltelijk naar arbeid worden omgezet. hoe zit dat met een: - verbrandingsmotor - een stoomturbine installatie - een elektromotor Inwendige energie van moleculen, "U" genoemd, bestaat uit 2 delen, kinetische- en potentiele energie, de verandering van U is dan: ΔU = ΔU k + ΔU p Bij (ideale) gassen is de potentiele energie ΔU p = 0, omdat de moleculen zo ver van elkaar zijn dat deze energie geen invloed meer heeft. Dan blijft dus over: ΔU = Δu k. Zie hier het verband tussen de gemiddelde snelheid van moleculen ( kinetisch) en temperatuur. ET 4E Pagina 13

ET 4E Pagina 14 W u : De uitwendige arbeid zondag 7 februari 2016 21:44 Denk aan het experiment met een hoeveelheid gas in een cilinder, waarboven een gewichtloze zuiger heen en weer kan schuiven zonder weerstand: boven: de moleculen zitten in volume V1 moleculen oefenen kracht uit op de zuiger Onder: Er is warmte toegevoerd, de druk van het gas is gelijk gebleven (waarom?) maar het volume is vergroot. Geleverde arbeid W= F x S = pxaxs = p x ΔV Een Isobarische warmtetoevoer Je kunt er ook zo naar kijken met de gaswet: p.v 1 =m.r s.t 1 en p.v 2 = m.r s.t 2 dan wordt: W u = p(v 2 - V 1 ) W u = m.r s.δt

ET 4E Pagina 15 Eerste Hoofdwet thermodynamica woensdag 17 februari 2016 18:19 EERSTE HOOFDWET van de thermodynamica zegt: "energie gaat nooit verloren" daarom moet het zo zijn dat: "de TOEGEVOERDE energie", Q toe genoemd, is gelijk aan de toename van de inwendige energie plus de verrichte uitwendige ARBEID. Q toe = ΔU + W u Voor een gas kun je er dan van maken: Q toe = ΔU k + W u

ET 4E Pagina 16 Warmtestroming: Q toe, Arbeid en Q af zondag 31 januari 2016 21:53 Moleculen hebben een inwendige energie die uit 2 soorten bestaat: - bewegingsenergie - van der Waals aantrekkings-energie dit is potentiele energie. Vaste stoffen en vloeistoffen! ( Voor gassen zijn de vd Waalskrachten niet meer aanwezig, de afstanden tussen de deeltjes zijn te groot. Hier is alleen nog bewegingsenergie.) Als we een massa deeltjes dus energie laten opnemen moeten we er goed rekening mee houden dat dit inwendige energie wordt. Warmte is ontvangen energie. Meestal is de energie Q af gelijk aan de afgevoerde massa met inwendige energie, afgewerkte stoom bij een turbine en uitlaatgassen bij een verbrandingsmotor. Deze massa gas heeft kort daarvoor arbeid geleverd en wordt nu afgevoerd.

Meer gaswet, Soortelijke warmte woensdag 27 januari 2016 13:06 = R of = m.r s R m = M.R s dus R s = R m /M of = m.r m /M Rs = R voor 1 kg gas Rm = R voor 1 mol gasdeeltjes (vast aantal van 6 x 10 macht 23) Wat betekent c = 4,2 kj/kg.k? Soortelijke warmte van een gas? Wat stelt de soortelijke warmte c van gas dan voor, als gas bij veranderingen arbeid levert of opneemt? Q = m. c. Δ t Anders gesteld waarvan hangt de waarde van c af? Daarom gebruiken we voor een gas alleen c v of c p En we weten: als de druk constant is dan is er een W èn een ΔU Als het volume constant is dan is er géén W maar alléén ΔU En als druk én volume allebei veranderen dan kan deze hele formule niet worden toegepast. We gebruiken voor stoom (en alle andere gassen ook) enthalpie als warmtehoeveelheid en nooit m.c.δt. ET 4E Pagina 17

ET 4E Pagina 18 theoretische kringloop maandag 5 september 2016 11:01 \\\ Opgave 1 uitgedeeld; maken

ET 4E Pagina 19 werkelijke kringloop maandag 12 september 2016 13:51 T2 I en T4 I liggen hoger dan de theoretische waarden T2 en T4 Hierdoor is er een afwijking van de adiabatische veranderingen in compressor en turbine. Hoe sterker de afwijking hoe slechter het rendement; vandaar Rendement compressor Rendement Turbine

ET 4E Pagina 20 opgave 1 zondag 25 september 2016 21:32 4E Uitgedeeld op papier antwoorden a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) p2! -p1= 16,872 T2 1 = 372,7 C η comp = 0,9 P= 250.203 kw ε= 16,35 Q v = 431.282 kw (basis = omgevingstemperatuur) T 3 = 1202,7 C 194.128 kw η = 194128/626000=0,3101 warmteverbruik 11.612 kj/kwh

ET 4E Pagina 21 Theorie maandag 26 september 2016 13:39 ARBEIDS PRESTATIE van een gasturbine theoretisch geldt: het thermische rendement is afhankelijk van de drukverhouding η = 1-1/ ε^(k-1/k) Maar hoe zit het met de geleverde arbeid (energie)? Uit de Theoretische SAP volgt dat de theoretische arbeid geleverd, alleen afhankelijk is van ε en van T1 en T3 Zie blz 28/29 voor de afleiding van de formules grafiekvorm 3 2,5 SAPth S A P 2 1,5 1 0,5 SAP 0 0 10 20 30 40 50 p2/p1 De (theoretische) Specifieke ArbeidsPrestatie is dan SAP = en dan geldt: W = c pl *(T 3 *(

ET 4E Pagina 22 je ziet hier dat: - - overal k=1,4 gebruikt is, vandaar k-1/k = 0,285 herken je P t - P c? De werkelijk geleverde arbeid bereken je dan zo: W werkelijk = c pg *T 3 *( W eff = CxT 1 x SAP x η c x η v x η t x η m Zie blz 31 η c η v η t η m η th compressor verbranding turbine mechanisch thermisch wrijving, botsing onvolledige verbr wrijving, botsing wrijving lagers, koelverlies uittree verlies schoorsteen

ET 4E Pagina 23 SAP en W effectief maandag 3 oktober 2016 9:40 Als we de SAP als grafiek tekenen met p2/p1 op de x-as dan zien we dat er een optimum is bij een bepaalde drukverhouding. Dit betekent dat er 1 drukverhouding bestaat waarbij de machine het best presteert. In de formule voor Weff wordt met alle verliezen rekening gehouden.

ET 4E Pagina 24 opgave 2 maandag 3 oktober 2016 9:50 ISO condities: zie blz 30 gas turbines acceptance tests p= 1,013 bar t= 15 C rv= 60% Dit zijn de gemiddelde waarden voor noordelijk halfrond op zeeniveau Wat betekent dit voor een gasturbine die draait in een land met bergen? (denk aan een hoogte van 1000 m) Wat betekent dit voor een land waar het gemiddeld 24 C is? Wat denk je dat het effect zal zijn van vochtigheid op de geleverde arbeid van een Gasturbine?