TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb april :00-12:00

Vergelijkbare documenten
TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb juni :00-12:00

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb juni :00-12:00

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb april :00-12:00

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb juni :00-12:00

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

oefenopgaven wb oktober 2003

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

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

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.

Tentamen Thermodynamica

VAK: Thermodynamica - A Set Proeftoets 01

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

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

THERMODYNAMICA 2 (WB1224) Opgave 3 moet op een afzonderlijk blad worden ingeleverd.

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

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

Thermodynamica. Daniël Slenders Faculteit Ingenieurswetenschappen Katholieke Universiteit Leuven

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

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

TOETS CTD voor 1 ste jaars MST (4051CHTHEY) 7 maart uur Docenten: T. Savenije, B. Dam

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

Tentamen Thermodynamica

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

EXAMEN STOOMTURBINES EPT (nr 120)

Tentamen Thermodynamica

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

THERMODYNAMICA 2 (WB1224) 14 april u.

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

Het Ts diagram van water en stoom

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

Elke opgave moet op een afzonderlijk blad worden ingeleverd.

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.

Hoofdstuk 12: Exergie & Anergie

TOETS CTD voor 1 ste jaars MST (4051CHTHEY) 7 maart uur Docenten: T. Savenije, B. Dam

Inhoud. Inleiding 13. Noordhoff Uitgevers bv

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT DER TECHNISCHE NATUURKUNDE GROEP TRANSPORTFYSICA

Notaties 13. Voorwoord 17

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT DER TECHNISCHE NATUURKUNDE GROEP TRANSPORTFYSICA

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

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

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

Thermodynamics 1. Lecture 9: Bendiks Jan Boersma Wiebren de Jong Thijs Vlugt Theo Woudstra. March 8, Energy Technology

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

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

TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA. Dinsdag 25 oktober

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

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

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.

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

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

Tentamen x 3

Tentamen Warmte-overdracht

tentamen stromingsleer (wb1225), Faculteit 3mE, TU Delft, 28 juni 2011, u

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

TENTAMEN. Thermodynamica en Statistische Fysica (TN )

NIVEAU 5. STOOMTECHNIEK EPT: Proefexamen

PT-1 tentamen, , 9:00-12:00. Cursus: 4051PRTE1Y Procestechnologie 1 Docenten: F. Kapteijn & V. van Steijn

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

PT-1 tentamen, , 9:00-12:00. Cursus: 4051PRTE1Y Procestechnologie 1 Docenten: F. Kapteijn & V. van Steijn

Thermodynamische analyse van het gebruik van een warmtepomp voor residentiële verwarming

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

VAK: Stoomturbines - A Proefexamen Set 01

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

-- zie vervolg volgende pagina --

Eerste Hoofdwet: Deel 1

Het Ts diagram van water en stoom

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

THERMODYNAMISCHE RENDEMENTEN BIJ DE PRODUCTIE VAN WARMTE VAN LAGE TEMPERATUUR

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

Hoofdstuk 8: Kringprocessen

MINISTERIE VAN ONDERWIJS, WETENSCHAP EN CULTUUR UNIFORM EXAMEN VWO 2015

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

NIVEAU 3 STOOMTECHNIEK AFVALVERBRANDING BE

ONDERKOELING-OVERVERHITTING. Rudy Beulens

STUDIEHANDLEIDING THERMODYNAMICA REWIC HWTK

Extra oefenopgaven bij hoofdstuk 5 en 6

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

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

0.II.1 Thermodynamica: oefeningen - oplossingen

Toestandsgrootheden en energieconversie

Tentamen Fysische Systemen, , 9-12 uur

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

Tentamen Statistische Thermodynamica MS&T 27/6/08

Richard Mollier ( )

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

Klimaatbeheersing (2)

ENERGIE H5 par. 1 en 2 Diagnostische Toets natuurkunde uitwerkingen

Klimaatbeheersing (2)

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT Faculteit der Civiele Techniek en Geowetenschappen

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.

Energieconversiemachines en -systemen: Thermodynamische analyse van het gebruik van een warmtepomp voor residentiële verwarming

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

6-TSO-IW-c Warmtepompen 1. Warmtepompen

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

Tentamen Warmte-overdracht

Mechanische damprecompressie Egbert Klop

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2015 TOETS APRIL :00 12:45 uur

Transcriptie:

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb 4100 13 april 2011 9:00-12:00 Linksboven op elk blad vermelden: naam, studienummer en studierichting. Puntentelling: het tentamen bestaat uit 14 meerkeuzevragen en twee open vragen. Voor de meerkeuzevragen kun je 44 punten halen (het aantal goede antwoorden 3) x 4. Elke open vraag levert je 28 punten. Het reglement: 1. Het formuleblad en het overzicht kringprocessen mag je bij je hebben en het formuleblad mag bovendien volstaan met aantekeningen in je eigen handschrift. 2. Het is raadzaam met de 14 meerkeuzevragen te beginnen, omdat het antwoordformulier na ca. 2 uur wordt opgehaald. 3. Laat het antwoordformulier van andere tafels daar liggen. Je krijgt je eigen formulier. 4. Vul het hoofd van het antwoordformulier volledig in, ook het studienummer. Zet je studienummer op elk blad dat je inlevert. 5. Gebruik bij voorkeur een HB-potlood. Gum een fout antwoord goed uit. 6. Blauwe of zwarte pen kan ook maar correctie is dan niet mogelijk. 7. Per vraag mag slechts één hokje zwart gemaakt zijn, meer is fout. 8. Het is verstandig de keuze eerst op het vragenblaadje te maken (zorg ervoor dat het niet leesbaar is voor je omgeving, want dat is fraude) en later het antwoordformulier in te vullen. 9. Let op: op de formulieren staan a, b, c en d vaak niet in alfabetische volgorde. 10.Zet je telefoon uit en doe je eventuele koptelefoon en dergelijke in je tas Het antwoordformulier voor de meerkeuzevragen is los van de bundel uitgereikt en wordt omstreeks 11.00 uur opgehaald. Veel succes!! 1

Opgave 1 Bijgaande figuur geeft het processchema van een eenvoudige stoomkringloop. Het geeft de stationaire situatie (steady state) weer. De relevante gegevens staan in de figuur vermeld bij de componenten en de leidingen. Effecten van veranderingen in kinetische en potentiële energie mogen worden verwaarloosd. Warmteverliezen zijn verwaarloosbaar (dus pomp en turbine werken adiabatisch) evenals de mechanische (en elektrische) verliezen van de turbine en de pomp. p 1 =100 bar T 1 =560 C 1 Turbine 2 p 2 =0.04 bar 1 Ketel (stoomgenerator) x 2 =91% 2 Koelwater T 5 =17 C aan inlaat 5 6 Condensor 3 Koelwater T 6 =24 C pomp =1 aan uitlaat p 4 =100 bar 4 4 3 p 3 =0.04 bar Pomp verzadigingscondities Veronderstel water (vloeistof) als incompressibel. De massastroom stoom is 80 kg/s. Maak waar nodig gebruik van de bijgevoegde tabellen. a) Geef de eerste hoofdwet voor een open systeem met stationaire doorstroming b) Schets het hele proces in een T-s diagram, en geef de relatie tot de condensatiecurve duidelijk aan. Verduidelijk het diagram met relevante lijnen, zoals isobaren en isothermen c) Berekenen aan de hand van de gegevens in de figuur het vermogen van de turbine. d) Bereken de warmte toevoer in de ketel, waarbij je ervan uit mag gaan dat h 4 -h 3 =10kJ/kg e) Bereken het rendement van de cyclus met en zonder bijdrage van de pomp f) Bepaal de warmtestroom die moet worden afgevoerd in de condensor en de massastroom koelwater die daarvoor nodig is. Neem voor water c p = 4.18 kj/kg K. 2

Opgave 2 Een viertakt motor wordt beschreven met behulp van een dual cycle. Beschouw een duale cycle met een drukverhouding p 3 /p 2 =2.0 en een cut-off ratio van (V 4 /V 3 ) van 1.5. De druk en temperatuur op punt 1 zijn 1 bar en 300K. Verder is gegeven dat de compressie verhouding gelijk is aan 10 de molmassa van lucht 29 kg/kmol, c p =1.0 kj/kgk en c v =0.714 kj/kgk. a) Schets het T-s diagram voor de duale cyclus. b) Bepaal de temperatuur in punt 2, zowel met de air-standard als wel met de coldair standard. Vanaf hier moet alles bepaald worden met de cold air standard benadering. Gebruik ook de temperatuur in punt 2 die je gevonden hebt met de cold air standard. c) Bepaal de temperaturen in de overige punten, uitgaande van de cold-air standard d) Bepaal de warmte toe/afvoer per eenheid van massa tijdens processtap 2 3 en 3 4. e) Bepaal de arbeid per eenheid van massa en het rendement van het systeem f) Als we met dit systeem 50kW bij een toerental van 3000 omw/min willen produceren hoe groot moet dan V1 zijn. 3

MEERKEUZEVRAGEN WB 4100 MK 1 Van de mogelijkheden (a), (b), (c) en (d) is er één juist. Een stalen kogel met een diameter van 1 cm en een temperatuur van 19 graden Celsius valt van een hoogte van 30 meter op een stalen plaat en stuitert terug. Direct na het terugstuiteren heeft de kogel een snelheid van 15 m/s. Hoe veel is de temperatuur van de kogel toegenomen? (Gegeven dat de dichtheid en soortelijke warmte van staal gelijk zijn aan 7900kg/m 3 en 444J/kgK) (a) 0.86 graden (b) 0.42 graden (c) 1.22 graden (d) 0.56 graden MK 2 De volgende uitspraken worden gedaan over door een systeem geleverde arbeid 1. δw=p.dv voor een gesloten systeem 2. Arbeid kan volledig omgezet worden in warmte 3. In een kringproces kan gesteld worden dat de warmte die toegevoerd wordt aan het systeem gelijk is aan de arbeid 4. W 12 = δw W 2 W 1, want W is geen toestandgrootheid (a) 1 en 4 zijn waar, 2 en 3 niet. (b) 1 en 3 zijn waar; 2 en 4 niet. (c) 2 en 3 zijn waar; 1 en 4 niet. (d) 3 is niet waar, 1 2 en 4 zijn waar. MK 3 Helium (molmassa 4 g/mol, κ=5/3) wordt isentroop gecomprimeerd van een toestand (1) waarvoor geldt dat de druk is 2 bar en het volume 1 liter naar een toestand met een druk van 10 bar en een volune V 2. Als de compressie isentroop is, wat is dan het volume V 2 (a) 0.52 liter (b) 0.38 liter (c) 0.66 liter (d) 0.72 liter MK 4 Een reversibele koelmachine wordt gebruikt om een ruimte op -18 C te houden. De omgevingstemperatuur is 25 C. Er moet 20kW aan warmte ontrokken worden uit de ruimte. De netto benodigde vermogen is: (a) 1.81kW (b) 2.45kW (c) 11.5kW (d) 3.37kW 4

MK 5 Een constructeur probeert het vermogen van een benzinemotor te vergroten door meer warmte toe te voeren aan de cylinders. Geeft dit een verbetering van het rendement van motor? MK 6 (a) Ja want de gemiddelde temperatuur van de warmte toevoer gaat omhoog (b) Ja want het vermogen gaat omhoog (c) Nee want de compressieverhouding blijft gelijk (d) Ja want het toerental gaat omhoog en dus het vermogen Verzadigde stoom wordt geëxpandeerd van 50 bar naar 1 bar. Wat is de stoomkwaliteit na isentropische expansie? (a) 0.77 (b) 0.81 (c) 0.87 (d) 0.90 MK 7 Een uitvinder heeft een nieuw type motor bedacht om restwarmte om te zetten in arbeid. Hij wil het principe van de motor niet prijs geven maar hij geeft wel aan dat het temperatuurverschil over de motor maar 100 0 C is. Volgens de uitvinder is het rendement van de motor gelijk aan 28% MK 8 (a) Dit kan niet (b) Dit kan mits de omgevingstemperatuur hoger is dan 300 K (c) Dit kan mits de omgevingstemperatuur lager is dan 250K (d) Er zijn onvoldoende gevens om een uitspraak te doen Voor een ideaal gas is de molaire gasconstante R = 8,314 kj/(kmol K). De molmassa van waterstof is 2,02 kg/kmol. Hoe groot is het volume van 2 kg waterstof bij een temperatuur van 300 K en een druk van 1 bar?. (a) 24,7 liter (b) 2,47 m 3 (c) 12,3 m 3 (d) Andere waarde 5

MK 9 De wet van Bernoulli mag je a) Altijd gebruiken. b) Alleen gebruiken als er geen verschil in potentiele energie is. c) Soms gebruiken als er geen productie of verlies van arbeid is. d) Alleen gebruiken als ook de eerste hoofdwet gebruikt mag worden. MK 10 Een proces doorloopt het volgende omkeerbaar kring proces. De geleverde arbeid is gelijk aan (a) 4kJ (b) 8kJ (c) 12kJ (d) 3kJ 6

MK 11 Een kringproces bestaat uit drie deelprocessen: 1 2, 2 3 en 3 1. 1 2: onttrokken warmte is 75 kj, op systeem verrichte arbeid is 75 kj; 2 3: onttrokken warmte 0 kj, op systeem verrichte arbeid 200 kj; 3 1: toegevoerde warmte 125 kj, de door het systeem verrichte arbeid tijdens deze stap is (a) W = 275kJ (b) W = 50kJ (c) W = 325kJ (d) andere waarde MK 12 Een ideaal gas wordt isotherm gecomprimeerd van een toestand 1 naar een toestand 2. Er geldt het volgende a) De entropie neemt af en het systeem levert warmte b) De entropie neemt toe en het systeem levert warmte c) De entropie verandert niet en de druk in het systeem neemt toe d) De enthalpie neemt toe en er is geen warmteoverdracht MK 13 Gegeven het volgende diagram (a) (b) (c) (d) I = vaste stof, II = gas, III = vloeistof I = vaste stof, II = vloeistof, III = gas I = vloeistof, II = vaste stof, III = gas I = vloeistof, II = gas, III = vaste stof 7

MK 14 Gasturbines worden geanalyseerd aan de hand van de Brayton cycle. De cycle bestaat uit twee isobaren en twee isentropen. Het rendement van dit systeem wordt geven door: a) 1- Q 14 /Q 23 b) 1- Q 34 /Q 23 c) 1- (Q 34 +Q 14 )/Q 23 d) W 23 /Q 23 8

9

10

11

12