Tentamen Warmte-overdracht



Vergelijkbare documenten
Tentamen Warmte-overdracht

Tentamen Warmte-overdracht

Tentamen Warmte-overdracht

Tentamen Warmte-overdracht

Tentamen Warmte-overdracht

Tentamen Warmte-overdracht

Tentamen Warmte-overdracht

Week 5 Convectie nader bekeken

Verzameling oud-examenvragen

3. Beschouw een zeer goede thermische geleider ( k ) in de vorm van een cilinder met lengte L en straal a

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT TECHNISCHE NATUURKUNDE GROEP TRANSPORTFYSICA

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

Convectiecoëfficiënten en ladingsverliezen bij éénfasige

Vraag (1a): Bepaal de resulterende kracht van de hydrostatische drukken op de rechthoekige plaat AB (grootte, richting, zin en aangrijpingspunt).

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

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

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Test-examen Warmte-overdracht (16 mei 2014)

Warmtetransport & thermische isolatie

Figuur 3 Totale druk bij aanvalshoek 4 Figuur 4 Totale druk bij aanvalshoek 4

Tentamen Stromingsleer en Warmteoverdracht (SWO) april 2010, uur - BIJGEWERKT

Menu. Inleiding Algemene informatie Toepassingen Berekening van warmteoverdracht. 360º aanzicht platenwarmtewisselaar

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Tentamen Stromingsleer en Warmteoverdracht (SWO) april 2009,

Examen Januari OEF 1 Hydrostatica (4 pt, apart dubbelblad) Scharniert rond C, er heerst atmosfeerdruk.

Naam:... Studentnr:...

REKENTECHNIEKEN - OPLOSSINGEN

Vraag 1 Vraag 2 Vraag 3 Vraag 4 Vraag 5

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE

Tentamen x 3

Eindexamen natuurkunde 1-2 vwo 2001-I

TENTAMEN NATUURKUNDE

schematische doorsnede van de wand van een oven Filmlaagjes zijn dunne (laminaire) laagjes lucht voor, direct tegen de wand

Thermodynamica. Daniël Slenders Faculteit Ingenieurswetenschappen Katholieke Universiteit Leuven

Vraag Antwoord Scores. Aan het juiste antwoord op een meerkeuzevraag wordt 1 scorepunt toegekend.

Examen theorie Warmte- en Verbrandingstechniek

Paragraaf 13.1 : Berekeningen met de afgeleide

Eindexamen natuurkunde 1 vwo 2001-I

tentamen stromingsleer (wb1225), Faculteit 3mE, TU Delft, 12 april 2011, u

MODULEHANDLEIDING. van de module. Procestechnologie 3 (PROC III)

In dit document leggen we uit hoe isolatie werkt en hoe INSUL8eco werkt in uw gebouw.

Eindexamen havo natuurkunde pilot II

Het drie-reservoirs probleem

Tentamen. Elektriciteit en Magnetisme 1. Woensdag 20 juni :00-12:00. Leg je collegekaart aan de rechterkant van de tafel.

Paragraaf 11.0 : Voorkennis

Tentamen Inleiding Warmte en Stroming (4B260)

Elektromagnetische veldtheorie (121007) Proeftentamen

STRALINGSVERWARMING STRALINGSPANELEN OP WARM WATER OF STOOM BVBA BLONDEAU & ZONEN. Fabriekstraat, 56 B Lint

Leerstoel voor warmte- en stofoverdracht Rheinisch-Westfälische technische hogeschool Aken Professor Dr. Ing. R. Kneer

Samenvatting Natuurkunde hoofdstuk 4

Nieuwe vacuümtube met drie elementen

Rapport : Dimensioneren van zonneboilers door simulatie praktische richtlijnen

Foutenberekeningen Allround-laboranten

Phydrostatisch = gh (6)

Flowlabpracticum - Lynn Verkroost, Nick Van Bossche en Michiel Haegeman

Aanvulling hoofdstuk 1 uitwerkingen

Het tentamen levert maximaal 30 punten op, waarvan de verdeling hieronder is aangegeven.

De trekproef. De trekproef - inleiding. De trekproef - inleiding. De trekproef - inleiding. Principe. Bepalen van materiaaleigenschappen

Eindexamen vwo natuurkunde pilot I

Datum: 18 maart 2011 Ons kenmerk: RH3851 Project: Beoordeling staalconstructie systeem FlexFrameBouw Betreft: Onderzoek brandwerendheid

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Maisonette woning links Maisonette woning rechts

innovation in insulation

Cirkel en cirkelsector

Indien er bij 2 objecten sprake is van een temperatuurverschil, is er sprake van warmteoverdracht.

IVF temperatuurregeling incubator

Langere vraag over de theorie

Condensatie op de buitenzijde van isolerende beglazing

/14 /28 /28 /30 /100. Naam:.. Studentnr.:.. Resultaten: Totaal: Opgave 1 Opgave 2 Opgave 3 Opgave 4

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Eindexamen wiskunde B1 havo 2008-II

rapport nr. H.0906.S.633. EMCP

Binnenplaat staal 0,50 mm

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

Eindexamen natuurkunde 1 havo 2003-I

Het tentamen levert maximaal 30 punten op, waarvan de verdeling hieronder is aangegeven.

oefenopgaven wb oktober 2003

Examen HAVO en VHBO. Wiskunde B

Tussentoets 2 Mechanica 4RA03 17 oktober 2012 van 9:45 10:30 uur

Hulpmiddelen: Niet grafische rekenmachine, binas 6 de druk. Let op dat je alle vragen beantwoordt.

Wiskunde D-dag Vrijeschool Zutphen VO donderdag 18 februari, 12:30u 16:30u. Aan de gang

4 Vergelijkingen. Verkennen. Theorie en Voorbeelden

Eindexamen natuurkunde 1 vwo 2004-II

Eindexamen wiskunde b 1-2 havo II

Eisenhowerlaan 112, Postbus NL-2508 EE Den Haag T +31 (0) F +31 (0)

T info@hetzonnecollectief.nl

MODELBOUW eindopdrachten 6 november 2006

Tentamen numerieke analyse van continua I

Examen HAVO. wiskunde B1. tijdvak 2 woensdag 18 juni Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Foutenberekeningen. Inhoudsopgave

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

EXAMEN MIDDELBAAR ALGEMEEN VOORTGEZET ONDERWIJS IN 1977 MAVO4

Warmtetechniek Oplossingen van Oefeningen. Studenteneditie

Bijlage 5 Testomstandigheden voor bepaling van de COP test en aanvullende bepalingen voor berekening van de SPF voor warmtepompen

XXX INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE PADUA, ITALIË THEORIE-TOETS

de weerstandscoëfficiënt van de bochten is nagenoeg onafhankelijk van het slangtype.

Transcriptie:

Tentamen Warmte-overdracht vakcode: 4B680 datum: 10 juni 09 tijd: 9.00-12.00 uur LET OP Er zijn in totaal 4 opgaven waarvan de eerste opgave bestaat uit losse vragen. Alle opgaven tellen even zwaar mee. Ieder onderdeel wordt (indien nodig en mogelijk) afgesloten met richtwaarden voor de uitkomsten. Gebruik deze waarden alleen als U een onderdeel niet weet of als U onrealistische uitkomsten krijgt. Succes.

Opgave 1 (alle deelvragen zijn onafhankelijk van elkaar te maken) a) Een 10 cm dikke plaat aluminium op een uniforme temperatuur van 200 0 C wordt in een bad met olie op een temperatuur van 70 0 C ondergedompeld. De warmteoverdracht van de plaat naar de olie kan worden beschreven met een oneindig grote warmteoverdrachts-coëfficiënt. Men is geïnteresseerd in de temperatuurverdeling in de plaat als functie van de tijd. Geef een schatting van het tijdsinterval waarbij de temperatuur in het centrum van de plaat 5 0 C daalt. Beschouw hierbij de plaat als een half-oneindig medium. Aluminium heeft de volgende materiaaleigenschappen: = 2707 kg/m 3 ; c p = 896 J/kg.K; k = 204 W/m.K. b) Indien voor een vrije convectie stroming langs een vlakke plaat geldt 1/ 4 Nu x C Gr x met C een constante, bereken dan het gemiddelde Nusselt getal h L L Nu L k en druk deze uit in het locale Nusselt getal Nu L op positie L. L is de lengte van de plaat. Alle stofeigenschappen en de wandtemperatuur zijn constant. c) Een waterstroom van 68 kg/min en 35 0 C wordt verwarmd door een oliestroom. De olietemperatuur in de warmtewisselaar daalt van 110 0 C naar 75 0 C. De totale warmtedoorgangscoëfficiënt (overall heat transfer coefficient) is 320 W/m 2.K. Het betreft hier een shell-and-tube warmtewisselaar waarbij de olie een shell-pass maakt en het water twee tube-passes. Het warmtewisselend oppervlak is gelijk aan 19 m 2. Bespreek de methode om de uitlaattemperatuur van het water te bepalen met behulp van onderstaande figuur. De uitlaattemperatuur hoeft dus niet berekend te worden.

Opgave 2 (de deelvragen a), b) en c) zijn onafhankelijk van elkaar te maken) Een 10 cm dikke plaat ( k1 10 W / m K ) met een onbekende interne warmtebron q ''' is ingeklemd tussen twee 15 cm dikke platen( k 30 W / m. ). Het geheel is ondergedompeld 2 K in een vloeistof ( T 300, 60 / m 2 K h W. K). In onderstaande figuur worden de systeemgegevens getoond. Op x=0 is een symmetrieas aanwezig. De onbekende randtemperaturen van deel 2 wordent 1 en T2 genoemd. x 1 x 2 k 2 k 1 q k 2 h, T T 1 T 2 k 1 =10 W/m.K k 2 =30 W/m.K x 1 =0,1 m x 2 =0,15 m T =300 K h =60 W/m 2.K 1 2 3 x a) Schets het globale temperatuurverloop. Vanwege symmetrie wordt de helft van het probleem beschouwd (x > 0). b) 1) Geef voor deel 1 de beschrijvende differentiaalvergelijking plus de bijbehorende randvoorwaarden. 2) Bereken het temperatuurverloop in deel 1 als functie van q ''' en T1. c) Stel een relatie op voor warmtestroomdichtheden q' ' in de delen 2 en 3 en koppel deze aan de bronterm q '''. d) Gegeven is verder dat de maximale temperatuur gelijk is aan Tmax 600 K. Bereken q ''', T1 en T2.

Opgave 3 (de deelvragen a) en b) zijn onafhankelijk van elkaar te maken) Een zwemmer gaat door het water met een snelheid van 2 m/s (50 m in 25 s). Neem aan dat hij te benaderen is als een vlakke plaat van 2 m lengte en 50 cm breed en met een oppervlakte temperatuur van 30 0 C die zowel aan de boven- als aan de onderkant warmte afstaat aan het stilstaande water van 20 0 C. In de analyse mogen de stofeigenschappen van het water constant worden verondersteld: = 0,01 cm 2 /s; k = 0,6 W/m.K; Pr = 5. a) Waar vindt voor Re cr = 5.10 5 grenslaagtransitie plaats aan het lichaam? (lukt het niet, ga dan verder met x cr = 1 m) b) Bepaal het warmteverlies van de zwemmer naar de omgeving. c) Stel dat door de keuze van een nieuw zwempak het transitiepunt verschoven kan worden zodanig dat de laminaire grenslaag met 10 % wordt verlengd (bij gelijk blijvende snelheid). Bereken het nieuwe kritische Reynoldsgetal Re cr en wat is dan de procentuele reductie in het warmteverlies bij een snelheid van 2 m/s? d) Geef een schatting van de 50 m tijd in het nieuwe zwempak bij een even grote inspanning van de zwemmer. Denk hierbij aan de Reynolds-Colburn analogie.

Opgave 4 (de deelvragen a), b) en c) zijn onafhankelijk van elkaar te maken) Een thermische collector is geconstrueerd zoals hieronder aangegeven. Een glasplaat dekt de thermische collector af om verliezen te reduceren. Zowel de onderkant als de zijkanten zijn geïsoleerd. De afstand tussen de achterplaat en de glasplaat is gelijk aan 75 mm. De breedte van de collector is 1 m. De invallende straling van de zon heeft een grootte van 900 W/m 2. De glasplaat is volledig transparant voor de invallende straling van de zon maar volledig ondoorzichtig voor de stralingsuitwisseling met de omgeving en de achterplaat, 2 = 0.9. De glasplaat heeft een constante temperatuur (geen geleidingsweerstand) en de omgeving is op een temperatuur van T 3 = 20 0 C. De achterplaat kan gemodelleerd worden als een ideale absorber, 1 = 1. De warmte-overdracht door natuurlijke convectie tussen de achterplaat en de glasplaat kan beschreven worden met een totale warmte-overdrachtscoëfficiënt van h 12 = 7 W/m 2.K, q = h 12 (T 1 T 2 ). De warmte-overdrachtscoëfficiënt voor geforceerde convectie naar de omgevingslucht met een temperatuur van T 3 = 20 0 C is gelijk aan h 23 = 20 W/m 2.K. h 23 = 20 W/m 2.K 3: omgeving, T 3=20 0 C 75 mm h 12 = 7 W/m 2.K 2: glasplaat, 2=0.9 1: achterplaat, 1=1.0 1000 mm a) In de volgende analyse wordt er vanuit gegaan dat de warmte-overdracht met de zijwanden kan worden verwaarloosd. Geef aan, op basis van een berekening van de zichtsfactor met behulp van de kruisdraadmethode (= crossed-string method ) en zichtsfactor algebra voor de combinaties achterplaat-zijwanden en achterplaatglasplaat, dat dit een redelijke benadering is. b) De warmte-overdracht voor straling en convectie vinden parallel plaats. Geef voor beide mechanismen het thermische netwerk weer inclusief weerstanden en potentialen in formulevorm. Neem aan dat F 1-2 gelijk is aan 1 en dat de warmteoverdracht met de zijwanden kan worden verwaarloosd. c) Stel de thermische balansen op voor de achterplaat en de glasplaat. d) Bereken de evenwichtstemperaturen van de achterplaat en de glasplaat.

Opgave 1 a) b) c)

Opgave 2

Opgave 3

Opgave 4