Processteknikens grunder Tentamen: Exempel

T(t) °C
12
10
8
6
4
2
0
-2
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
tid (s)
T(t)
dT(t)/dt
0
-0.0001
-0.0002
-0.0003
-0.0004
-0.0005
-0.0006
E4. a. p = 1.75 bar = 175 kPa → Tsat @ 175 kPa = 116 °C (vatten / ånga tabeller)
hexit = hg @ 175 kPa = 2700.6 kJ/kg (vatten / ånga tabeller)
b. v0 = V/m0 = 0.006 m 3 / 1 kg = 0.006 m 3 / kg
v0 = vf + x0·(vg – vf) →
x1 = (v0-vf ) / (vg – vf) = (0.006 – 0.001)(1.004 – 0.001) vid 116 °C, 1.75 bar
ger x0 = 0.005 (1 kg vatten = 995 g vätska + 5 g ånga)
inre energin u0 = uf + x0·(ug – uf) = 486.8 + 0.005·(2524.9 – 486.8) = 497.0 kJ/kg
och U0 = 497.0 kJ/kg · 1 kg = 497 kJ
c. Massabalans: m0 – m1 = mexit
Energibalans: Qin + m0·u0 = mexit·hexit + m1·u1
med Qin = 500 J/s · 1800 s = 900 kJ och mexit = m0 – m1
→ Qin = m0·(hexit - u0) + m1·(u1 - hexit) = m0·(hexit - u0) + V·(u1 - hexit)/v1 *)
med obekanta u1 och v1 och V = 0.006 m 3
v1 = vf + x1·(vg – vf) och u1 = uf + x1·(ug – uf) in *) ger
Qin = m0·(hexit - u0) + V ·(uf + x1·(ug – uf) - hexit) / (vf + x1·(vg – vf)) med obekanta x1 ger
→→ x1 = 0.009 och v1 = 0.010 m 3 /kg
d. m1 = V/v1 = 0.006 m 3 / 0.01 m 3 /kg = 0.6 kg och
U 1 = m1·u1 = 0.6 ·(486.8 + 0.01·(2524.9 – 486.8)) = 304 kJ
dT(t)/dt °C/s
4 av 4