Noregs teknisk-naturvitskaplege universitet institutt for energi- og prosessteknikk

Side 1 av 2/nyn.

NOREGS TEKNISK-NATURVITSKAPLEGE UNIVERSITET

INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK

Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg

MIDTSEMESTEREKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2

Tysdag 21. februar 2012 Tid: 12.30  13.30

Førebels resultat er pårekna klart etter 12 veker.

Endeleg resultat vil vere del av sluttsensur i juni.

Oppgåvene nst også på bokmål og engelsk. / This exam is also available in English.

Tillatne hjelpemiddel:

D  Ingen trykte eller handskrivne hjelpemiddel. Bestemt, enkel kalkulator.

Bruk helst ikkje raud blyant/penn, det er halde av for sensuren.

Les gjennom oppgåvene først. Start med den oppgåva du meiner du har best innsikt i. Dersom

det er råd, lat ikkje noko oppgåve vere heilt blank. Skriv klart, det løner seg!

Desimalteikn her er komma, bortsett frå i vedlegga som følgjer amerikansk praksis.

Nokre opplysningar står til slutt, etter den siste oppgåva.

Oppgåver:

1)

Ein straum med 2 kmol/s er ei blanding av 60 % helium (He) og 40 % nitrogen (N

2

) (molbasis).

Straumen vert kjølt ned frå tilstand (1) 100

◦

C

, 2,0 bar til tilstand (2) 50

◦

C

, 1,5 bar.

 Finn molmassen til blandinga og partialtrykka i tilstand (1).

 Finn massestraumen og volumstraumen i tilstand (1).

 Finn utveksla varmeeekt.

Varmekapasiteten ¯c

p

kan reknast konstant 29 kJ/(kmol·K) for N

2

og lik

5

2

¯

R

for helium.

2)

For prosessen i oppgåve 1:

 Finn entropiendringsraten.

 Skriv opp entropibalansen for prosessen (med symbol, ikkje tal). Forklar symbola du brukar.

 Kva for opplysning(ar) manglar du for å nne ekserginedbrytinga (irreversibilitetsraten)?

Side 2 av 2/nyn.

3)

Fuktig luft har temperatur 50

◦

C

og 50 % relativ fukt (tilstand 1) og vert kjølt ned til

20

◦

C

(tilstand 2). Trykket er konstant lik 1 bar.

 For tilstand 1: Finn doggpunktet, adiabatisk metningstemperatur og molfraksjonen av vass-

damp i lufta.

 Finn bortført varme og masse av kondensert vatn (begge delar per kg tørr luft).

 Finn endringa i volum ved nedkjølinga i % av volumet i tilstand 1.

4)

Ei blanding av 90 % metan og 10 % hydrogen (molbasis) brenn med luftoverskotstal λ = 3,0

(300 % teoretisk luft). Forbrenninga er fullstendig.

 Finn støkiometrisk (også kalla teoretisk) luftmengd på molbasis.

 Sett opp reaksjonsbalansen (λ = 3,0).

 Finn samansetjinga av forbrenningsproduktet som molfraksjonar.

 Finn masse av H

2

O i produktet per masse av brensel(-blandinga).

Luft kan reknast som 21 % O

2

og 79 % N

2

(molbasis).

Opplysningar:

Universell gasskonstant: ¯

R =

8,314 J/(mol K)

Molmasser (kg/kmol), N

2

: 28; He: 4; CH

4

: 16; H

2

: 2; H

2

O: 18;

På visse vilkår gjeld ds = c

p

dT

T

− R

dp

p

Vedlegg:

1: Tabell A-2 for metta vatn/damp (1. side)

2: h-x-diagram for fuktig luft

Side 1 av 2/bm.

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET

INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK

Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg

MIDTSEMESTEREKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2

Tirsdag 21. februar 2012 Tid: 12.30  13.30

Foreløpig resultat er pårekna klart etter 12 uker.

Endelig resultat vil være del av sluttsensur i juni.

Oppgavene nnes også på nynorsk og engelsk. / This exam is also available in English.

Tillatte hjelpemiddel:

D  Ingen trykte eller handskrevne hjelpemiddel. Bestemt, enkel kalkulator.

Bruk helst ikke rød blyant/penn, det er holdt av for sensuren.

Les gjennom oppgavene først. Start med den oppgava du meiner du har best innsikt i. Dersom

det er råd, la ingen oppgave være heilt blank. Skriv klart, det lønner seg!

Desimaltegn her er komma, bortsett fra i vedlegget som følger amerikansk praksis.

Noen opplysninger står til slutt, etter den siste oppgava.

Oppgaver:

1)

En strøm med 2 kmol/s er ei blanding av 60 % helium (He) og 40 % nitrogen (N

2

) (molbasis).

Strømmen blir kjølt ned fra tilstand (1) 100

◦

C

, 2,0 bar til tilstand (2) 50

◦

C

, 1,5 bar.

 Finn molmassen til blandinga og partialtrykka i tilstand (1).

 Finn massestrømmen og volumstrømmen i tilstand (1).

 Finn utveksla varmeeekt.

Varmekapasiteten ¯c

p

kan regnes konstant 29 kJ/(kmol·K) for N

2

og lik

5

2

¯

R

for helium.

2)

For prosessen i oppgave 1:

 Finn entropiendringsraten.

 Skriv opp entropibalansen for prosessen (med symbol, ikke tal). Forklar symbola du bruker.

 Hvilke(n) for opplysning(er) mangler du for å nne ekserginedbrytinga (irreversibilitetsrat-

en)?

Side 2 av 2/bm.

3)

Fuktig luft har temperatur 50

◦

C

og 50 % relativ fukt (tilstand 1) og blir kjølt ned til 20

◦

C

(tilstand 2). Trykket er konstant lik 1 bar.

 For tilstand 1: Finn doggpunktet, adiabatisk metningstemperatur og molfraksjonen av vass-

damp i lufta.

 Finn bortført varme og masse av kondensert vatn (begge deler per kg tørr luft).

 Finn endringa i volum ved nedkjølinga i % av volumet i tilstand 1.

4)

Ei blanding av 90 % metan og 10 % hydrogen (molbasis) brenner med luftoverskottstall λ = 3,0

(300 % teoretisk luft). Forbrenninga er fullstendig.

 Finn støkiometrisk (også kalt teoretisk) luftmengde på molbasis.

 Sett opp reaksjonsbalansen (λ = 3,0).

 Finn sammensetninga av forbrenningsproduktet som molfraksjoner.

 Finn masse av H

2

O i produktet per masse av brensel(-blandinga).

Luft kan regnes som 21 % O

2

og 79 % N

2

(molbasis).

Opplysninger:

Universell gasskonstant: ¯

R =

8,314 J/(mol K)

Molmasser (kg/kmol), N

2

: 28; He: 4; CH

4

: 16; H

2

: 2; H

2

O: 18;

På visse vilkår gjelder ds = c

p

dT

T

− R

dp

p

Vedlegg:

1: Tabell A-2 for metta vatn/damp (1. side)

2: h-x-diagram for fuktig luft