Industriell energihushållning
Provmoment:
Ladokkod:
Tentamen ges för:
Tentamen
41N11C
TGENE13h
7,5 högskolepoäng
TentamensKod:
Tentamensdatum:
Tid: 9:00 - 13:00
2016-03-16
Hjälpmedel:
Alvarez. Formler och Tabeller
Räknare och linjal
Totalt antal poäng på tentamen:
För att få respektive betyg krävs:
0-19p U, 20-25p betyg 3, 26-31p betyg 4, 32-40p betyg 5
Allmänna anvisningar:
Det material Du lämnar in för rättning ska vara väl läsligt och förståeligt.
Ifall värden läses av ur diagram eller tabeller ska detta noteras i beräkningen och synligt
markeras i bifogade diagram eller bilagor.
Nästkommande tentamenstillfälle: vecka 34
Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:
Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.
Lycka till!
Ansvarig lärare: Päivi Ylitervo
Telefonnummer: 033-435 4643, eller 0733-142569
1.
Beskriv funktionen hos en stigfilmsindunstare. Komplettera även beskrivningen med en
skiss på en stigfilmsindunstare.
(2p)
2.
Vid torkning avlägsnas fukt från ett godsmaterial med hjälp av värme i syfte att erhålla ett
torrare material. Fukt från godsmaterialet förångas och transporteras ut ur en konvektiv tork
med torkluften. Fukten (vattnet) i materialet kan antingen vara bunden eller obunden förklara
skillnaden mellan obundet och bundet vatten.
(2p)
3.
Elcertifikat har funnits i Sverige sedan 2003, förklara begreppet elcertifikat. Vilken funktion
har elcertifikaten? Vilka kan erhålla elcertifikat? Hur fungerar handeln med elcertifikat?
(3p)
3.
Varm luft ska kylas ner genom att vatten sprayas ut i luften. Vattnet kommer att förångas
snabbt i den varma luften, energin för förångningen tas från den varma luften som därmed
kyls av. Totalt 4500 m3 varm fuktig luft/h av temperaturen 240 °C innehållande 0,03 kg
vatten/kg torr luft ska kylas ner. Anta att den fuktiga luftens densitet är 0,636 kg torr luft/m 3
fuktig luft och att värmekapaciteten för vattenångan är konstant. Kylningen erhålls genom att
170 kg vatten/h av temperaturen 21 °C sprayas in i den varma luften.
Beräkna den slutgiltiga lufttemperaturen och mättnadstemperaturen för den avkylda luften.
(6 p)
2
4.
En enkeleffekts indunstare används för att koncentrera en 6 vikt% kalciumkloridlösning till
32 vikt%. Inflödet (F) kalciumkloridlösning är 170 kg/h och förvärms med hjälp av den
avgående ångan från effekten, enligt figuren nedan. Strömmen värms från 15 °C till en
temperatur som är 10 °C lägre än temperaturen på den utgående koncentrerade lösningens
temperatur. Indunstaren jobbar vid atmosfärstryck och värms med ånga av trycket 2,5 bar.
Kokpunktsförhöjningen för kalciumkloridlösningarna kan uppskattas via formeln:
β = 31,25 · x
Lösningarnas värmekapacitet kan sättas lika med vattnets värmekapacitet.
Indunstarens skenbara värmegenomgångstal är 6250 W/m2 °C.
Ångan i strömmen V2 kan anses vara mättad när den går in i förvärmaren och lämnar den
som mättad vätska.
Delningspunkt
V1
V
V2
S
Förvärmare
L, xL
K
V2
F, xF
F, xF
Beräkna följande:
a) Erforderlig mängd färskånga (kg/h), S som behöver tillföras till indunstaren? (4p)
b) Hur mycket ånga (kg/h) som kan användas för andra ändamål avgår från indunstaren, V1?
(4p)
c) Den erforderliga värmeytan (m2) i indunstaren? (4p)
3
5. En tvåstegs torkanläggning (se skiss nedan) används för att torka ett gods från en fuktkvot
på 3,4 till en fuktkvot på 0,50. Godsflödet in i torkanläggningen är 1,5 ton fuktigt gods/h.
Torkluften som tas in i torkanläggningen har temperaturen 18 ºC och en relativ fuktighet på
50%. Torkluftens temperatur efter förvärmningen är 130 ºC (efter varje förvärmare (2 och
4)). Utgående luft från första steget (första torken) håller en temperatur på 41 ºC och en
relativ fuktighet på 60% medan luften efter andra steget (andra torken) håller en temperatur
på 45º C och en relativ fuktighet på 70%.
Bestäm specifik luftförbrukning och specifikt värmebehov för torkanläggningen. Beräkna
även luftförbrukningen (kg torr luft/h) och förbrukad värmeeffekt (kW) i torkanläggningen.
(10p)
1
.
2
.
3
.
Tork 1
Torkluft
4
.
5
.
Tork 2
Torkgods
4
6. Till en destillationskolonn tillförs 8,0 kmol/h av en blandning som innehåller 40 mol%
bensen och 60 mol% toluen (ideal blandning). Produkten, D, som fås ut efter kondensorn
innehåller 96 mol% bensen medan bottenuttaget, W, innehåller 10 mol% bensen. Molflödet
för ångströmmen, V, från toppen av kolonnen, är 6,5 kmol/h. En del av produkten från
kondensorn återförs tillbaka till kolonnen, ström (R) medan resten tas ut som destillat (D). I
kondensorn kondenseras all ånga till vätska. Kolonnen kan anses vara välisolerad.
Beräkna hur mycket värme som måste tillföras och bortföras (kondensor)
destillationskolonnen för att åstadkomma separationen. Processens arbetstryck är 1 bar.
Ångan som avgår från kolonnens topp och dess kondensat kan anses vara mättat.
(5p)
Data:
Bensen
Värmekapacitet(l) 189,5 kJ/kmol ºC
Toluen
156,4 kJ/kmol ºC
Blandningens ångbildningsvärme kan anses vara konstant vid 31 700 kJ/kmol.
Ström
F
D
W
V
Temperatur
92 ºC
81 ºC
105 ºC
83 ºC
Mättad vätska
Mättad vätska
Mättad vätska
Mättad ånga
5
6
7
8
