Ene-59.4130, Kuivatus- ja haihdutusprosessit teollisuudessa, Laskuharjoitus 5, syksy 2015

Samankaltaiset tiedostot
I L M A I L U L A I T O S

KALA , Asia 52,, Liite 2.3. Varisto, Martinkyläntien meluselvitys välillä Vihdintie - Riihimiehentie Vantaan kaupunki

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 12 Stokastisista prosesseista

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 18: Yhden vapausasteen pakkovärähtely, transienttikuormituksia

Flow shop, työnvaiheketju, joustava linja, läpivirtauspaja. Kahden koneen flow shop Johnsonin algoritmi

KOMISSION KERTOMUS. Suomi. Perussopimuksen 126 artiklan 3 kohdan nojalla laadittu kertomus

Monisilmukkainen vaihtovirtapiiri

1 Excel-sovelluksen ohje

6.4 Variaatiolaskennan oletusten rajoitukset. 6.5 Eulerin yhtälön ratkaisuiden erikoistapauksia

Dynaaminen optimointi ja ehdollisten vaateiden menetelmä

Luento 9. Epälineaarisuus

RATKAISUT: 10. Lämpötila ja paine

2. Tutki toteuttaako seuraava vapaassa tilassa oleva kenttä Maxwellin yhtälöt:

Tietoliikennesignaalit

f x dx y dy t dt f x y t dx dy dt O , (4b) . (4c) f f x = ja x (4d)

ENERGIAN TUOTTAMISEN FYSIKAALINEN PERUSTA

MÄNTTÄ-VILPPULAN KAUPUNKI. Mustalahden asemakaava Liikenneselvitys. Työ: E Tampere

Rak Rakenteiden mekaniikka C, RM C (4 ov) Tentti

Ennen opiskelua OHJAUSTOIMINTA TALOTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMASSA

Finanssipolitiikan tehokkuudesta Yleisen tasapainon tarkasteluja Aino-mallilla

Uudet energiatekniikat

Painevalukappaleen valettavuus

BLY. Paalulaattojen suunnittelu kuitubetonista. Petri Manninen

YMPJåoSTÖ 2?.5.14 J Ub,

Rakennusosien rakennusfysikaalinen toiminta Ralf Lindberg Professori, Tampereen teknillinen yliopisto

Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta Sivu 1/5

Konttorikonemiehet Oy

LVM/LMA/jp Valtioneuvoston asetus. ajoneuvojen käytöstä tiellä annetun asetuksen muuttamisesta. Annettu Helsingissä päivänä kuuta 20

Vuoden 2004 alkoholiverotuksen muutoksen kulutusvaikutuksen ennustaminen. Linden, Mikael. ISBN ISSN X no 13

Laskelmia verotuksen painopisteen muuttamisen vaikutuksista dynaamisessa yleisen tasapainon mallissa

KYNNYSILMIÖ JA SILTÄ VÄLTTYMINEN KYNNYKSEN SIIRTOA (LAAJENNUSTA) HYVÄKSI KÄYTTÄEN

Mittaus- ja säätölaitteet IRIS, IRIS-S ja IRIS-M

Voutila ASEMAKAAVAN SELOSTUS Dnro 788/2015. Hongistonkuja Asemakaavan muutos 25. kaup. osa, Kortteli 74, tontti 3 ja katualue

Mallivastaukset KA5-kurssin laskareihin, kevät 2009

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

b) Ei ole. Todistus samaan tyyliin kuin edellinen. Olkoon C > 0 ja valitaan x = 2C sekä y = 0. Tällöin pätee f(x) f(y)

TKK Tietoliikennelaboratorio Seppo Saastamoinen Sivu 1/5 Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta

Ilmavirransäädin. Mitat

LVM/LMA/jp Valtioneuvoston asetus. ajoneuvojen käytöstä tiellä annetun asetuksen muuttamisesta. Annettu Helsingissä päivänä kuuta 20

SELOSTUS. Dnro KAUS/112/2010 VP 3/ RIESKALAN (37.) KAUPUNGINOSAN HEIKKILÄNMÄEN ASEMAKAAVA JA ASEMAKAAVAN MUUTOS

2. Laskuharjoitus 2. siis. Tasasähköllä Z k vaipan resistanssi. Muilla taajuuksilla esim. umpinaiselle koaksiaalivaipalle saadaan = =

YRITYSKOHTAISEN TEHOSTAMISTAVOITTEEN MÄÄRITTELY 1 YRITYSKOHTAISEN TEHOSTAMISPOTENTIAALIN MITTAAMINEN

Mittaustekniikan perusteet, piirianalyysin kertausta

Esimerkkilaskelma. Jäykistävä CLT-seinä

Notor Upotettava. 6

2. Suoraviivainen liike

Helpompaa korjausrakentamista HB-Priimalla s. 7 NEWS

Naulalevylausunto Kartro PTN naulalevylle

Hanoin tornit. Merkitään a n :llä pienintä tarvittavaa määrää siirtoja n:lle kiekolle. Tietysti a 1 = 1. Helposti nähdään myös, että a 2 = 3:

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Synteesikaasuun pohjautuvat 2G-tuotantovaihtoehdot ja niiden aiheuttamat päästövähenemät

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 21: Usean vapausasteen systeemin liikeyhtälöiden johto Lagrangen

Tuotannon suhdannekuvaajan menetelmäkuvaus

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 17: Yhden vapausasteen pakkovärähtely, impulssikuormitus ja Duhamelin integraali

Välikoe II, Tehtävä 1

Yhden vapausasteen värähtely - harjoitustehtäviä

( ) ( ) x t. 2. Esitä kuvassa annetun signaalin x(t) yhtälö aikaalueessa. Laske signaalin Fourier-muunnos ja hahmottele amplitudispektri.

Uimahallien ja kylpylöiden sisäilmastoa ja ilmanvaihtoa koskevat terveydelliset ohjeet (Oppaita 3:2008)

a. Varsinainen prosessi on tuttua tilaesitysmuotoa:

KORTTELI Asemakaavamuutoksen viitesuunnitelma Espoon Laurinlahti, Ristiniementie

Kokonaishedelmällisyyden sekä hedelmällisyyden keski-iän vaihtelu Suomessa vuosina

5 Jatkuvan funktion integraali

4rrr. PYSwvYoesrÄ cPR Tarvasjoen Teräsovi Oy Junnaronkatu Salo SE RTI FI KAATTI TUOTTEE N SUORITUSTASON EN :2003

Piennopeuslaite FMH. Lapinleimu

a) Oletetaan, että happi on ideaalikaasu. Säiliön seinämiin osuvien hiukkasten lukumäärä saadaan molekyylivuon lausekkeesta = kaava (1p) dta n =

SELOSTUS K muutos 1

1. Matemaattinen heiluri, harmoninen värähtelijä Fysiikka IIZF2020

EEN-E3003, Industrial drying and evaporation processes Calculation exercise 3, Spring 2017 Laskuharjoitus 3, Kevät 2017

LÄMPÖOPPIA Aineen lämpötila t aineen saaman lämpömäärän Q funktiona; t = t(q)

Hoivapalvelut ja eläkemenot vuoteen 2050

"h 'ffi: ,t^-? ùf 'J. x*r:l-1. ri ri L2-14. a)5-x:8-7x b) 3(2x+ l) :6x+ 1 c) +* +5 * I : 0. Talousmatematiikan perusteet, onus to o.

Huomaa, että aika tulee ilmoittaa SI-yksikössä, eli sekunteina (1 h = 3600 s).

Finavian ympäristötyö 2006: Vesipäästöjen hallintaa ja tehokkaita prosesseja

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Y m p ä r i s t ö k a t s a u s

Taustaa KOMPLEKSILUVUT, VÄRÄHTELIJÄT JA RADIOSIGNAALIT. Jukka Talvitie, Toni Levanen & Mikko Valkama TTY / Tietoliikennetekniikka

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 13 Black-Scholes malli optioiden hinnoille

RIL Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry

SATE1050 Piirianalyysi II syksy 2016 kevät / 6 Laskuharjoitus 10 / Kaksiporttien ABCD-parametrit ja siirtojohdot aikatasossa

REIKIEN JA LOVIEN MITOITUS

ETERAN TyEL:n MUKAISEN VAKUUTUKSEN ERITYISPERUSTEET

KOMISSION VALMISTELUASIAKIRJA

Sorptiorottorin ja ei-kosteutta siirtävän kondensoivan roottorin vertailu ilmanvaihdon jäähdytyksessä

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 02: Vapausasteet, värähtelyiden analysointi

ö ø Ilmaääneneristävyys [db] 60 6 mm Taajuus [Hz]

joka on separoituva yhtälö, jolla ei ole reaalisia triviaaliratkaisuja. Ratkaistaan: z z(x) dx =

Aikasarja-analyysi I Syksy 2005 Tampereen yliopisto Arto Luoma

Työ ja energia. Haarto & Karhunen.

YO Fysiikka. Heikki Lehto Raimo Havukainen Jukka Maalampi Janna Leskinen. Sanoma Pro Oy Helsinki

Tilausohjatun tuotannon karkeasuunnittelu. Tilausohjatun tuotannon karkeasuunnittelu

2. Matemaattinen malli ja funktio 179. a) f (-2) = -2 (-2) = = -6 b) f (-2) = 2 (-2) 2 - (-2) = (-8) + 7 = = 23

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

Micrologic elektroniset suojareleet 2.0 A, 5.0 A, 6.0 A ja 7.0 A Pienjännitetuotteet

Luento 7 Järjestelmien ylläpito

( ) ( ) 2. Esitä oheisen RC-ylipäästösuotimesta, RC-alipäästösuotimesta ja erotuspiiristä koostuvan lineaarisen järjestelmän:

Jukka Kontulainen ProAgria Satakunta ry

Esitä koherentin QAM-ilmaisimen lohkokaavio, ja osoita matemaattisesti, että ilmaisimen lähdöstä saadaan kantataajuiset I- ja Q-signaalit ulos.

SYMBOLIVIRHETODENNÄKÖISYYDESTÄ BITTIVIRHETODENNÄKÖISYYTEEN

Arvio Suomen ei-päästökauppasektorin pitkän ajan tavoitteesta ja päästöistä vuoteen 2030 TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R

Piennopeuslaite FMP. Lapinleimu

Transkriptio:

Ene-59.4130, Kuivaus- ja haihduusprosessi eollisuudessa, asuharjoius 5, sysy 2015 Tehävä 4 on ähiehävä Tehävä 1. eijuerrosilassa poleaan rinnain uora ja urvea. Kuoren oseus on 54% ja uiva-aineen ehollinen eli alempi lämpöarvo 18,7 MJ/g. Turpeen oseus on 50% ja uiva-aineen ehollinen lämpöarvo 19,3MJ/g. Koseaa uora poleaessa uoren massavira ilaan on 4,5g /s ja urpeen 3,8g /s. Kailan yheyeen raenneaan ehaan seundäärilämmöllä oimiva uivuri, jossa uori uivaaan loppuoseueen 35%. Kailan ja uivurin äyöunni ova 8100 unia vuodessa. Voimalaiosen raennusase on 0,26, ilahyöysuhde oseaa poloainea poleaessa 0, ja savuasujen ulosulolämpöila 140 o C. Kaii oseude on ilmoieu oonaismassaa ohi. Määriä lähöieojen peruseella seuraava asia A) Voimalaiosen sähön- ja lämmönuoano. B) Kuin mona uiva-aineonnia urpeen uluus vähenee vuodessa uivausen seurausena, jos ilahyöysuheen oleeaan pysyvän samana uin oseaa uora poleaessa. C) Kuin mona uiva-aineonnia urpeen uluusa vähenee vuodessa uivausen seurausena, jos savuasujen ulosulolämpöila on sama uin oseaa uora poleaessa. Säeilyhäviön ja ilmaeroimen oleeaan pysyvän muuumaomina ja savuasujen esimääräinen c p lämpöilavälillä 25-140 o C on 1,3 J/gK. D) Miä ova uivausen vuouise sääsö B-ohdassa, un urpeen hina saapumisilassa on 9 /MWh, hiilidiosidionnin hina 23 / ja sähön hina 45 /MWh? Seundäärilämmön äyösä ei aiheudu usannusia ja uivurin sähönuluus on 500 W. Turpeen pääsöerroin on 105,89g CO2 /GJ HV. Raisu A) Muueaan anneu oseude oseussuheisi w 0, 54 Kosean uoren oseussuhde u 1 1 w 1 0, = 1,17 g/g 54 0, 5 Turpeen oseussuhde u 1 1 0, = 1 g/g 5 Kosean uoren alempi lämpöarvo 1 = i 2,443u 1 = 18,7-1,172,443 = 15,84MJ/g Turpeen alempi lämpöarvo = i 2,443u 1 = 19,3-1,02,443 = 16,MJ/g Sähön- ja lämmönuoano saadaan voimalaiosen energiaaseen ja raennusaseen peruseella

Q Q pa => Q m m 1 4, 5 15, 84 3, 816, 0, = 92,4MW 1 0, 26 Sähönuoano P Q = 0,2692,4 = 24,0MW B) Kuivaun uoren oseussuhde 0, 35 = 0,54 g/g 1 0 35 u 2, Kuivaun uoren alempi lämpöarvo 2 = i 2,443u 2 = 18,7-0,542,443 = 17,38 MJ/g Turpeen uluusen muuos aiysiössä saadaan seuraavasi: m Q Q η m 2 Q Q η m 1 Kos ilahyöysuhde ei muuu uivausen seurausena, sievenee yläpuolinen lausee m m m 2 443u 2, 443u 4, 5 0, 54 117, 1 2 i, 1 i 2 2, 443 16, = -0,411g/s = -0,41181003600/1000 = -11980 /a Muuosen lasennasa nähdään, eä urpeen uluusen väheneminen ei riipu biopoloaineen uiva-aineen ehollisesa lämpöarvosa, jos ilahyöysuhde ei uivausen seurausena muuu. C) Jos savuasun loppulämpöila on sama uivan ja osean poloaineen apausessa, muuuu ilahyöysuhde. Määrieään uusi ilahyöysuhde. Kailan häviö oseaa uora poleaessa häv1 = (1-1 ) pa1 = (1-1 )(m + m )= (1-0,)(4,515,84+3,816,) = 18,59MW Kun poloainea uivaaan, saadaan uudesi häviösi u u c 25 häv2 häv1 m 2 1 ps s, ou = 18590 + 4,5(0,54-1,17)1,3(140-25) = 18167W

Uudesi ilahyöysuheesi saadaan: 2 1 häv2 pa 2 häv2 1 m m 2 2 18167, 1 4, 517, 38 3, 816, = 0,872 Turpeen uluusen muuos aiysiössä saadaan seuraavasi: Q Q m 2 Q Q m 1 m = η2 η1 92, 4 0, 26 92, 4 4, 517, 38 92, 4 0, 26 92, 4 4, 515, 84 = 0, 872 16, 16, 0, 16, 16, -0,512g/s = -0,51281003600/1000 = -14940 /a D) Vuouise sääsö = urpeen uluusen vähenemisesä aiheuuva sääsö + CO 2 -pääsöjen vähenemisesä aiheuuva sääsö uivurin äyöusannuse ämmönäyösä ei aiheudu usannusia => Sääsö = 1198010 3 g /a 16,MJ/g 1/36009 /MWh + 1198010 3 g 0,016GJ/g 0,10589 CO2 /GJ23 / CO2 500/1000810045 /MWh = 814630 /a Kun uivurin invesoiniusannuse iedeään, saadaan alusava arvio uivuriinvesoinnin aisinmasuajasa ja nnaavuudesa.

Tehävä 2. Tehaalla suunniellaan vanhan uljeinraisun modifioinia mesähaeen uivauseen. Kuljeimen piuus on 19m ja leveys 3,5m. Mesähaea on aroius uivaa 4,0 /h aluoseudesa 60% vähinään loppuoseueen 30% (oseude osea massaa ohi). Mesähaeen uiva-aineen iroiheys on 160g/m 3 -i. Kuivauseen on äyeävissä 60 o C veä 80g/s, 70 o C veä 30g/s, 1 bar:in höyryä 1,3g/s ja 2bar:in höyryä 1,6 g/s. Mesähaeelle on miau eräperiaaeella oimivassa iinopeiuivurissa uvan 1 uivumisäyrä erilaisilla ilman sisäänulolämpöiloilla. Kuivauseen äyeään uloilmaa, jon lämpöila on 10 o C ja oseus suurin piirein sama uin uvan 1 uivumisäyrien apausessa. Miä edellä mainiuisa lämmönläheisä sopiva uivurin lämmönläheesi? Pedin oreus 200mm, ilman nopeus vapaaa Bed poiipina-alaa heigh 200mm, ohi air v elociy ennen peuivuria r free-secional 0,65m/s area 0.65m/s 1.60 1.40 Bar moisure [g/gdm] 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 Pee db 50 C 70 C 90 C 110 C 130 C 150 C 0.20 0.00 150 C 130 C 110 C 90 C 70 C 50 C 0 1000 2000 3000 4000 5000 Drying ime [s] Kuva 1. Mesähaeen uivumisäyrä eri ilman sisäänulolämpöiloilla db Raisu: Muueaan oseude oseussuheisi u in 0,6 = 1,5 g/g 1 0,6

u ou 0,3 = 0,43 g/g 1 0,3 aseaan uljeinuivurin mioiusyhälön avulla haeen viipymäai uivurissa äyämällä haepedin oreuena arvoa 0,2m (s. uva 1): m τ ρ ZW ρ ZW τ m 160 0,2 3,519 3600 = 1915 s 4000 Haeen viipymäai uivurissa saa olla on n. 1900 s. Kuvasa 1 nähdään, eä lämpöilalla 90 o C hae ehii vielä uivua vähinään loppuoseueen 30% (0,43g/g ). ämpöilalla 70 o C haea ehii uivua ainoasaan n. loppuoseussuheeseen 0,55 g/g. iian alhaisen uivauslämpöilan vuosi vesiä ei voida äyää uivurin lämmönläheenä. Tariseaan seuraavasi, riiääö saaavilla oleva höyrymäärä lämmiämään uivausilman massavirran. Kuvan 1 peruseella vähinään 90 o C ilma riiää uivaamaan haeen alle 30%:n, joen äyeään siä uivausilman lämpöilana. Ilman iheys lämpöilassa 90 o C on n. 0,96g/m 3. Kuivausilman massavira: Höyryjen lauhumislämmö m Wvρ = 3,5190,650.96 = 41,5g/s i i l v (1bar) = 2258 J/g l v (2bar) = 2202 J/g Ilman massavirra, jo saadaan höyryillä lämmieyä: 1bar 2bar m m i i c c pi pi m l h v 1,3 2258 1,0 90 10 2 1 m l h v 1,6 2202 1,0 90 10 2 1 = 36,7g/s < 41,5 g/s, eli ei äy = 44,0g/s > 41,5, eli sopii. ämmönläheisä ainoasaan 2bar:in höyryä voidaan äyää uivauseen. Käyännössä myös 1 bar:in höyryä voiaisiin äyää uivauseen esim. esilämmiämällä se jommallaummalla vedellä ja johamalla se sen jäleen höyrylämmönvaihimeen. Myös uivurin poisoilman lämmönalenoolla voiaisiin mahdollisesi pienenää höyrynuluusa sen verran, eä lämmiys onnisuisi 1 bar:in höyryllä.

Tehävä 3. Tehaalla uivaaan uora aluoseudesa 1,55g/g loppuoseueen 0,6g/g. Kuivaus oeueaan jauvaoimisella uljeinuivurilla, jossa uoripedin oreus on 250mm. Kuivausasuna äyeään 90 o C ilmaa. Kuvassa 1 on esiey uoren uivumisäyrä 90 o C:lle ilmalle. Kuivaus voidaan oeuaa hdella vaihoehoisella avalla, jo on esiey uvassa 2. Kuvan 2a apausessa oo vira uivaaan loppuoseueen 0,6. Vasaavasi uvan 2b apausessa ainoasaan 2/3 osa uorivirrasa uivaaan ja 1/3 osa ohjaaan uivurin ohi ja seoieaan ämän jäleen uivauun viraan sien, eä uorivirran esimääräinen oseus on seoiusen jäleen on 0,6g/g. Kummassa vaihoehdossa uivurin invesoiniusannuse muodosuva pienemmäsi, un ne ova suoraan verrannollisia uljeimen poiipina-alaan? 1.8 1.6 1.4 Ilman sisäänulolämpöila 90 C Pedin oreus 250mm Ilman virausnopeus 0,7m/s Koseussuhde (g/g) 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 Ai (s) Kuva 1. Kuivumisäyrä

Kuva 2. Kuivausvaihoehdo Raisu Kuivurin invesoiniusannuse ova suoraan verrannollise uivurin poiipina-alaan. Poiipina-ala vaihoehdon 1 ja 2 uivureille ova A A 1 2 m ρ τ1 Z 2/3m τ ρ Z 2 Koonaismassavira (m ), uiva-aineen iroiheys ( ) ja pedinoreus (Z) ova ummasain apausessa sama, eli niillä ei ole vaiuusa poiipina-alojen väliseen eroon. Poloaineen oseus uivurin jäleen vaihoehdossa 2 saadaan seoiuspiseen vesiaseen peruseella: u2/3m + 1,551/3m = 0,6m

0,6 1,551/3 => u = 0,125 g/g 2/3 Määrieään seuraavasi uivumisaja uvan 1 uivumisäyrän peruseella. Kuoren aluoseus on suurin piirein sama uin uivumisäyrän ilmoiama oseus heellä 0 seunia. Tapaus 1: uivumisai n. 2200 s Tapaus 2: uivumisai n. 5200 s Sijoieaan uivumisaja pina-alojen lauseeisiin ja verraaan niiden suhdea A A 1 2/3 5200 = 1,58 2200 2 Pina-alojen suheesa nähdään, eä uivuri on apausessa 2 lähes 1,5 eraa suurempi uin apausessa 1. Yleiseynä ulos aroiaa, eä uoreuivausessa osaviroja ei ole järevää uivaa uivemmasi ja seoiaa se sen jäleen osean poloaineen sean, vaan oo vira nnaaa uivaa erralla avoieoseueen. Tämä johuu siiä, eä uivumisnopeus hidasuu voimaasi oseuspioisuuden alenuessa. *Tehävä 4. Kuvassa 1 on esiey suora höyryuivuri, jo on inegroiu CHP voimalaioseen. Höyryuivuri uivaa puuhaea ennen uin se johdeaan poloon. CHP laios uoaa sähöä 34,5MW ja uolämpöä. Määriä uvan 1 arvojen peruseella seuraava asia: A) Voimalaiosen uolämpöeho B) Miä on haeen pinalämpöila vaiouivumisalueella? C) Kuivurin ominaislämmönuluus, un uolämmönvaihimilla siiryvää lämpöehoa ei vähenneä uivurin lämmönuluusesa ja apausessa, jossa siiryvä lämpöeho huomioidaan. D) Voimalaiosen sähönuoano, miäli höyryuivuria ei olisi ja uolämpöeho pysyisi samana uin A)-ohdassa. E) Kuin paljon sähöä voimalaios uoaisi, miäli biopoloaine uivaaisiin ulopuolisella lämmönläheellä samaan loppuoseueen uin uvassa 1, ja ii uolämpö ehäisiin 2,2 bar:in vasapainehöyryllä? Olea, eä uolämpöeho on sama uin A)-ohdassa, ja 2,2bar:in lauhdea voidaan arviaessa äyää uolämpöveden lämmiyseen, miäli lauhumislämpö ei siihen riiä.

Kuva 1. CHP- laioseen inegroiu höyryuivuri