i L TKK / Energia- ja ympiiristotekniikan osasto 040301000 /040302000 TEKNILLINEN TERMODYNAMIIKKA, prof. Pert ti Sarkomaa 2. V3likoe 11.12.2002 klo 16.15-19.15 TEORIAOSA (yht. max 42 pistett3) Teoriakysymyksiin vastatessa on kaiken lahdemateriaalin kaytto kielletty, mukana saa olla kyna, kumi ja viivotin. Teoriaosa tehdaan valikokeen alussa. Vastausaika on rajoittamaton. Palauttaessasi teoriaosan vastaukset saat laskentaosan. Tenttisalista ei saa poistua teoria- ja laskuosan valissa. Selitii lyhyesti seuraavat kiisitteet erilliselle konseptille. selventiivan kuvan tai kaavion. (Kukin max 7 pistettii) Voit halutessasi piirtaa asiaa a) Trippelipiste b) Carnot-hyotysuhde c) Termodynarniikan 2. paasaanto d) Kompressorin isentrooppinen hyotysuhde e) Exergia f) p, v -piirros
, L TKK / Energia- ja ymparistotekniikan osasto 040301000 /040302000 TEKNILLINEN TERMODYNAMIIKKA prof. Pert ti Sarkomaa 2. V3likoe 11.12.2002 klo 16.15-19.15 LASKENT AOSA (yht. max 83 pistettii) TAMA OSA LUOVUTETAAN TENTTUALLE PALAUTETTU! VASTA KUN TEORIAOSA ON Laskentaosaa ratkaistaessa seuraavien lahdemateriaalien kaytto on sallittua: Moran & Shapiro: Fundamentals of engineering thermodynamics, Fagerholm: termodynamiikka, Fysiikka tai Fysiikka L:n lampoopin luentomoniste, luentomuistiinpanot ja muu luentomateriaali, Termodynamiikan taulukot, veden h,s -piirros. Laskientaosassa laskimen kaytto on sallittu. Tentissti El SAA olla mukana laskuh~oituksia.. tahti-ia kotitehttiviti tai niiden malliratkaisuja eikti harioi~styqmateriaalia. Mikali tarvitset tehtavia ratkaistessa arvoja, joita ei ole annettu tehtavassa ja joita ei pysty laskemaan / lukemaan taulukoista annettujen arvojen perusteella, voit ottaa kayttoon mielestasi sopivat arvot. I1moita talloin valintasi selvasti. Lukiessasi laskennassa tarvittavia arvoja taulukoista, ilmoita selkeasti, mita taulukkoa olet kayttanyt. 2 (12 pistettfi) Nestetta lammitetaan vakiotilavuudessa. Alkutilassa nesteen paine on 4 bar ja lopputilassa 98 bar. Nesteen keskimaarainen tilavuuden lampotilakerroin on 0,26.10-3 K-t ja isotemlinen kompressibiliteetti 39.10-6 bar-t. Kun tarkastelet tilannetta tilavuuden kokonaisdifferentiaalin liimpotilan nousu nesteessii? avulla ( V = V ( T,p ) ), niin mikii on 3 (12 pistettii) Nonnaalissa ilmanpaineessahan jaa sulaa lampotilassa 0 C. Mika on jaan lampotilan oltava, jotta se alkaisi sulaa, kun siihen kohdistuu 100 Mpa:n paine. Kayta faasinmuutokselle Clapeyronin yhtaloa dp dt = L\h TL\v missa j aan ominaissulamislampo 1 jaan tiheys veden tiheys PJ Pv = 334 kj/kg = 917 kg/m3 = 1000 kg/m3.
4 (30 pistettii) Kylmakoneprosessissa kaytetty kylmaaine dn Freon R22. Kylmakoneen lauhduttimen paine on 1300 kpa ja hoyrystimen paine 210 kpa.. Kompressorin isentrooppinen hyotysuhde on 87% ja kylmaprosessissa kiertavan kylmaaineen massavirta 3 kg/mill. Hoyrystimessa kylmaaine tulistuu siten, etta sen lampotila ennen kompressoria on DoC. Lauhduttimessa kylmaaine lauhtuu kyllaiseksi nesteeksi ja paisunta hoyrystimen painetasoon tapahtuu paisuntaventtiilin kautta. Paisuntaventtiilissa prosessi on isentalpinen. Laske: a) kompressorin jalkeinen kylmaaineen lampotila T 2 [OC] b) kylmakoneprosessinjaahdytysteho ~n [kw] c) mika on lauhduttimen lampovirta ([Jout [kw] d) kylmakoneprosessin tehokerroin (= kylmakerroin) csk [-] Piirra kylmaprosessi oheiseen R22:n log h,p -piirrokseen (palauta se laskelmien yhteydessa nimella varustettuna!). 5 (29 pistettii) Turbiiniin tu1ee hoyrya paineessa 30 bar, 1ampoti1assa 560 C ja nopeude11a 150 m/s,virtaus poistuu turbiinista nopeude11a 90 m/s paineessa 0,1 Mpa. Turbiinin isentrooppinen hyotysuhde on 0,80. Stationaariti1assa turbiini tuottaa tyon 650 kj hoyryki1oa kohti. Turbiinin ja ympariston va1i11a tapahtuu 1amrnonsiirtoa keskipinta1ampoti1assa 480 K. Laske totaalinen entropian muutos prosessissa hoyrykiloa kohti.
En'rQJ'ia.J7WC 5.2 5.5 6.5 7.5 8 S..5 5.2 5.5 6 6.5 7.5 8 8.5 entrap;. kj/kg II