DINAMIKA PROCESA 12/13 ZADATAK GRUPA A Zadan je sustav prema slici: Opis sustava: Protustrujni izmjenjivač topline poznat i pod nazivom “triflux”, smješten je u dimozračni trakt generator pare. U vanjskoj cijevi izmjenjivača struji srednjetlačna (ST) vodena para tlaka 30 bar, koja je “iznutra” grijana visokotlačom (VT) vodenom parom tlaka 137 bar, a izvana dimnim plinovima temperature 700 °C. Zadatak: U okviru zadataka potrebno je izmjenjivač podijeliti na najmanje tri segmenta te: 1. izvesti matematički model dinamike sustava i izraziti ovisnost izlaznih temperatura grijanog i ogrjevnih medija o protocima i ulaznim temperaturama; 2. izračunati referentne vrijednosti svih varijabli za stacionarnog stanje definirano: o protocima mdp = 0,9 kg/s, mVT = 0,55 kg/s, mST = 0,53 kg/s; ϑdp_u = 700 °C, ϑVT_u = 425 °C, ϑST_u = 344 °C; o ulaznim temperaturama 3. simulirati odzive svih izlaznih varijabli na skokovite promjene svih ulaznih varijabli; Pretpostavke: − fizikalna i toplinska svojstva materijala stijenke cijevi i radnih medija su konstantni, − zanemariti hidrauličke gubitke, − zanemariti toplinski tok provođenjem kroz stijenku cijevi u aksijalnom smjeru, − zanemariti izmjenu topline dimnih plinova s okolinom – dimozračni trakt je dobro izoliran. Geometrija: L Dv δv Du δu 22 0,076 0,004 m m m duljina izmjenjivača vanjski promjer vanjske cijevi debljina stijenke vanjske cijevi 0,038 0,0036 m m vanjski promjer unutarnje cijevi debljina stijenke unutarnje cijevi Stijenka: 662 cs 7850 ρs J/kgK 3 kg/m spec. topl. kapacitet gustoća λs W/mK toplinska vodljivost Dimni plinovi: 2000 cdp Mdp 25 30 αdp J/kgK kg 2 W/m K spec. topl. kapacitet masa dimnih plinova u zoni izmjenjivača koef. prijelaza topline Vodena para: VT p 137 3400 α ST 30 540 37 bar 2 W/m K srednji tlak pare u izmjenjivaču koef. prijelaza topline na stijenci DINAMIKA PROCESA 12/13 ZADATAK GRUPA B Opis sustava: U odvajač kapljevine utječe vlažna para. (mu = 110 kg/s, x = 0,8). Iz odvajača se odvodi suhozasićena para prema pregrijačkom dijelu generatora pare (nakon pregrijavanja para ekspandira u turbini a zatim kondenzira u kondenzatoru), dok se vrela kapljevina odvodi u napojni spremnik u kojem se tlak pNV održava na 6 bar. Zadatak: U okviru zadataka potrebno je izvesti matematički model dinamike sustava i izraziti ovisnost razine kapljevine u odvajaču o promjenama ulaznog protoka mu i sadržaja pare x, te otvorenosti ventila u odvodnom cjevovodu kapljevine (YK). Početnu vrijednost razine pretpostavitii 8 m. Geometrija odvajača • unutarnji promjer odvajača 0,3 m, • visina 16,5 m, • debljina stijenke 0,037 m Svojstva materijala stijenke 3 • gustoća 7900 kg/m • specifični toplinski kapacitet 500 J/kgK. Pretpostavke: • para u parnom prostoru je suhozasićena, • zanemaren je neposredan utjecaj akumulacije energije na dinamiku promjene specifične entalpije pare u parnom volumenu odvajača, • zanemareno je odvođenje topline sa plašta stijenke na okolinu, • zanemarena je izmjena energetskih i masenih tokova preko slobodne površine između pare i kapljevine. • zanemareni su temperaturni gradijenti u stijenci (aksijalni i radijalni) i pretpostavljena je jednolika progrijanost stijenke posude, • svojstva materijala stijenke su konstantna, • temperatura kapljevine je po cijelom volumenu jednaka, 2 • koeficijente prijelaza topline na stijenci su konstantni (8000 W/m K za prijelaz topline 2 izmedju pare i stijenke i 2000 W/m K za prijelaz topline između kapljevine i stijenke) Početni uvjeti: • tlak pare u odvajaču • tlak pare iza turbinskog ventila • tlak u napojnom spremniku pp = 90 bar pT = 83 bar pNV = 6 bar Protoci kroz ventile: • • 𝑚𝑝 = 0,0118 ∗ 𝑌𝑇 ∗ �2𝜌"�𝑝𝑝 − 𝑝𝑇 � 𝑚𝑘 = 0,00022461 ∗ 𝑌𝐾 ∗ �2𝜌′�𝑝𝑝 + 𝜌′𝑔ℎ − 𝑝𝑁𝑉 � DINAMIKA PROCESA 12/13 ZADATAK C mw,¸ϑw_u mz, mw 1/3·mz, ϑz_I 1/3·mz, ϑz_II mz ϑz_u 1/3·mz, ϑz_IIII ϑz_u, ϑw_u ϑw_i ϑz_I, ϑz_II, ϑz_III m - maseni protok, kg/s ϑ - temperatura, °C mw,¸ϑw_i Hladnjak motora s unutarnjim izgaranjem izveden je kao unakrsni izmjenjivač topline izrađen od aluminija. Zrak opstrujava orebreni cijevni snop, a hlađeni medij (voda ili mješavina vode i antifriza) struji kroz cijevi (opisi i ilustracije na npr. http://www.2carpros.com/articles/how-an-engine-coolingsystem-works). Potrebno je izvesti matematički model dinamike procesa i simulirati odzive temperatura vode i zraka na nagle promjene protoka zraka, protoka vode, te ulaznih temperatura zraka i vode. U okviru zadatka potrebno je: 1. 2. 3. Izvesti matematički model dinamike procesa Odrediti stacionarne vrijednosti izlaznih temperatura za zadane protoke i ulazne temperature zraka i vode. Odrediti odzive izlaznih temperatura zraka i vode na naglu promjenu protoka zraka, protoka vode, ulazne temperature zraka Pretpostavke i zanemarenja: • Izmjenjivač modelirati kao reprezentativnu cijev. • Za određivanje koeficijenta prijelaza topline za zrak i vodu koristiti izraze iz dostupne literature Oznake i vrijednosti: Oznaka Ah1 Aw Az Mw Mh Mz m1 cal cz cw vz1 vz2 ρz Tw1 δal λal Jedinica 2 m 2 m 2 m kg kg kg kg/s J/kgK J/kgK J/kgK m/s m/s 3 kg/m °C m W/mK Iznos 0,246 1,57 5,5 2 7 0,078 2 897 1013 4206 10 20 1,127 90 0,002 203 Opis površina hladnjaka kroz koju struji zrak ukupna površina hladnjaka u dodiru s vodom ukupna površina hladnjaka u dodiru s zrakom ukupna masa vode u hladnjaku ukupna masa hladnjaka ukupna masa zraka u hladnjaku maksimalni maseni protok vode kroz hladnjak specifični toplinski kapacitet aluminija specifični toplinski kapacitet zraka specifični toplinski kapacitet vode brzina strujanja zraka kod prve brzine ventilatora brzina strujanja zraka kod druge brzine ventilatora gustoća zraka minimalna temperatura vode na ulazu u hladnjak debljina aluminija u hladnjaku koeficijent prolaza topline za aluminij
© Copyright 2024 Paperzz
