Millä ihmeellä saan laskettua massavirran suuruuden tässä tehtävässä?
Kokeiluasteella oleva lämpövoimala perustuu meressä esiintyviin lämpötilaeroihin. Veden lämpötila on pinnalla 24 C ja syvällä 5 C.
a) määritä voimalan suurin mahdollinen hyötysuhde:
TC 5C = 278,15K
TH 24C = 297,15K
Hyötysuhde on 1- (278.15K / 297,15K) = 6,4 %
b) Voimalan tehoksi halutaan 200kW. Kuinka paljon lämpöenergiaa on 1) lämpimästä vedestä otettava, 2) kylmään veteen siirrettävä aikayksikköä kohti? Oletetaan, että voimalan hyötysuhde on a-kohdassa määritetyn maksimiarvon suuruinen eli 6,4 %.
100% / 6,4 % = 15,625
Otettava teho Qh: 15,625 x 200 kw = 3125 kw pyöristettynä 3,1 MW
Kylmään veteen siirrettävä teho: 3125 kw - 200kw = 2,925 kw ¨pyöristettynä 2,9 MW
c) Kylmän veden lämpötila kohoaa voimalassa arvoon 10 C (b-kohdan tilanne). Kuinka suuri on kylmän veden massavirta? Miten massavirta nyt saadaan kun ei tiedetä putken poikkipinta-alaa?
Oma käsitys on, että pitäisi laskea hyötysuhde uusiksi 10c ja 24c arvoilla. Sen jälkeen laskea uusiksi uusilla arvoilla kohta b. Kylmän veden putkessa virtaavan energiamäärän avulla lasketaan kuinka paljon aikayksikössä siirtyy energiaa. Aikayksikkö liene 1 sekunti kun muuta ei ole ilmoitettu? Voin olla ihan hakuteillä, mutta näin päättelin. En vain pääse eteenpäin kun ei ole oikeaa kaavaa.
Kokeiluasteella oleva lämpövoimala perustuu meressä esiintyviin lämpötilaeroihin. Veden lämpötila on pinnalla 24 C ja syvällä 5 C.
a) määritä voimalan suurin mahdollinen hyötysuhde:
TC 5C = 278,15K
TH 24C = 297,15K
Hyötysuhde on 1- (278.15K / 297,15K) = 6,4 %
b) Voimalan tehoksi halutaan 200kW. Kuinka paljon lämpöenergiaa on 1) lämpimästä vedestä otettava, 2) kylmään veteen siirrettävä aikayksikköä kohti? Oletetaan, että voimalan hyötysuhde on a-kohdassa määritetyn maksimiarvon suuruinen eli 6,4 %.
100% / 6,4 % = 15,625
Otettava teho Qh: 15,625 x 200 kw = 3125 kw pyöristettynä 3,1 MW
Kylmään veteen siirrettävä teho: 3125 kw - 200kw = 2,925 kw ¨pyöristettynä 2,9 MW
c) Kylmän veden lämpötila kohoaa voimalassa arvoon 10 C (b-kohdan tilanne). Kuinka suuri on kylmän veden massavirta? Miten massavirta nyt saadaan kun ei tiedetä putken poikkipinta-alaa?
Oma käsitys on, että pitäisi laskea hyötysuhde uusiksi 10c ja 24c arvoilla. Sen jälkeen laskea uusiksi uusilla arvoilla kohta b. Kylmän veden putkessa virtaavan energiamäärän avulla lasketaan kuinka paljon aikayksikössä siirtyy energiaa. Aikayksikkö liene 1 sekunti kun muuta ei ole ilmoitettu? Voin olla ihan hakuteillä, mutta näin päättelin. En vain pääse eteenpäin kun ei ole oikeaa kaavaa.
Vastaukset 3
Vanhimmat
"Oma käsitys on, että pitäisi laskea hyötysuhde uusiksi 10c ja 24c arvoilla. Sen jälkeen laskea uusiksi uusilla arvoilla kohta b. "
Väärin, käytä jo laskemiasi arvoja.
"Kylmän veden putkessa virtaavan energiamäärän avulla lasketaan kuinka paljon aikayksikössä siirtyy energiaa. "
Juuri niin. Veden ominaislämpökapasiteetti lienee tuttu suure. Sen kun kerrot massavirralla ja tehtävässä annetulla lämpötilaerolla (kylmän veden lämpötilan muutos prosessissa) , niin minkä jo laskemasi suureen saat?
Siispä muodostat siitä yhtälön, josta ratkaiset sen tuntemattoman masssavirran, kun muut suureet kerran jo tunnetaan.
Poikkipinta-alaa ei siis tosiaankaan tässä tarvita mihinkään.
Olet näköjään miettinyt asiaa, joten tässä näitä kaavoja avuksi.
E = c m dT # energia = lämpökapasiteetti * massa * lämpötilaero
P = dE/dt # teho on energiaa aikayksikössä
P = c dT dm/dt
dm/dt = G # G on massavirta, kg/s
G = P/( c dT )
P=2.9E 6 W
c=4180 J/(kg C) # eli Ws/(kg C)
dT= 10 C
G = 69.4 kg/s
Kylmä vesi lämpenee 5 celsius asteesta 10 celsius asteeseen.
Kuitenkin sinun laskussasi dT= 10 C.
Tuon jos korjaat saat massavirran oikein.