Maszyny i Urządzenia Energetyczne

Kolokwium zaliczeniowe. Pytania

1. Narysować rozkład prędkości na palisadzie wirnikowej stopnia osiowego.

Pełen stopień osiowy składa się z kierownicy wstępnej, usytuowanej przed wirnikiem, wirnika i kierownicy końcowej za wirnikiem.

2. Podać warunek kiedy łopatki palisady osiowej pracują sprężająco, a kiedy rozprężająco (turbina). Narysować rozkład prędkości na obu typach łopatek.

Sprężanie: Δc_u=c_2u-c_1u>0

c_2u>c_1u

Rozprężanie: Δc_u=c_2u-c_1u<0

c_2u<c_1u

gdzie : Δc_u to przyrost krętu

3. Co to jest punkt pracy, optymalny punkt pracy i roboczy zakres charakterystyki?

Punkt pracy- punkt przecięcia się cha-ki wentylatora z cha-ką rurociągu.

Δp_wentylatora =Δp_rurociągu

Optymalny punkt pracy - punkt przecięcia się cha-ki wentylatora z cha-ką rurociągu dla którego wentylator posiada maksymalną sprawność.

Δp_{max wentylatora} =Δp_rurociągu

A-B - zakres roboczy charakterystyki wentylatora;

przyjmuje się że sprawność wentylatora na tej krzywej winna być: η > 0,75

C = Punkt optym. - punkt przecięcia się krzywej oporów sieci w punkcie pracy

wentylatora o max. Sprawności

4. Rozkład prędkości bezwzględnej w wirniku promieniowym na składowe ruchu złożonego i składowe w ortogonalnym układzie odniesienia.

Składowe w ortogonalnym układzie odniesienia:

5. Rodzaj krzywizn łopatek w kole promieniowym - czym się charakteryzują?

6. Jaka jest maksymalna wysokość ssania na jaką pompa może podnieść wodę. Uzasadnić za pomocą wzoru.

7. Narysować i zwymiarować stopień osiowy; jak tworzy się jego palisadę.

8. Podział maszyn przepływowych wg kryterium „rodzaj wykorzystanego zjawiska”.

Maszyny przepływowe = Maszyny wirowe

9. Podział maszyn energetycznych wg kilku kryteriów.

Podział maszyn energetycznych :

1. ze względu na charakter pracy:

• prądnice,

• silniki,

• ze względu na postać energii:

- silniki cieplne (spalinowe, parowe)

- elektryczne

- wodne

- wiatrowe

- inne np.: słoneczne

• maszyny robocze

• ze względu na czynnik roboczy

- z obiegiem czynnika gazowego

- z czynnikiem ciekłym

• ze względu na konstrukcje

- z mechanizmami elektrycznymi

- z mechanizmami mechanicznymi

2. ze względu na zasadę działania:

• wyporowe (tłokowe, rotacyjne),

• przepływowe (wirowe)

10. Definicja maszyny energetycznej i urządzenia energetycznego.

Maszyna energetyczna - maszyna wytwarzająca z energii mechanicznej inne rodzaje energii lub też wytwarzająca energię mechaniczną z innych rodzajów energii (silnik). Maszynami energetycznymi są: maszyna parowa, silnik spalinowy, sprężarka, sprężarka termiczna, turbina wodna, turbina wiatrowa, turbina parowa, turbina gazowa, pompa, silnik elektryczny, prądnica.

Wg Dz.U z 1999r. Nr 80 p.912
-urządzenie energetyczne-należy przez to rozumieć urządzenia techniczne stosowane w procesach wytwarzania, przetwarzania, przesyłania i dystrybucji, magazynowania oraz użytkowania paliw i energii

11. RWMK - dwie postaci w trzech ujęciach: masowym, objętościowym i ciężarowym.

dla osiowego u1=u2

12. Rodzaj sił działających na element płynu w kanale międzyłopatkowym.

13. Sposoby przetwarzania energii.

-transformacja energii - wtedy kiedy zmieniają się parametry a nośnik pozostaje ten sam,

-konwersja energii -wtedy kiedy zmienia się postać nośnika energii i jego parametry

14. Narysować obieg Carnota w układzie T-s, opisać przemiany i podać wzór na sprawność.

Obieg Carnota składa się z dwóch izoterm i dwóch adiabat.

Rys. 4. Obieg Carnota przedstawiony na wykresach p-V i T-S

Sprawność obiegu:

15. /16.Narysować schemat technologiczny siłowni parowej z przegrzewaniem pary, opisać poszczególne elementy oraz wyszczególnić procesy w nich zachodzące.

Narysować obieg Rankine'a w układzie i-s, opisać przemiany oraz podać wzór na sprawność obiegu.

Kp- kocioł produkujący parę

g- generator

turbina przed generatorem

za kotłem rurociąg

s skraplanie następuje

1-2 izentoropa

2-3 izobara skroplenia rozprężonej pary

3-4 izochora

4-1 izobara podgrzewania cieczy

17. Wpływ parametrów pracy siłowni parowej na sprawność obiegu.

- ciśnienie p₁ i temperatura t₁ początkowe - zwiększyć

-ciśnienie p₂ końcowe -zmniejszyć

Wzrost temperatury na wejściu do turbiny zawsze zwiększa sprawność w obiegu Ranhine'a

18. Sposoby przepływu ciepła - wymienić.

• Przepływ laminarny jest to przepływ uwarstwiony (cieczy lub gazu), w którym kolejne warstwy płynu nie ulegają mieszaniu (w odróżnieniu od ruchu turbulentnego, burzliwego).

• Ruch turbulentny (burzliwy) - ruch, w którym cząsteczki płynu przemieszczają się po torach kolizyjnych, często kolistych (wirowych). Wykonują one zarówno ruch postępowy, jak i wsteczny, co doprowadza do ich zderzania się i mieszania.

19. Klasyfikacja przejmowania ciepła.

przewodzenie--- jest to przepływ energii między bezpośrednio stykającymi się częściami jednego ciała lub różnych ciał, polegający na przekazywaniu energii kinetycznej makroskopowego ruchu cząsteczek (a w ciałach stałych również na przepływie swobodnych elektronów).

-konwekcję związana jest z ruchem płynu (przemieszczaniem się makroskopowych części płynu), a więc z hydrodynamiką. W związku z tym, że przepływ ciepła związany jest tutaj z transportem masy - ze względu na złożoność zjawisk - większość zależności opisujących konwekcję oparta jest na półempirycznych metodach teorii podobieństwa i analizy wymiarowej.

• - promieniowanie --- polega na wysyłaniu przez ciała o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego fal elektromagnetycznych. Opis tych zjawisk oparty jest zasadniczo na prawach fizyki teoretycznej dotyczących promieniowania. Od przewodzenia i konwekcji ten rodzaj przepływu ciepła różni się również tym, że radiacyjny transport energii nie wymaga materii w postaci substancjalnej (promieniowanie rozchodzi się w próżni).owania ciepła.

Ilość ciepła wymienianego na drodze unoszenia (przejmowania)

można określić przy pomocy empirycznego związku podanego przez Newtona:

lub

gdzie: T_s - temperatura powierzchni ścianki,

T_p - temperatura płynu

• - współczynnik przejmowania lub oddawania ciepła

Współczynnik α nie jest stały dla danego materiału, ale zależy m.in. od

charakterystyki systemu, geometrii ciała stałego, własności cieczy i parametrów

tej cieczy a także od różnicy temperatur. Wyznaczenie wartości α dla różnych

warunków stanowi jedno z głównych zadań teorii wymiany ciepła oraz aerodynamiki. Ustalenie analitycznej funkcji na współczynnik α jest na ogół

bardzo trudne.

20. Przenikanie ciepła - równanie Pecleta; współczynnik przenikania ciepła.

21. Rozkład temperatury w wymienniku przeciw- i współprądowym.

Rozkład temperatur w wymiennikach ciepła (przeciw- i współprądowym)

22. /24. Co to jest gaz wilgotny? Jaka jest różnica między gazem wilgotnym nienasyconym, nasyconym, przesyconym.

Gazem wilgotnym nazywamy roztwór gazów, w którym jeden ze składników może ulegać przemianom fazowym podczas procesów termodynamicznych.

Gaz wilgotny jest to roztwór gazu suchego (nieulegającego przemianom fazowym) i pary.

Gaz wilgotny nienasycony jest roztworem pary przegrzanej i gazu suchego.

Gaz wilgotny nasycony jest roztworem pary nasyconej suchej i gazu suchego.

Gaz wilgotny przesycony to roztwór pary wilgotnej, mgły ciekłej lub lodowej i gazu suchego.

25. Metody wyznaczania sprawności kotła. Podać wzory.

26. 
    Rodzaje strat energii w kotle. Wymienić.

Qw, Sw - strumień ciepła odprowadzany do otoczenia przez gorące spaliny, strata wylotowa (kominowa),

Qż, Sż - strumień energii tracony w wyniku niecałkowitego spalania (obecność węgla w żużlu), strata niecałkowitego spalania,

Qm, Sm - strumień energii tracony w wyniku niedopału w odpadach młyna, strata niedopału w odpadach młyna,

Ql, Sl - strumień energii tracony w lotnym popiele (lotny koksik), strata w lotnym popiele, (wychwycony w filtrach);

Qu, Su - strumień energii tracony w popiele unoszonym do atmosfery, strata w popiele unoszonym do atmosfery,

Qp, Sp - strumień energii tracony w fizycznym cieple popiołu, strata w fizycznym cieple popiołu,

Qch, Sch - strumień energii tracony w wodzie chłodzącej lej żużlowy, strata w wodzie chłodzącej lej żużlowy,

QCO, SCO - strumień energii tracony w wyniku niezupełnego spalania, strata niezupełnego spalania,

Qo, So - strumień energii tracony do otoczenia z powierzchni kotła przez promieniowanie i konwekcję, strata ciepła do otoczenia.

---