6. Mass & Energy Analysis of Control Volumes Flashcards
Geef de formules voor massadebiet en volumedebiet en geef ook aan wat alle parameters betekenen.
– Vdot = mdot * v
volumedebiet = massadebiet * specifiek volume
Ook te schrijven als Vdot = A * V
Volumedebiet = oppervlakte buis * snelheid.
– mdot = A*V/v
massadebiet = oppervlakte buis * snelheid (dus volumedebiet)/ specifiek volume.
Wat kunnen we zeggen over het massadebiet bij stationaire stroming? (in deze cursus zien we enkel stationaire stroming)
Het massadebiet is overal gelijk. Dit geldt niet voor het volumedebiet en de snelheid.
Wat is de stromingsarbeid?
We kunnen stroming vergelijken met een piston die ingeduwd wordt met een bepaalde kracht F. We kunnen deze kracht schrijven als PA
We weten dat een kracht een arbeid verricht: namelijk FL of PAL.
AL is gelijk aan V.
Dus W = PV
Hoe kunnen we de totale energie beschrijven bij stationaire stroming?
De inwendige energie + de stromingsarbeid. Dit is U+PV, dit is dus gelijk aan de enthalpie.
Geef de algemene energiebalans voor 1 inlaat en 1 uitlaat.
Inlaat = 1 Uitlaat = 2
h1 + ((V1)^2)/2 + gz1 + q1 + w1 = h2 + ((V2)^2)/2 + gz2 + q2 + w2
Vaak kunnen bepaalde dingen weggelaten worden afhankelijk van de situatie.
in termen van de stromen kan dit ook als
mdoth1 + mdot((V1)^2)/2 + mdotgz1 + Qdot1 + Wdot1 = mdoth2 + mdot((V2)^2)/2 + mdotgz2 + Qdot2 + Wdot2
Leg de straalpijp en diffusor uit. Wat is de energiebalans hierbij?
Een versmalling of verbreding respectievelijk van de buis die zorgt voor verandering van h, P, T en V:
- Straalpijp (versmalling) -> h, P en T lager. V hoger.
- Diffusor (verbreding) -> h, P en T hoger. V lager
h1 + ((V1)^2)/2 = h2 + ((V2)^2)/2
Indien het geen adiabatische nozzle is staat q2 hier ook nog in (of als de kamer warmer is q1)
Leg de compressor en pomp uit. Wat is de energiebalans hierbij?
Een compressor verhoogt de druk in een gas, een pomp doet dit voor een vloeistof.
Beide hebben een arbeid w1 noding om te kunnen werken. Een gekoelde compressor zal efficienter werken dus vaak zal er een q2 zijn.
h1 + w1 = h2 + q2
Leg de turbine uit. Wat is de energiebalans hierbij?
Turbines halen energie uit de werkstof en zetten deze om in arbeid. Oververhitte damp komt binnen bij hoge P, T en een lage V. We willen dan zo weinig mogelijk q2 maar die kan er wel zijn.
Aan de uitlaat hebben we een lagere P en T, maar een hogere snelheid. Ook de hoogte (ivm potentiele energie kunnen we in rekening brengen indien gegeven)
h1 + [((V1)^2)/2 + gz1]= h2 + [((V2)^2)/2 + gz2] + w2 + [q2]
alles tussen [ ] kan indien niet gegeven of niet specifiek vermeld weggelaten worden.
Leg het expansieventiel uit. Wat is de energiebalans hierbij?
Een belemmering in de buis. Dit zorgt voor een drukverlaging, en een temperatuursdaling. De enthalpie blijft wel gelijk. De druk wordt zo laag dat de stof spontaan verdampt en de temperatuur zal hierdoor ook sterk dalen (de interne energie daalt sterk en als gevolg hiervan de temperatuur ook (ivm kinetische energie van atomen en moleculen).
w = q en h1 = h2
Leg de mengkamer uit. Wat is de energiebalans hierbij?
2 stromen van verschillende temperatuur met dezelfde P komen samen en mengen.
Som1(mdot_i) = mdot2
Som1(mdot_i*h_i = mdot2 * h2
Leg de warmtewisselaar uit. Wat is de energiebalans hierbij?
Een toestel waarbij 2 stromen warmte kunnen uitwisselen maar geen massa. De koude stroom zal opwarmen en de warme stroom zal afkoelen.
mdot1_a * h1_a + mdot1_b * h1_b = mdot2_a * h2_a + mdot2_b * h2_b
