Tenta Flashcards
för tryckförlust: ΔP =
=ρ g h_L
Vad är h_L?
Headloss, tryckförlust. Hur mycket tryckfallet motsvarar i ex. vattenpelare
Förklara betydelsen av kompressibilitetsfaktorn i samband med ideala gaser och ange vid vilka temperaturer och tryck som verkliga gaser är mest lika ideala.
Kompressibilitetsfaktorn, också känd som Z-faktorn, är ett mått på hur väl en gas följer de idealiserade gaslagen vid en given temperatur och tryck. Z = 1 för ideal gas.
Vid låga tryck och höga temp är verkliga gaser mest lika ideal.
Mest avvikande nära kritiska punkten
Vad är Kelvin Planck ́s uttryck för termodynamikens andra huvudsats?
“Det är omöjligt att konstruera en värmemaskin som utan förlust kan omvandla all ingående värme till arbete”.
Förklara begreppet värmemotor
Ett system som omvandlar värme till användbar energi, främst mekanisk som kan användas för att uträtta mekaniskt arbete
Vilka förutsättningar måste gälla för att Bernoullis ekvation skall vara ett lämpligt samband att använda? (den enkla)
Stationärt,
inkompressibelt/alt konstant densitet,
förlustfritt,
utan värmeutbyte,
utan arbetsutbyte
I labb framtogs friktionskoeff. Vad behövdes för mätdata?
Tryckförlust i aktuellt rör, volymflöde och rördimensioner.
Process med konstant volym
Isokor
Process med konstant tryck
Isobar
Process med konstant temp
Isoterm
Skillnad C_p och C_v?
De är båda specifika värmekapaciteter, C_p för konstant tryck och C_v för konstant volym. C_p är större än C_v, då vid konstant volym är volymändringarbetet 0, och = P*ΔV för konstant tryck.
Vad påverkar hur mycket värme som krävs per volymenhet för att utföra samma uppvärmning?
Det som påverkar hur mycket värme som krävs per volymenhet är specifik värmekapacitet och densitet (eller specifik volym som är proportionell mot idealgaskonstanten). Störst kvot på C_p och R => kräver mest värme
För att ta reda på effektivitet för värmemotor används
η-th
För att ta reda på effektivitet för kylmaskin används
COP_R (kylfaktorn)
För att ta reda på effektivitet för värmepump används
COP_HP (värmefaktor)
Vilket antagande kan nästan alltid göras
stationärt
tvärsnittsarea rör
pi * D^2/4
Vad är Clausius uttryck för termodynamikens andra huvudsats?
“Det är omöjligt med en utrustning som arbetar i en cykel och enbart överför värme från en kropp med lägre temperatur till högre temperatur”
Fördelar och nackdelar bergvärmepump och en värmepump som arbetar mot utomhusluft
Högst teoretisk effekt fås vid liten temperatur diff. mellan källan och sänkan - så sommarhalvåret mer effektivt med utomhusluft och vinterhalvåret med bergvärme
Förklara värmepump
Värmepumpen kan sägas vara omvändningen av en kylmaskin, där man med hjälp av arbete kan flytta värme från en lägre temperatur (utomhus) till en högre temperatur (inomhus, luft eller varmvatten). Den stora fördelen är att värmefaktorn är betydligt större än 1, d v s den nyttiga termiska energi man får ut inomhus är betydligt större än den (el)energi man behöver tillföra för att driva värmepumpen. Jämfört med att värma huset direkt med el, så får man på detta sätt flerdubbelt mer värme till huset från samma mängd el. Nackdel är att det är ett lite mer komplicerat och dyrare system.
När beror rörfriktionen på rörets skrovlighet?
När strömningen är turbulent
För vilka värden på Re är flödet turbulent och laminärt?
Turbulent över 4000
Laminärt under 2300
Formel för tryckfall i rör
ΔP_L = f * (L/D) * ρ * V_avg^2 / 2
Sond (probe) som mäter statiskt tryck?
Static/Piezometer
Sond (probe) som mäter dynamiskt tryck?
Pitot
Sond (probe) som mäter både dynamiskt och statiskt tryck?
Pitot-static
I en pitot-static sond, vilka former för ΔP?
ΔP = (V^2 * ρ)/2
ΔP = ρ *g * Δh
En omströmmad figur, vid vilka punkter kan man förvänta sig att mäta ett relativt sett högt eller lågt statiskt tryck och varför vid dessa punkter?
Stagnationspunkt - punkt längst fram på figuren som får flödet på sig först. Här är hastigheten noll och maximalt statiskt tryck.
Vak - Bakom figuren i flödets riktning. Hit kommer knappt flödet och därför lågt tryck.
Övrigt: Där flödet har högre hastighet - lägre statiskt tryck
Och där flödet bromsas av formen - högre statiskt tryck
Vad menas med kritiskt tryck och kritisk temperatur och vad händer om dessa överskrids?
Kritiskt tryck och kritisk temperatur är det tryck och temperatur som är vid kritiska punkten, vilken i sin tur är den punkt där kurvorna för mättad vätska och mättad ånga möts i ett T-V eller P-V diagram. Vid tryck och temperatur över kritiska punkten erhålls ett s.k. superkritiskt tillstånd där ytspänningen försvinner och därmed skillnaden mellan vätske- och ångfas.
Vad menas med mättnadstryck och mättnadstemperatur?
Mättnadstryck är det tryck som ett ämne har då det finns som mättad vätska, ånga eller blandning har vid en viss temperatur, det motsvarar ångtrycket vid den temperaturen. På motsvarande sätt är mättnadstemperaturen den temperatur ett ämne har då det finns som mättad vätska, ånga eller blandning har vid ett visst tryck, det motsvarar ämnets kokpunkt vid den temperaturen.
En liter luft i en cylinder med kolv komprimeras isotermt till halva volymen, vad händer med entropin?
Minskar (värme avges)
Ett kilo vatten vid 10°C och ett kilo vatten vid 50°C blandas i ett isolerat kärl, vad händer med entropin?
Ökar (temperaturutjämning alltid ökning)
Ett kilo nollgradig is och ett kilo nollgradigt vatten blandas i ett isolerat kärl, vad händer med entropin?
Konstant (båda samma temperatur, ingen värmeöverföring, ingen fasförändring)
Ett kilo nollgradigt flytande vatten fryser till is vid konstant temperatur, vad händer med entropin?
Minskar (fast fas lägre entropi än vätskefas)
Ett kilo vattenånga expanderar reversibelt i en adiabatisk turbin, vad händer med entropin?
Konstant (reversibel, adiabatisk process alltid isentrop)
Vad är entalpi vs entropi?
Entalpi är den energi som finns lagrad i ett ämne och den består av termisk och kemisk energi; dvs. den är värme- och tryckberoende.
Entropi är ett mått på graden av oordning i ett system.
Beskriv Carnot-processen för en värmemotor.
Carnot-cykeln för en värmemotor är en kretsprocess som består av fyra reversibla delprocesser.
En reversibel isoterm expansion
En reversibel adiabatisk expansion
En reversibel isoterm kompression
En reversibel adiabatisk kompression
Vad utmärker Carnots värmemotor jämfört med
andra värmemotorer?
Carnot-processen (och alla andra reversibla värmemotorprocesser) har en högre verkningsgrad än
alla icke-reversibla värmemotorer.
Luft i en cylinder som genomgår en isobar expansion, vad händer med temperaturen?
ökar (tror pga PV = mRT, allt konstant utom volym och T och båda ökar)
Vatten som passerar en diffusor med större utloppsarea än inloppsarea, vad händer med temperaturen?
konstant
Helium i en cylinder som genomgår en isentrop kompression, vad händer med temperaturen?
ökar (isentrop = > adiabatisk och reversibel? - om adiabatisk, ingen värmeöverföring, temp ökar)
Mättad vattenånga i en cylinder som genomgår en isobar kompression, vad händer med temperaturen?
konstant (om isobar och mättad även konstant temp)
Arbetsmediet i en värmepump då det passerar en strypventil, vad händer med temperaturen?
minskar
Entalpi formel, relation med inre energi u
h = u + Pv = {med ideala gaslagen} = u + RT
eller
H = U + PV
Bernoullis enkla ekv. kan skrivas på tre former, vilka och hur?
Energiform
Tryckform (den som finns i formelsamlingen)
Höjdform
Kasta om enheterna ρ och g och gör enhetsanalys
Vid vilken hastighet kan inte strömningen räknas som inkompressibel längre (densiteten påverkas)?
V»100 m/s
Bernoullis kan inte användas
Lilla v i Reynolds formeln är…
kinematisk viskositet! (Och inte specifik volym)
Tolkning av Clausius formulering av 2 HS:
Tolkningar:
Värme kan inte av sig självt flyttas från lägre till högre
temperatur
Arbete måste tillföras för att möjliggöra denna process
Beskriv fenomenet kavitation och dess orsaker
Kavitation är när gasbubblor bildas i en vätska p g a det lokala trycket sjunker under ångtrycket (=mättnadstrycket) för vätskan vid den aktuella temperaturen. Lågt tryck kan uppstår vid högt hydrostatiskt tryck, d v s högt belägna punkter i systemet, och vid högt dynamiskt tryck, d v s vid hög flödeshastighet, inklusive plötsliga geometriförändringar.
Vad påverkar tryckfallet?
Det som påverkar tryckfallet är friktionskoefficient, längd, diameter och flödeshastighet. Vid konstant volymflöde beror flödeshastigheten på rördiametern (omvänt proportionell mot diametern i kvadrat). Vid laminärt flöde är friktionskoefficienten omvänt proportionell mot Reynoldstalet, vilket i sin tur beror på hastighet, diameter, viskositet och densitet. I detta fall, med konstant volymflöde minskar hastigheten med ökande rördiameter (V ~ D-2), och p g a det kvadratiska beroendet minskar Re (och f ökar) med ökande diameter. Vid ökande temperatur minskar viskositeten (medan densiteten är nästan konstant), vilket gör att Re ökar och f minskar. Vid laminär strömning är friktionen oberoende av rörets skrovlighet.
Vad betyder isentrop?
Om en adiabatisk process även är internt reversibel kallas den för isentrop process. Konstant entropi.
Vad är en reversibel process?
Kan ske i omvänd ordning utan att lämna spår efter sig
Vad betyder irreversibiliteter och vad är dem?
Effekter som gör process irreversibel
- friktion, elektrisk resistans
- snabb eller obegränsad expansion
- värmeöverföring vid temp diff
- kemisk reaktion
- deformation av kroppar
Hur löser man en uppgift med tryckskillnad i strömningar?
Bernoullis och P_loss ekv.
När bör hastighetskorrektion användas? Och vad är den för olika strömningar?
Bör användas (i bernoullis eller energiekv, framför “V-biten”) särskilt vid laminärt för mer korrekt analys.
Turbulent: alfa = 1.05
Laminärt: alfa = 2
När bör Bernoulli vs den andra ekv. (1 HS för stationära förhållanden) användas?
Bernoulli när det strömmar i eller kring ett föremål. Tänk på kraven för den också!
1 HS för 1 KV när man ser det som en kontrollvolym, alltså som en utrustning eller slutet system etc.
Termodynamikens 1 HS
Energi kan varken skapas eller förstöras, utan bara kan omvandlas från en form till en annan.
Termodynamikens 2 HS
Kelvin-Plancks eller Clausius (all värme kan inte bli användbar energi och värme kan ej överföras från lägre till högre temp utan att arbete tillförs)
