Главная » Просмотр файлов » Tarik Al-Shemmeri. Engineering Thermodynamics

Tarik Al-Shemmeri. Engineering Thermodynamics (776123), страница 9

Файл №776123 Tarik Al-Shemmeri. Engineering Thermodynamics (Tarik Al-Shemmeri. Engineering Thermodynamics) 9 страницаTarik Al-Shemmeri. Engineering Thermodynamics (776123) страница 92017-06-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

We are not.Stop talking and make a careermoving energy forward.Ambitious engineers andfinance students go todongenergy.com/jobDownload free ebooks at bookboon.com883. Laws of ThermodynamicsEngineering Thermodynamicsb) The SFEE can now be used to determine the mass flow rateV 2 2 − V 21 − W = m C p (T2 − T1 ) +2000 55 2 − 0 − 2 = m 1.005(164.7 − 293) +2000 ∴m =−2= +0.0157 kg / s− 128.88 + 1.51Worked Example 3.25Steam at a pressure of 2 MPa and a temperature of 240ºC enters a nozzle with a velocity of 15m/s.The steam expands reversibly and adiabatically in the nozzle to a pressure of 100 kPa and a drynessfraction of 0.9. Calculate the velocity of the steam at exit from the nozzle,Saturated table extract for P = 100 KPaptsvfvghfhgsfsg(kPa)(oC)(m3/kg)(m3/kg)(kJ/kg)(kJ/kg)(kJ/kg.K)(kJ/kg.K)10099.630.001041.694417.462,6761.30267.3594T (C )240Superheated table extract at P = 2 MPaV (m3/kg)h (kJ/kg)S (kJ/kgK)0.108428766.495Solution:a) SFEE applies,V 2 2 − V 21+ g (Z 2 − Z1 )Q − W = m (h2 − h1 ) +2Q = 0 adiabatic, W=0, No work transfer, and the Potential Energy change is negligibleDownload free ebooks at bookboon.com893.

Laws of ThermodynamicsEngineering ThermodynamicsHence the energy equation can now be rearranged as follows:2V2 = V1 + 2m(h1 − h2 )from the steam tables, h1 = 2876 kJ/kgh2 = 417.46 + 0.9 x (2676-417.46) = 2450 kJ/kg2V2 = V1 + 2m(h1 − h2 ) = 15 2 + 2 x 0.6 x ( 2876 − 2450)x10 3= 715m / sWorked Example 3.26A one pass steam generator receives saturated water at 20 bar, and converting it into steam at400ºC. The mass flow rate of steam is 1200 kg/h, calculate the heat transfer in the generator.Enthalpy of Superheated Steam (kJ/kg)Pressure(bar)Saturation Temperature(oC)20212.4Temperature (oC)Saturation 200 25027993003504004502904 3025 3138 3248 3357Solution:SFEE applies,V 2 2 − V 21+ g ( Z 2 − Z 1 )Q − W = m (h2 − h1 ) +2Neglecting the changes in Kinetic and Potential energies,also No work done W = 0hence the SFEE reduces to:Q = m (h2 – h1)from the steam table, we find:h1 = 2799Download free ebooks at bookboon.com903.

Laws of ThermodynamicsEngineering Thermodynamicsh2 = 3248 kJ/kghence the boiler capacity ( heat gained by the steam):Q=1200(3248 − 2799) = 149.667 kW3600Worked Example 3.271kg of gas occupies a volume of 0.4m3 at a pressure of 100 kN/m2. The gas is compressedisothermally to a pressure of 450 kN/m2. Determine the work of compression, and the change inentropy of the gas during the compression. Assume for the gas R = 300 J/kgKSolution:a) For an isothermal process, the work is given byW = PVnV2V1Since isothermal, PV= c∴PressureV2 P1=V1 P2W = PVnPV = CP1P2volume∴W = 100 x10 3 x0.4n100= - 60 kJ450(-ve indicates compression)b) the change of Entropy is given by:∆s = m.R.nP1100= 1x 0.300 x ln= −0.451 kJ / kgKP2450Download free ebooks at bookboon.com913.

Laws of ThermodynamicsEngineering ThermodynamicsWorked Example 3.28A gas contained in a closed system at a pressure of 1 bar and temperature of 15ºC. A mass of 0.9kgof the gas is heated at constant pressure to raise its temperature from 15ºC to 250ºC. Determine thework done, and during the process. R = 0.185 kJ/kgKSolution:Using the ideal gas equation:V1 =mRT1 0.9 x0.185 x 288 x10 3== 0.4795mP11x10 5For a constant pressure:V2 = V1T2 250 + 273 3= 0.4795 = 0.871mT115273+Please click the advertdongenergy.com/jobdDear highly educated engineeringand finance students,if you are driven, ambitious, open-mindedand focused - we have a challenge for you.Actually, the greatest challenge in theworld. Curious? Visit dongenergy.com/jobBest wishesDONG EnergyDownload free ebooks at bookboon.com923. Laws of ThermodynamicsEngineering Thermodynamicsthe work during an isobaric process is given by:W = P(V2 − V1 )W = 10 5 (0.871 − 0.4795) = 39.1kJ+ ve implies that the gas is expanding.Worked Example 3.29The cylinder of an engine has a stroke of 300mm and a bore of 250mm.

The volume ratio ofcompression is 14:1. Air in the cylinder at the beginning of compression has a pressure of 96kN/m2 and a temperature of 93 ºC. The air is compressed for the full stroke according to the lawPV1.3 = C. Determine the work transfer per unit mass of air. Assume air R = 287 J/kgK.Solution:compression work is given by:2300 ∧  250 3V1 =x  = 0.0147 m1000 4  1000 PressureV2 = V1 / 14 = 0.00105m 3P1 = 96 x10 3 N / m 2V P2 = P1  1  V2 W =volume1.3= 96(14)1.3 = 2966.45kN / m 2P1V1 − P2V2n −196 x10 3 x 0.0147 − 2966.45 x10 3 x 0.00105∴W == −5.678 kJ / stroke1. 3 − 1p.v 96 x10 3 x 0.00147∴m === 0.0134 kg / strokeR.T287 x ( 273 + 93)Download free ebooks at bookboon.com933.

Laws of ThermodynamicsEngineering ThermodynamicshenceW = ( - 5.6785 kJ/stroke ) / (0.0134 kg/stroke) = -424 kJ/kg-ve sign indicates compression.Worked Example 3.30A mass of air at 330ºC, contained in a cylinder expanded polytropically to five times its initialvolume and 1/8th its initial pressure which is 1 bar.

Calculate:a) the value of the expansion index,b) the work transfer per unit mass.Solution:a) for a polytropic process,P1  V2 = P2  V1 Pressurenvolumeln(P2 / P1 ) ln(8)== 1.292n=ln(V 2/ V1 ) ln(5)b) The work done for a polytropic process is,W =P1V1 − P2V2n −1V1 = mRT1 / P1= 1x 287 x 603 / 10 5= 1.7306m 3V2 = 5V1 = 8.653m 3Download free ebooks at bookboon.com943. Laws of ThermodynamicsEngineering Thermodynamics551P1V1 − P2V2 1x10 x1.7306 − 8 x10 x 8.653Therefore W === +222 kJ1.292 − 1n −1Worked Example 3.31Steam at a pressure of 10 bar and dryness fraction of 0.96 expands adiabatically to a pressure of 2bar according to PV1.12 = constant.

Determine the work done during expansion per unit mass ofsteam.ptsvfvghfhgsfsg(kPa)(oC)(m3/kg)(m3/kg)(kJ/kg)(kJ/kg)(kJ/kg.K)(kJ/kg.K)1000179.910.001120.1944762.812,7782.13876.5865Please click the advertdongenergy.com/jobMay we offer you oneof the world’s greatestchallenges?In all humility.We are looking for highlyeducated engineers andfinance students.Join us at dongenergy.com/jobDownload free ebooks at bookboon.com953. Laws of ThermodynamicsEngineering ThermodynamicsSolution:At 10 bar saturated steam, the specific volume is:v = vf + x (vg -vf)= 0.00112 + 0.96 x (0.1944 - 0.00112)= 0.18667 m3/kgfor the processPv 2 = v 1  1 P2(1 / n ) 10 V2 = 0.18667 x  2Work done is∴W =W =(1 / 1.12 )= 0.7855 m 3 / kgP1V1 − P2V2n −110 x10 5 x 0.18667 − 2 x10 5 x 0.7855= 246 kJ / kg1.12 − 1Worked Example 3.32A nuclear reactor generates 3000 MW of heat.

The heat is transferred in a heat exchanger ofenergy transfer efficiency 75% into steam which is expanded in a turbine in order to produce apower output. The steam is condensed in a condenser, releasing 1800 MW of heat, and pumpedback through the heat exchanger by a feed pump which requires 3% of the power output from theturbine. Determine:a) The net power output from the plant.b) The power output from the turbine.c) The overall thermal efficiency of the plant.Download free ebooks at bookboon.com963. Laws of ThermodynamicsEngineering ThermodynamicsSolution:a) Consider the first law of thermodynamics for a cycle:∑Q − ∑ w = 0(3000 x0.75 − 1800) − (Wt − 0.03Wt ) = 0450 − 0.97Wt = 0450Wt == 463.9 MW0.97HeatExchangerTurbineW net = W t − W p = 0.97W t= 450 MWNuclearReactorThis is the net power outputCondenserThe cycle efficiency is:η=Pump450Wnet=x100 = 15%3000QsWorked Example 3.33Milk initially at 30ºC is to be kept in a chilled tank at 5ºC.

If the total volume of milk is 100 litres,its density is 1100kg/m3 and the specific heat capacity of 4.2kJ/kgK.a) Determine the heat extraction rate assuming the chiller to be perfectly insulatedb) What would be the chiller consumption if heat transfer through the chiller body is?i.+ 5kW gain in summer, ii) -5kW loss in winterDownload free ebooks at bookboon.com973. Laws of ThermodynamicsEngineering ThermodynamicsSolution:a) The Energy balance of the system implies that heat absorbed by the refrigerant is takenaway from the milk in order to keep it cool.Q = mC p ∆Tbut m = ρVi.e. Q = ρVC p ∆T=100= x1100 x 4.2 x(30 − 5) = 11.55kW1000b) In this case there is another source of heat exchange, hence;Qchiller = mC p ∆T (+or −)∆QPlease click the advertdongenergy.com/jobAmbitiousand curious?We are looking for young andhighly educated engineersand finance students.Join us at dongenergy.com/jobDownload free ebooks at bookboon.com983.

Laws of ThermodynamicsEngineering ThermodynamicsThe sign (+ or -) depends on whether heat is lost as in winter or gained as in summer.hence;Qchiller = 11.5 + 5 = 16.55kW in summerandQchiller = 11.55 − 5 = 6.55kW in winterWorked Example 3.34You have a 200 gram cup of coffee at 100 C, too hot to drink.a) How much will you cool it by adding 50 gm of water at 0 C?b) How much will you cool it by adding 50 gm of ice at 0 C?for ice assume hi = -333.5and hf = 417 kJ/kgKSolution:(a)Heat lost by coffee = heat gained by cold watermc x Cpc x ( 100- tc2 ) = mw x Cpw x ( tc2- 0 )0.200 x 4200 x (100 – tc2) = 0.050 x 4200 x( tc2 – 0)solve to get tc2 = 80oC(b)Heat lost by coffee = heat gained by icemc x Cpc x ( 100- tc2 ) = mw x hig + mw x Cpw x ( tc2- 0 )0.200 x 4200 x (100 – tc2) =0.05 x (417-333.5)+ 0.050 x 4200 x( tc2 – 0)solve to get tc2 = 64oCDownload free ebooks at bookboon.com993.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
1,69 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
7027
Авторов
на СтудИзбе
260
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее