Prosessteknikk 1999
Øving 6, 25. feb. 1999
Innlevering 26. feb. 1999

Øving 6 i Prosessteknikk

Oppgave 1.

Det antas stasjonære forhold i denne oppgaven.

5 kg/s av en (overhetet) gass ved 10 bar og 100^oCmed 1 kg/s av en (underkjølt) væske ved 10 bar og -50^oCat man får en (mettet) blanding av gass og væske ved 5 bar og 3^oC(Vi antar at strøm 1 og 2 består av en ren komponent som ved 5 bar har ``koketemperatur 3^oC).

(a) Hva er fasefordelingen etter blandingen (strøm 3)?

Blandingen går til en fordamper (varmeveskler) der det tilføres varme slik at utstrømmen (strøm 4) er (mettet) gass ved 5 bar og 3^oC.

(b) Hvor mye varme må tilføres i fordamperen?

Gassen avspennes over en ventil til 1 bar.

(c) Hva er temperaturen på gassen etter trykkavspenningen (strøm 5)?

I varmeveksleren nevnt over benyttes på den varme siden vann med inn-temperatur 50^oC.

(d) Vi skal se litt nærmere på fordamperen (varmeveksleren) (i) Hva er vannbehovet når temperaturen på det avkjølte vannet som forlater varmeveksleren er 20^oC(ii) Skisser temperaturprofilet gjennom varmeveksleren. (iii) Er det noen forskjell mellom med- og motstrøm i dette tilfellet? (iv) Hva er arealet av varmeveksleren når vi har at $Q = U A \Delta T_{\rm lm}$ der $\Delta T_{\rm lm} = (\Delta T_1 - \Delta T_2) / \ln(\Delta T_1/\Delta T_2)$ er den logaritmisk midlere temperaturdifferensen mellom varm og kald side og U = 500 W/m².

Data: Anta ideell gass med konstant varmekapasitet c_p lik 2 kJ/kg K. For væsken antas konstant varmekapasitet 4.6 kJ/kg K. Anta at fordampningsentalpien er 1250 kJ/kg. For vannet i delspørsmål (d) antas konstant varmekapasitet 4.2 kJ/kg K.

Oppgave 2 (reell gass).

Gjenta oppgave 1a, 1b og 1c, men bruk istedet data som gitt i p-H-diagrammet for ammoniakk (vedlagt kompendiet).