É 2047-06/1/3
1.
feladat
Összesen 28 pont
Dorr ülepítő berendezésben szuszpenziót választunk szét. A szilárd szemcsék sűrűsége 1270 kg/m3, a leválasztandó legkisebb szemcseátmérő 50 m. A folyadék sűrűsége 1 kg/dm3, dinamikai viszkozitása 10–3 Pa∙s. A belépő zagy tömegárama 120 kg/h, belépő koncentrációja 4 tömegszázalék. Az iszap koncontrációja 40 tömegszázalék. A) Rajzolja le a berendezést, tüntesse fel az anyagáramokat, nevezze meg fő részeit! B) Írja fel a teljes anyagmérleget, valamint a szilárd anyagra vonatkoztatott részleges anyagmérleget! C) Számolja ki az iszap tömegáramát, ha a derítmény koncentrációja elhanyagolhatóan kicsi! D) Határozza meg a derítmény térfogatáramát! E) Számolja ki az ülepedési sebességet lamináris ülepedést feltételezve! Megoldás: A)
A berendezés rajza, megnevezések:
10 pont B) C)
D)
E)
A teljes anyagmérleg: m z m s m d A részleges anyagmérleg szilárd anyagra: m z wz m s ws m d wd Innen az iszap mennyisége: wd ≈ 0, ezért w 4 kg m s z m z 120 12 ws 40 h A derített folyadék tömegárama: V m m = 120 – 12 = 98 kg/h d
d
z
s
A derített folyadék térfogatárama: kg 98 3 3 2 m 5 m h Vd 9,8 10 2,72 10 kg h s 1000 3 m Az ülepítési sebesség lamináris esetben: d S2 ( S f ) g (50 106 )2 (1270 1000) 9,81 m vÜ 3,68 10 4 3 18 f 18 10 s A Re-szám: Re =
d S vÜ S 50 106 3,68 104 1000 1,84 10 2 1 3 f 10
1/6
3 pont 3 pont 2 pont
4 pont
4 pont 2 pont
É 2047-06/1/3
2.
feladat
Összesen 16 pont
Válassza ki, hogy a hőcserélő leírás melyik, a táblázat alatt található hőmérséklet – felület diagramra vonatkozik! Írja megfelelő diagram betűjelét a leírás utáni cellába! Egy cellába több betű is kerülhet! A
C
B T, t
T, t
l, A
E
D
l, A
F
T, t
T, t
T, t
T, t
l, A
l, A
l, A
Megoldás: Hőfelvevő oldalon forralás történik. Olajjal forralunk. Hőleadó közeg telített gőz. Hőfelvevő kilépő hőmérséklete nagyobb lehet, mint a hőleadó kilépő hőmérséklete. Folyadék-folyadék hőcsere folyik Vízhűtésű kondenzátor. Desztilláló visszaforralója. Nem alkalmazható a logaritmikus hőmérsékletkülönbség számítási összefüggése.
A, C A E, F D B, D E F C, F
Helyesen kitöltött soronként 2 pont, összesen:
3.
16 pont
feladat F) G)
Összesen 20 pont
Írja fel a D’Arcy féle szűrési alapegyenletet állandó nyomásesésű szűrés esetén! Ismertesse az egyenletben szereplő jellemzőket, mértékegységeit! Keretes szűrőprésen kísérleti szűrést végzünk. A mérés eredménye az alábbi diagramon látható. A függőleges tengelyen a szűrési idő, a vízszintes tengelyen a keletkezett szűrlet mennyisége van feltüntetve. t [s] 1200
Szűrés jelleggörbéje
1000 800 600 400 200 0 0
H) I) J)
l, A
10
20
30
40
50 V [liter]
Határozza meg az optimális szűrlet mennyiséget, ha az állásidő 15 perc! Egy technológiai folyamatban lévő vákuumdobszűrő, melynek szűrési teljesítménye 60 liter/óra, meghibásodott. Beállítható-e a technológiai folyamatba keretes szűrő?
2/6
É 2047-06/1/3
Megoldás: A)
A D’Arcy-féle szűrési alapegyenlet:
1 dV p vf A dt K f l i le
4 pont
Ahol p
az alkalmazott nyomáskülönbség [Pa];
K
elsősorban a kialakult iszapréteg hidraulikai ellenállásától függő állandó [m–2];
f
a szűrlet dinamikai viszkozitása [Pas];
le
a szűrőszövetre jellemző ún. egyenértékű iszapvastagság [m], elméletileg le vastagságú iszap áramlástani ellenállása egyezik meg a szűrőszövet ellenállásával,
V
a keletkezett filtrát, [m3]
t
szűrési idő, [s]
vf
a filtrát keletkezési sebessége, [m/s].
Jelentések, mértékegységek B)
4 pont
Az optimális szűrlet mennyiség meghatározása: t [s] 1200
Szűrés jelleggörbéje
1000 900 s 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50 V [liter]
32 liter
C)
Vopt = 32 liter 6 pont A maximális szűrési teljesítmény akkor adódik, ha az állásidő egyenlő a szűrési idővel: Vopt dm3 dm3 32 dm3 < 60 4 pont max 1,067 64 t á t sz 15 15 min h h Vagyis nagyobb, mint a vákuumdobszűrő teljesítménye, így helyettesítheti azt. 2 pont
3/6
É 2047-06/1/3
4.
feladat
Összesen 16 pont
A duplikátor anyaga acél, vastagsága 10 mm, hővezetési tényezője: 45 W/(m°C). A hőszigetelés vastagsága 20 cm, hővezetési tényezője 0,07 W/(m°C). A külső levegő hőmérséklete 20 °C, a levegőoldali hőátadási tényező értéke: 5 W/(m2 °C). A gőz hőmérséklete 120 °C, A gőzoldali hőátadási tényező 104 W/(m2 °C). A) Számolja ki a hőátbocsátási tényező értékét! B) Mekkora a duplikátor fajlagos (felület egységre vonatkoztatott) hővesztesége, vagyis a hőáramsűrűség értéke? C) Számolja ki a szigetelés külső és belső oldali, fali hőmérsékleteket! Megoldás: A)
B) C)
5.
A hőátbocsátási tényező értéke: 1 1 W k= = = 0,327 2 s 1 0 , 01 0 , 2 1 s 1 1 m C f sz 4 45 0,07 5 G f sz L 10
6 pont
A hőáramsűrűség értéke: q = k·(TG – tL) = 0,327·(120 – 20) = 32,7 W 4 pont A levegőoldali hőátadási alapegyenletéből kiindulva: (egy lehetséges megoldás) q = L·(tW – tL), innen a levegő oldali fali hőmérséklet: q 32,7 tW tL 20 = 26,54 ºC 3 pont L 5 A hőszigetelésre felírt hővezetési alapegyenletből: q sz (t kW t W ) , s sz innen a szigetelés belső oldali hőmérséklete: q ssz 32,7 0,2 tkW tW 26,54 = 119,96 °C ≈ 120 ºC. 3 pont sz 0,07
feladat
Összesen 20 pont
Egy melegvíz fűtésű csőköteges hőcserélőben levegőt melegítünk. Valósítsa meg a hőcserélőből kilépő levegő egyszerű hőmérséklet szabályozását (t2 = állandó) az alábbi jelölések alapján! Jelölések: A)
T/TA-hőmérséklet távadó, A-alapjelképző,
F/TA-áramlástávadó, PID- szabályozó.
Melyik fizikai jellemző változtatásával tudjuk elsődlegesen befolyásolni a levegő kilépő hőmérsékletét? .............................................................................................
B)
Kösse be a következő ábrán a fentiek alapján membránmotoros szelepet!
C)
Készítse el a hőmérséklet-szabályozási kör kapcsolási vázlatát! Tüntesse fel szabályozó jeleit: xa , xe , xv valamint az alapértéket :xA!
4/6
É 2047-06/1/3
D)
E)
Mi befolyásolja közvetlenül a következő jeleket? xa (alapjelet):
....................................................................................
xv (végrehajtó jelet):
........................................................................................................................................
Készítse el a hőcserélő zavarójel kompenzációs szabályozását, ha a folyamatot másodlagosan befolyásoló jellemző a bejövő folyadék tömegáram változása! Tüntesse fel szabályozó jeleit: xa , xe , xv!
5/6
É 2047-06/1/3
Megoldás: A) B) C)
A belépő levegő mennyiség szabályozásával. Membránmotoros szelep bekötése: Egyszerű hőmérséklet-szabályozási kör kapcsolási vázlata:
2 pont 2 pont 4 pont
Szabályozó jelek: xa, xe, xv valamint az alapértékek: xA feltüntetése:
3 pont
D)
xa (alapjelet): az elérni kívánt érték: alapérték, amire a szabályozót beállítjuk, xA (pl. t2 = 65 °C) xv (végrehajtó jelet): xa – xe különbsége, vagyis a rendelkező jel, xr 2 pont
E)
Zavarójel kompenzációs szabályozás:
Szabályozó jelek: xa, xe, xv feltüntetése:
A MEGADOTTÓL ELTÉRŐ, HELYES VÁLASZOK IS ELFOGADHATÓK! EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 30%.
6/6
4 pont 3 pont
