EKSAMEN I FAG SIO1073 VARME- OG FORBRENNINGSTEKNIKK Måndag 5. mai 2003 Tid:

Like dokumenter
EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Laurdag 18. august 2012 Tid:

EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Laurdag 17. august 2013 Tid:

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK august 2018 Tid:

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 8. august 2009 Tid:

EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Laurdag 4. juni 2011 Tid:

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Onsdag 22. mai 2013 Tid:

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK august 2017 Tid:

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK mai 2015 Tid:

EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 måndag 15. august 2011 Tid:

Side 1 av 4/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK mai 2018 Tid:

EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 måndag 16. august 2010 Tid:

NOREGS TEKNISK-NATURVITSKAPLEGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg

Side 1 av 2/nyn. MIDTSEMESTEREKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Fredag 20. februar 2013 Tid:

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK juni 2016 Tid:

EKSAMEN I FAG TEP4170 VARME- OG FORBRENNINGSTEKNIKK 18. mai 2007 Tid:

2) Finn entropiproduksjonsraten i blandeprosessen i oppgåve 1. (-rate= per tidseining)

Side 3 av 3/nyn. Bruk van der Waals likning p = Vedlegg: 1: Opplysningar 2: Mollier h-x-diagram for fuktig luft

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 august 2015 Tid: 4 timar

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

EKSAMEN I TMA4285 TIDSREKKJEMODELLAR Fredag 7. desember 2012 Tid: 09:00 13:00

Eksamensoppgåve i TMA4250 Romleg Statistikk

EKSAMEN I FAG SIO1073 VARME- OG FORBRENNINGSTEKNIKK Tysdag 22. mai 2001 Tid:

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK august 2016 Tid:

Kontinuasjonseksamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk august 2013

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

EKSAMEN I EMNE TMA4245 STATISTIKK

Matematikk 1, MX130SKR-B

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: MAT-1003 Dato: Tirsdag 15. desember 2015 Tid: Kl 15:00 19:00 Sted: Åsgårdvegen 9

LØYSINGSFORSLAG, eksamen 20. mai 2015 i fag TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 v. Ivar S. Ertesvåg, mai 2015/sist revidert 9.juni 2015.

Eksamen TFY 4210 Kvanteteorien for mangepartikkelsystem, våren 2012

TMA4265 Stokastiske prosessar

Eksamen TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

Eksamensoppgåve i Løsningsskisse TMA4245 Statistikk

EKSAMEN I: BIT260 Fluidmekanikk DATO: 20. desember TILLATTE HJELPEMIDDEL: Bestemt, enkel kalkulator (kode C) Ei valgfri standard formelsamling

Eksamensoppgåve i TMA4240 Statistikk

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

Eksamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk Vår 2013

EKSAMEN I TMA4285 TIDSREKKEMODELLER Fredag 7. desember 2012 Tid: 09:00 13:00

EKSAMEN I TMA4245 STATISTIKK Tysdag 21. mai 2013 Tid: 09:00 13:00 (Korrigert )

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Side 1 av 10 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET (NTNU) - TRONDHEIM INSTITUTT FOR ENERGI OG PROSESSTEKNIKK

Eksamensoppgåve i ST0103 Brukarkurs i statistikk

EKSAMEN I FAG TMA4275 LEVETIDSANALYSE

EKSAMEN I: BIT260 Fluidmekanikk DATO: 26. august TILLATTE HJELPEMIDDEL: Bestemt, enkel kalkulator (kode C) Ei valgfri standard formelsamling

Eksamen REA3028 Matematikk S2. Nynorsk/Bokmål

Eksamensoppgåve i KJ1041 Kjemisk binding, spektroskopi og kinetikk

ORDINÆR EKSAMEN Sensur faller innen

Eksamen MAT1013 Matematikk 1T. Nynorsk/Bokmål

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE. TDT4136 Logikk og resonnerande system. Laurdag 8. august 2009, kl

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Eksamensoppgave i SOS1000 Innføring i sosiologi

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA Hvis JA: ca. kl.10:00 og 12:00

EKSAMEN I FAG SIF5050 NUMERISK LØSNING AV PARTIELLE DIFFERENSIALLIGNINGER VED HJELP AV ELEMENTMETODEN

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Eksamensoppgave i TMA4250 Romlig Statistikk

Kalkulator, lærebok og formelsamling er lov. Handskrivne notat i lærebok og formelsamling er lov. Lause ark, med unntak av bokmerke, er ikkje lov.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FAG SIF5045 NUMERISK LØSNING AV DIFFERENSIALLIGNINGER

Eksamen REA3026 Matematikk S1. Nynorsk/Bokmål

TMA4245 Statistikk Eksamen desember 2016

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Skriftlig eksamen. HUD2002 Kommunikasjon og samhandling. Våren Privatister/Privatistar. VG2 Hudpleier/Hudpleiar

EKSAMEN I EMNE. TDT4136 Logikk og resonnerande system. Tysdag 4. desember 2007 Tid: kl

EKSAMEN I FAG TMA4220 NUMERISK LØSNING AV PARTIELLE DIFFERENSIALLIGNINGER VED HJELP AV ELEMENTMETODEN

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

EKSAMEN I EMNE TVM 4116 HYDROMEKANIKK

Oppgavesettet er på 3 sider eks. forside, og inneholder 12 deloppgaver: 1abc, 2, 3, 4abc, 5ab, 6ab.

Eksamensoppgave i NORD1102 Nordisk språk moderne, 15 sp.

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE. TDT4136 Logikk og resonnerande system. Onsdag 10. august 2011, kl

Eksamen REA3026 Matematikk S1. Nynorsk/Bokmål

Fylkeskommunenes landssamarbeid. Eksamen NAB3001 Naturforvaltning. Programområde: Naturbruk. Nynorsk/Bokmål

Eksamensoppgave i SØK2103 Økonomiske perspektiver på politiske beslutninger

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

Eksamen MAT1013 Matematikk 1T. Nynorsk/Bokmål

Eksamen. MAT1013 Matematikk 1T. Ny eksamensordning Del 1: 3 timar (utan hjelpemiddel) / 3 timer (uten hjelpemidler)

EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI. BOKMÅL (Nynorsk s. 5 7) Lørdag 12. juni 2010 Tid: 9:00 13:00

Eksamen MAT1013 Matematikk 1T. Nynorsk/Bokmål

Eksamen i SIF5036 Matematisk modellering Onsdag 12. desember 2001 Kl

Modellering av NOx frå forbrenning

Løysingsframlegg TFY4305 Ikkjelineær dynamikk Haust 2012

Skriftlig eksamen. KJP2002 Kjemisk teknologi. Våren Privatister/Privatistar. VG2 Kjemiprosess

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Ola Hunderi, tlf (mobil: )

Fylkeskommunenes landssamarbeid. Eksamen MAT1001 Matematikk 1P-Y. Programområde: Design og håndverk. Nynorsk/Bokmål

EKSAMENSOPPGAVE. INF-1100 Innføring i programmering og datamaskiners virkemåte. Teorifagb, hus 3, og og Adm.bygget, Aud.max og B.

Eksamen. MAT1013 Matematikk 1T Nynorsk/Bokmål

Eksamensoppgåve i TMA4135 Matematikk 4D

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA / NEI Hvis JA: ca. kl. 10:30

EKSAMENSOPPGAVE/EKSAMENSOPPGÅVE

Eksamensoppgåve i TMA4240 / TMA4245 Statistikk

OPPLÆRINGSREGION NORD. Skriftlig eksamen. MAT1006 Matematikk teoretisk. Våren Privatister/Privatistar. VG1 Yrkesfag

Eksamen. 15. november MAT1006 Matematikk 1T-Y. Yrkesfaglege utdanningsprogram Yrkesfaglige utdanningsprogram

FINF Forvaltningsinformatikk Onsdag 10. desember 2003, klokken

EKSAMENSOPPGAVE. MNF-6002 Videreutdanning i naturfag for lærere, Naturfag trinn 2. Kalkulator Rom Stoff Tid: Fysikktabeller (utskrift)

Eksamensoppgåve i TMA4245 Statistikk

Eksamensoppgave i NORD1108 Nordisk litteraturhistorie, 7.5 sp.

EKSAMEN I NUMERISK MATEMATIKK(TMA4215) Lørdag 20. desember 2003 Tid: 09:00 14:00, Sensur:

Eksamen i GEOF330 Dynamisk Oseanografi. Oppgave 1: Stående svingninger

Transkript:

Side 1 av 3/nyn NOREGS TEKNISK-NATURVITSKAPLEGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK Kontakt under eksamen: Ivar Ertesvåg, tel. 93839/Kjell Erik Rian, tel. 93094 EKSAMEN I FAG SIO1073 VARME- OG FORBRENNINGSTEKNIKK Måndag 5. mai 2003 Tid: 09.00 13.00 Oppgåveteksten finst også på bokmål. Planlagd sensur i veke 21 Tillatne hjelpemiddel: Ingen trykte eller handskrivne hjelpemiddel. Bestemt, enkel kalkulator tillaten. Bruk helst ikkje raud blyant/penn, det er halde av for sensuren. Les gjennom oppgåvene først. Start med den oppgåva du meiner du har best innsikt i. Dersom det er råd, lat ikkje noko oppgåve vere heilt blank. Skriv klart, det løner seg! Oppgåve 1 I k-ε-modellen ( standard, konstant tettleik) kan den modellerte k-likninga skrivast t (ρk) + (ρku j ) = (( µ + µ ) ) t k + ρ P k ρε, (1) x j x j σ k x j Vis korleis den eksakte (ikkje modellerte) k-likninga vert utleia. (Du skal vise framgangsmåten og treng ikkje vise alle detaljar i alle ledd.) Kva for ledd i den eksakte k-likninga må modellerast, og korleis vert det gjort? Korleis vert ε-likninga modellert? I eit område nær ein plan vegg brukar vi tilnærminga du 1 dx 2 = u τ κx 2, (2) Vis korleis vi finn ei vegglov for dissipasjonen (dissipasjonsraten) ε. Forklar dei føresetnadene du må gjere i tillegg til likning (2).

Side 2 av 3/nyn Vis og forklar korleis ein kjem fram til vegglovene T + = σ x + 2 (3) der T + = ρc p (T w T)u τ /q w. T + = 1 κ T ln x + 2 + D T, (4) Opplysning: ν t = κu τ x 2 Oppgåve 2 Flammefarta kan uttrykkjast som v L = D/τ, der τ = k 1 = [ A exp( E RT )] 1. I forblanda flammer: Korleis kan flammefarta tolkast? Korleis kan vi uttrykkje og tolke ein tilhøyrande lengdeskala? Kva med uforblanda flammer? For å definere ulike regime for turbulente flammer kan vi bruke to dimensjonslause grupper. Dei må vere sette saman av to turbulensskalaer og éin kjemisk skala, i tillegg til stoffeigenskapar. Vel eitt sett av slike skalaer som kan brukast (det finst fleire brukande alternativ) og forklar korleis desse skalaene er definerte og kva dei representerer. Svaret skal vere for både forblanda og uforblanda flammer. Ein global, eitt-stegs mekanisme for butan-forbrenning kan skrivast C 4 H 10 + 6,5 O 2 4CO 2 + 5H 2 O (5) Reaksjonsorden i høve til butan er 0,15, og i høve til oksygen 1,6. Reaksjonskoeffisienten ( rate coefficient ) kan uttrykkjast på Arrhenius-form der pre-eksponensialfaktoren er 4,16 10 9 (kmol/m 3 ) 0,75 s 1 og aktiveringsenergien er 125 10 3 kj/kmol. Den universelle gasskonstanten er 8,314 kj/(kmol K). Skriv ut eit uttrykk for reaksjonsraten til butan. I samband med forbrenning av flytande brensel gjennomgår dropane tre ulike faser. Gjer greie for disse fasene. Levetida for ein drope kan reknast ut fra ei d 2 -lov. Forklar denne lova og skisser d 2 som funksjon av tida for ein drope ved forbrenning.

Side 3 av 3/nyn Oppgåve 3 For matematisk modellering og numerisk rekning på varme- og strøymingsproblem er Navier-Stokeslikningane (rørslemengd- eller impulslikningane), kontinuitets- og energilikninga viktige differensiallikningar. For to-dimensjonal, numerisk rekning på varme- og strøymingsproblem kan ei generell, partiell differensiallikning uttrykkjast som t (ρφ) + x (ρuφ) + y (ρvφ) = ( Ŵ φ ) + ( Ŵ φ ) + S, (6) x x y y der S = S(φ). Gje ei kort, fysikalsk forklaring av kvart ledd i likning (6). Kva praktiske føremonar har ei generelt formulert differensiallikning, som likning (6), i samband med utvikling av eit numerisk simuleringsprogram for å rekne på varme- og strøymingsproblem? Utlei differanselikninga (diskretisert likning) for den éin-dimensjonale, stasjonære utgåva av likning (6) ved å bruke kontrollvolum-metoden og sentraldifferensiering for eit uniformt nettverk. Svaret skal gjevast som senterpunktskoeffisient, nabokoeffisientar og kjeldeledd for eit indre knutepunkt. Diskuter kva for avgrensingar som gjeld ved bruk av sentraldifferensiering. Kvifor vert underrelaksering, eventuelt overrelaksering, gjerne nytta ved iterativ løysing av eit likningssystem? Vis prinsippet matematisk ved å ta utgangspunkt i likninga der S u er ein konstant. a P T P = (a nabo T nabo ) + S u, (7) Utlei eit uttrykk for å rekne ut transportkoeffisienten Ŵ (sjå likning (6)) på grenseflata mellom to kontrollvolum der det er stor skilnad i verdiene for transportkoeffisienten.

Side 1 av 3/bm NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK Kontakt under eksamen: Ivar Ertesvåg, tel. 93839/Kjell Erik Rian, tel. 93094 EKSAMEN I FAG SIO1073 VARME- OG FORBRENNINGSTEKNIKK Mandag 5. mai 2001 Tid: 09.00 13.00 Oppgaveteksten finnes også på nynorsk. Planlagt sensur i uke 21 Tillatte hjelpemiddel: Ingen trykte eller handskrevne hjelpemiddel. Bestemt, enkel kalkulator tillatt. Bruk helst ikke rød blyant/penn, det er holdt av for sensuren. Les gjennom oppgavene først. Start med den oppgava du meiner du har best innsikt i. Dersom det er råd, lat ikke noen oppgave være heilt blank. Skriv klart, det lønner seg! Oppgave 1 I k-ε-modellen ( standard, konstant tetthet) kan den modellerte k-likninga skrives: t (ρk) + (ρku j ) = (( µ + µ ) ) t k + ρ P k ρε, (1) x j x j σ k x j Vis hvordan den eksakte (ikke modellerte) k-likninga blir utleda. (Du skal vise framgangsmåten og trenger ikke vise alle detaljer i alle ledd.) Hvilke ledd i den eksakte k-likninga må modelleres, og hvordan blir det gjort? Hvordan blir ε-likninga modellert? I et område nær en plan vegg bruker vi tilnærminga du 1 dx 2 = u τ κx 2, (2) Vis hvordan vi finner en vegglov for dissipasjonen (dissipasjonsraten) ε. Forklar de antakelsene du må gjøre i tillegg til likning (2).

Side 2 av 3/bm Vis og forklar hvordan man kommer fram til vegglovene T + = σ x + 2 (3) der T + = ρc p (T w T)u τ /q w. T + = 1 κ T ln x + 2 + D T, (4) Opplysning: ν t = κu τ x 2 Oppgåve 2 Flammefarten kan uttrykkes som v L = D/τ, der τ = k 1 = [ A exp( E RT )] 1. I forblanda flammer: Hvordan kan flammefarten tolkes? Hvordan kan vi uttrykke og tolke en tilhørende lengdeskala? Hva med uforblanda flammer? For å definere ulike regimer for turbulente flammer kan vi bruke to dimensjonslause grupper. De må være satt sammen av to turbulensskalaer og én kjemisk skala, i tillegg til stoffegenskaper. Velg ett sett av slike skalaer som kan brukes (det finst flere brukende alternativ) og forklar hvordan disse skalaene er definerte og hva de representerer. Svaret skal være for både forblanda og uforblanda flammer. En global, ett-stegs mekanisme for butan-forbrenning kan skrives C 4 H 10 + 6,5 O 2 4CO 2 + 5H 2 O (5) Reaksjonsorden i forhold til butan er 0,15, og i forhold til oksygen 1,6. Reaksjonskoeffisienten ( rate coefficient ) kan uttrykkes på Arrhenius-form der pre-eksponensialfaktoren er 4,16 10 9 (kmol/m 3 ) 0,75 s 1 og aktiveringsenergien er 125 10 3 kj/kmol. Den universelle gasskonstanten er 8,314 kj/(kmol K). Skriv ut et uttrykk for reaksjonsraten til butan. I forbindelse med forbrenning av flytende brensler gjennomgår dråpene tre ulike faser. Beskriv disse fasene. En dråpes levetid kan beregnes ut fra en d 2 -lov. Forklar denne loven og skisser d 2 som funksjon av tiden for en dråpe ved forbrenning.

Side 3 av 3/bm Oppgave 3 Ved matematisk modellering og numerisk beregning av varme- og strømningsproblemer er Navier- Stokes likninger (bevegelsesmengde- eller impulslikningene), kontinuitets- og energilikningen sentrale differensiallikninger. Ved to-dimensjonal, numerisk beregning av varme- og strømningsproblemer kan en generell, partiell differensiallikning uttrykkes som t (ρφ) + x (ρuφ) + y (ρvφ) = ( Ŵ φ ) + ( Ŵ φ ) + S, (6) x x y y der S = S(φ). Gi en kort, fysikalsk beskrivelse av hvert ledd i likning (6). Hvilke praktiske fordeler har en generelt formulert differensiallikning, som likning (6), i forbindelse med utvikling av et numerisk simuleringsprogram for beregning av varme- og strømningsproblemer? Utled differanselikningen (diskretisert likning) for den én-dimensjonale, stasjonære utgaven av likning (6) ved bruk av kontrollvolum-metoden og sentraldifferensiering for et uniformt nettverk. Svaret skal gis som senterpunktskoeffisient, nabokoeffisienter og kildeledd for et indre knutepunkt. Diskuter hvilke begrensninger som gjelder ved bruk av sentraldifferensiering. Hvorfor benyttes gjerne underrelaksering, eventuelt overrelaksering, ved iterativ løsning av et likningssystem? Vis prinsippet matematisk ved å ta utgangspunkt i likningen der S u er en konstant. a P T P = (a nabo T nabo ) + S u, (7) Utled et uttrykk for beregning av transportkoeffisienten Ŵ (se likning (6)) på grenseflaten mellom to kontrollvolumer der det er stor forskjell i verdiene for transportkoeffisienten.