EKSAMEN I EMNE TEP 4230 ENERGI OG PROSESSTEKNIKK. Lørdag 13. desember Løsningsforslag. h = (1 w) h w h = ( ) MJ/kg = 14.

Like dokumenter
Tema for forelesningen var Carnot-sykel (Carnot-maskin) og entropibegrepet.

C(s) + 2 H 2 (g) CH 4 (g) f H m = -74,85 kj/mol ( angir standardtilstand, m angir molar størrelse)

10 kmol/s 8,314 kj/(kmol K) 298,15 K 110 kpa. kmol K ,20 ln

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

TEMA: Damp/Væske-likevekter og Flash-Separasjon. Løsningsforslag:

At energi ikke kan gå tapt, må bety at den er bevart. Derav betegnelsen bevaringslov.

TEMA: Destillasjon. Løsningsforslag: Komponentbalanse (molar basis) for acetaldehyd: F X F = B X B + D Y D

i kjemiske forbindelser 5. Hydrogen har oksidasjonstall Oksygen har oksidsjonstall -2

Lørdag 20. mai C 180 C C 130 C C 60 C kw 50 C 30 C C 20 C

Simpleksmetoden. Initiell basistabell Fase I for å skaffe initiell, brukbar løsning. Fase II: Iterativ prosess for å finne optimal løsning Pivotering

Oppgaver. Multiple regresjon. Forelesning 3 MET3592 Økonometri ved David Kreiberg Vår 2011

Eksamen i emne SIB8005 TRAFIKKREGULERING GRUNNKURS

Veiledning til obligatorisk oppgave i ECON 3610/4610 høsten N. Vi skal bestemme den fordeling av denne gitte arbeidsstyrken som

Løsningsforslag øving 10 TMA4110 høsten 2018

Forelesning nr.3 INF 1411 Elektroniske systemer

Eksamensoppgave i TKP4105 Separasjonsteknologi

LØSNINGSFORSLAG. EKSAMEN I SIO 4060 PROSESSINTEGRASJON Lørdag 10. mai 2003 Q H 190 C 180 C R C 170 C 900 kw R C 140 C 100 C 90 C

Løsningsforslag ST2301 Øving 8

EKSAMEN ny og utsatt løsningsforslag

TKP 4105 Separasjonsteknikk (kontinuasjonseksamen) 16. august 2005

Forelesning nr.3 INF 1411 Elektroniske systemer. Parallelle og parallell-serielle kretser Kirchhoffs strømlov

Appendiks 1: Organisering av Riksdagsdata i SPSS. Sannerstedt- og Sjölins data er klargjort for logitanalyse i SPSS filen på følgende måte:

Lørdag 2. juni 2007 Q H 180 C 160 C C 130 C -300 R C 120 C Q C 80 C 60 C

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

LØYSINGSFORSLAG, eksamen 21. mai 2008 i fag TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 v. Ivar S. Ertesvåg, juni 2008/april 2011

Magnetisk nivåregulering. Prosjektoppgave i faget TTK 4150 Ulineære systemer. Gruppe 4: Rune Haugom Pål-Jørgen Kyllesø Jon Kåre Solås Frode Efteland

ØVINGER 2017 Løsninger til oppgaver

Automatisk koplingspåsats Komfort Bruksanvisning

IT1105 Algoritmer og datastrukturer

Seleksjon og uttak av alderspensjon fra Folketrygden

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET FAKULTET FOR INGENIØRVITENSKAP OG TEKNOLOGI INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK

EKSAMEN I EMNE TEP 4215 PROSESSINTEGRASJON Onsdag 1. juni C kw 50 C Q C. R 2 = = 0 kw

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4120 TERMODYNAMIKK 1 Mandag 17. desember 2012 Tid: kl. 09:00-13:00

Arbeid og potensiell energi

Statens vegvesen. Vegpakke Salten fase 1 - Nye takst- og rabattordninger. Utvidet garanti for bompengeselskapets lån.

Forelesning 17 torsdag den 16. oktober

EKSAMEN Ny og utsatt Løsningsforslag

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

4 Energibalanse. TKT4124 Mekanikk 3, høst Energibalanse

TMA4265 Stokastiske prosesser

Statistikk og økonomi, våren 2017

Fourieranalyse. Fourierrekker på reell form. Eksempel La. TMA4135 Matematikk 4D. En funksjon sies å ha periode p > 0 dersom

(iii) Når 5 er blitt trukket ut, er det tre igjen som kan blir trukket ut til den siste plassen, altså:

Eksamen ECON 2200, Sensorveiledning Våren Deriver følgende funksjoner. Deriver med hensyn på begge argumenter i e) og f).

Generell likevekt med skjermet og konkurranseutsatt sektor 1

TMA4240/4245 Statistikk Eksamen august 2016

STK desember 2007

Arbeid og potensiell energi

Sparing gir mulighet for å forskyve forbruk over tid; spesielt kan ujevne inntekter transformeres til jevnere forbruk.

Illustrasjon av regel 5.19 om sentralgrenseteoremet og litt om heltallskorreksjon (som i eksempel 5.18).

Samfunnsøkonomi andre avdeling, mikroøkonomi, Diderik Lund, 18. mars 2002

Anvendelser. Kapittel 12. Minste kvadraters metode

Arbeid og potensiell energi

Leica DISTO TM D410 The original laser distance meter

EKSAMEN I FAG SIF5040 NUMERISKE METODER Tirsdag 15. mai 2001 Tid: 09:00 14:00

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

Dynamisk programmering. Hvilke problemer? Overlappende delproblemer. Optimalitetsprinsippet

Dynamisk programmering. Hvilke problemer? Overlappende delproblemer. Optimalitetsprinsippet

Adaptivt lokalsøk for boolske optimeringsproblemer

Trykkløse rørsystemer

Tillegg 7 7. Innledning til FY2045/TFY4250

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

Randi Eggen, SVV Torunn Moltumyr, SVV Terje Giæver. Notat_fartspåvirkn_landeveg_SINTEFrapp.doc PROSJEKTNR. DATO SAKSBEARBEIDER/FORFATTER ANTALL SIDER

X ijk = µ+α i +β j +γ ij +ǫ ijk ; k = 1,2; j = 1,2,3; i = 1,2,3; i=1 γ ij = 3. i=1 α i = 3. j=1 β j = 3. j=1 γ ij = 0.

NA Dok. 52 Angivelse av måleusikkerhet ved kalibreringer

Kapittel og Appendix A, Bævre og Vislie (2007): Næringsstruktur, internasjonal handel og vekst

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET FAKULTET FOR INGENIØRVITENSKAP OG TEKNOLOGI INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK

Oppgave 3, SØK400 våren 2002, v/d. Lund

MA1301 Tallteori Høsten 2014

DEN NORSKE AKTUARFORENING

TEMA: Konseptuelt Flytskjema for Benzen-produksjon fra Toluen. Løsningsforslag:

TMA4245 Statistikk Eksamen 21. mai 2013

må det justeres for i avkastningsberegningene. se nærmere nedenfor om valg av beregningsmetoder.

NA Dok. 52 Angivelse av måleusikkerhet ved kalibreringer

Forelesning nr.3 INF 1410

Kort prosessbeskrivelse av metanolfabrikken

Hovedoppgave for cand.scient.-graden. Christian Kjølseth. Hydrogen og ammoniakk som brensel i en høytemperaturbrenselcelle. protonledende elektrolytt

LØSNINGSFORSLAG. EKSAMEN I TEP 4215 PROSESSINTEGRASJON Torsdag 27. mai a) Tegner varmekaskade for de fem prosess-strømmene: Q H 182 C 162 C

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET FAKULTET FOR MASKINTEKNIKK EKSAMEN I EMNE SIO 7030 ENERGI OG PROSESSTEKNIKK

TALLSVAR. Det anbefales at de 9 deloppgavene merket med A, B, teller likt uansett variasjon i vanskelighetsgrad. Svarene er gitt i <<< >>>.

Utlegningsskrift nr

Alternerende rekker og absolutt konvergens

Laser Distancer LD 420. Bruksanvisning

Løsningskisse for oppgaver til uke 15 ( april)

SIF4012 og MNFFY103 høst 2002: Sammendrag uke 44 (Alonso&Finn )

TMA4265 Stokastiske prosesser

EKSAMEN Løsningsforslag

EKSAMEN I FAG SIF8052 VISUALISERING ONSDAG 11. DESEMBER 2002 KL LØSNINGSFORSLAG

FYS3220 Filteroppgave Løsningsforslag. 04_FYS3220 Oppgave Sallen and Key LP til Båndpass filter

Løsning til seminar 3

Den spesifike (molare) smeltevarmen for is er den energi som trengs for å omdanne 1 kg (ett mol) is med temperatur 0 C til vann med temperatur 0 C.

DET TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET

\ ;' STIKKORD: FILTER~ VEIEFEIL YRKESHYGIENISK INSTITUTT REGISTRERI~G AV FEILKILDER AVDELING: TEKNISK AVDELING RØNNAUG BRUUN HD 839/80820

EKSAMEN I FAG SIF8052 VISUALISERING MANDAG 21. MAI 2001 KL LØSNINGSFORSLAG

NOEN SANNSYNLIGHETER I BRIDGE Av Hans-Wilhelm Mørch.

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

Norske CO 2 -avgifter - differensiert eller uniform skatt?

Innkalling til andelseiermøte

Transkript:

Sde 1 av 11 NORGES EKNISK-NAURVIENSKAPELIGE UNIVERSIE FAKULE FOR INGENIØRVIENSKAP OG EKNOLOGI INSIU FOR ENERGI- OG PROSESSEKNIKK EKSAMEN I EMNE EP 4230 ENERGI OG PROSESSEKNIKK Lørdag 13. desember 2003 Løsnngsforslag OPPGAVE 1 (20%) Fyrkjelen kan sksseres som følger: Røykgass 205 C brensel = luft = 0 = 5 C Mettet damp 100 C Luft Brensel Mettet vann 100 C mts mvann a) Effektv brennverd: heff = hts hfg m m br h = (1 w) h w h = (0.80 19 0.20 2.5) MJ/kg = 14.7 MJ/kg eff ts fg Røykgassmengde: m = m + m = 10 (1 + 8) kg/s = 90 kg/s rg br luft Første hovedsetnng gr når v antar at varmetapet er null: br Hbr + Hluft Hrg Hdamp = 0 Velger referansetemperatur som omgvelsestemperatur, 0 = 5 C som betyr at bdraget fra luft blr lk null. Røykgass og luft har ngen brennverd. Varmebalansen gr dermed: H = m h m c ( ) damp br eff rg p, rg rg 0 H damp = = 3 10 14.7 90 1.1 10 (205 5) MJ/s 127.2 MJ/s (Mengde damp blr dermed: m = H / h = (127.2 / 2.5) kg/s = 50.9 kg/s ) damp damp fg

Sde 2 av 11 Fordampngsprosessen skssert et S-dagram blr som følger: b) Eksergen som overføres tl vannet fordampngsprosessen ved konstant temperatur er: 0 278 Edamp = H (1 ) = 127.2 (1 ) MJ/s 32.4 MJ/s = 373 kokng Eksergen røykgassen har et termomekansk (tm) og et kjemsk (ch) bdrag: tm ch ch E = E + E hvor E = 0.01 E (gtt) S rg rg rg rg br Eksergen brenselet har bdrag fra tørrstoffet og vannet: [ ] [ ] E = (1 w) e + w e m = (0.80 17 + 0.20 0.05) 10 MJ/s = 136.1 MJ/s br ts vann br Den termomekanske eksergen røykgassen er: tm Erg = mrg [ ( h ho ) 0 ( s s0 )] = mrg Cp, rg ( rg 0 0 ln 478 = = 278 3 90 1.1 10 (478 278 278 ln ) MJ/s 4.88 MJ/s Eksergen røykgassen kan dermed beregnes: E = (4.88 + 0.01 136.1) MJ/s = 6.24 MJ/s rg Irreversblteten fyrkjelen (cv = control volume) fnnes nå ved hjelp av en eksergbalanse: Icv = Ebr + Eluft Erg Edamp = (136.1+ 0 6.24 32.4) MJ/s = 97.5 MJ/s c) Kan pumpe opp vannet tl et høyere trykk, koke vannet tl damp, overhete dampen for deretter å produsere kraft en dampturbn. Varmen overføres nå tl dampen (først gjennom kokng ved høyere trykk og temperatur og deretter gjennom overhetngen) ved en høyere gjennomsnttstemperatur enn for prosessen spørsmål (a). Dette fører tl at varmen overføres med mndre temperaturdfferanse, slk at ekserg-nnholdet tl dampen etter overhetngen er større. Fyrkjelen og S-dagrammet er vst nedenfor: rg 0 )

Sde 3 av 11 Røykgass 205 C brensel = luft = 0 = 5 C Luft Brensel Overheter Koker W Damp/kondensat Mettet vann 100 C S d) Det mnste arbedet som må tlføres prosessen kan beregnes ved en eksergbetraktnng. Beregnngene nneholder følgende trnn (ndeks f for flow ): Luft P, P0, 0 P, e N2 0 (gass) (gass) (væske) Ntrogen w = a rev ch N2 w rev = a tm f Kjemsk ekserg for ntrogen kan beregnes på følgende måte (e for envronment): a ch N2 1 = R 0 ln e y N2 ermomekansk ekserg kan beregnes på følgende måte: tm a f = ( h h ) ( s s ) hvor 0 0 0 h h = h h + h h = h + h h 0 f g g 0 fg g 0 og s s = s s + s s = s + s s 0 f g g 0 fg g 0

Sde 4 av 11 For å foreta beregnngene trengs derfor følgende størrelser: R, y, h (eller h ) og h, s (eller s ) og s, h( ) og s(, P ) e N2 f fg g f fg g 0 0 0 Metnngstlstandene skal være ved trykk P (som her er lk P0 ). OPPGAVE 2 (25%) En combned cycle prosess for kraftproduksjon består av en gassturbn (Brayton cycle), og en damp-prosess (Rankne cycle) drevet av eksosgass fra gassturbnen. Ved å studere egenskapene tl Brayton og Rankne syklusene, er det åpenbart at en kombnasjon av de to er en god dé. Gassturbn syklusen kan absorbere varme ved høy temperatur sden det kke er noen varmevekslerbegrensnnger med hensyn tl temperatur. Denne syklusen vl også avg varme ved ganske høy temperatur. Rankne syklusen dermot absorberer varme ved moderate temperaturer og avgr varme svært nær omgvelsestemperatur. På denne måten vl en combned cycle bestående av en gassturbn toppng cycle og en damp bottomng cycle ha et potensale for høy vrknngsgrad. Fgur 1 vser en deell gassturbn syklus hvor eksergen (E) eksosgassen er vst som et vertkalt skravert område (areal). Dette arealet angr maksmal kraftproduksjon en reversbel (deell) bunnprosess. En Rankne damp bunnprosess er angtt samme dagram, og denne prosessen absorberer varme fra eksosgassen som kjøles ned tl angtt temperatur. Rankne syklusen er plassert horsontalt på en slk måte at vannets nnløpstemperatur tl avgasskjelen (Heat Recovery Steam Generator - HRSG) er plassert rett under eksosgassens utløpstemperatur. Sden varmen som avgs fra eksosgassen er den samme som varmemengden som tas opp av vann/damp systemet, vl arealet under avkjølngskurven tl eksosgassen være lk arealet under dampens oppvarmngskurve. På grunn av den lavere temperaturen på dampen, vl entropendrngen være større for dampen enn for eksosgassen. Resultatet er en netto endrng entrop ( s), som multplsert med omgvelsestemperaturen ( o ), gr eksergtapet varmeoverførngen mellom eksosgassen og dampen (horsontalt skravert område). Ytterlgere eksergtap er forårsaket av at eksosgassen slppes ut ved > o, og at varmeavgvelsen kondenseren skjer ved > o. Det er også tap gassturbn syklusen, speselt forbndelse med forbrennngen hvor varme overføres tl arbedsmedet (luft) ved en endelg temperatur, men også kompressoren og turbnen. For å redusere tapene knyttet tl varmeoverførng mellom eksosgassen og dampen, kan damp syklusens temperaturprofl endres for å få tl en bedre (tettere) match. Dette oppnås typsk ved å ntrodusere flere trykknvåer n avgasskjelen (HRSG). Fgur 2 vser et forenklet flytskjema for et combned cycle system med to trykknvåer et /Q dagram. Eksosgassen kjøles tl 103 o C, som er mulg ved naturgass som brensel (kke noe svovel som forårsaker korrosjon dampkjelen).

Sde 5 av 11 Exhaust temp from heat recovery steam generator E o o s s Fgur 1 Prnsppene for en kombnert gassturbn/damp syklus, som vser ekserg eksosen (vertkal skraverng) og eksergtapet varmeoverførngen avgasskjelen (horsontal skraverng) Fgur 2 Prnspelt prosess flytskjema for et combned cycle anlegg med to trykk-nvåer avgasskjelen (HRSG).

Sde 6 av 11 Superheater EXHAUS HP-Evaporator HP-Economzer LP-Economzer LP-Evaporator ransferred heat Fgur 3 emperaturproflene for gassturbn eksosen og dampen anlegget som er skssert fgur 2, llustrert temperatur/varmestrøm koordnater. Ved å redusere kondenser temperatur kan tapene forbundet med varmeavgvelse kondenseren mnmalseres. apene gassturbn syklusen kan mnmalseres ved å øke gassturbnens nnløpstemperatur, og ved å maksmere effektvtetene (vrknngsgradene) kompressor og turbn. OPPGAVE 3 (30%) a) Lknngene som gjelder for en flashtank (separator) er det generelle tlfellet som følger: otal balanse (molar bass): F = V + L Komponentbalanse (molar bass): F xf = V y + L x Faselkevekter (damp/væske): y = K x Molfraksjonsdefnsjoner: NC x NC = 1.0 og y = 1.0 = 1 = 1 Defnerer dampfraksjonen: η = V F Ved å sette nn for lkevektene og dampfraksjonen komponentbalansene, kan uttrykk for molfraksjoner væskefase etableres, og dermed kan molfraksjoner gassfase fnnes fra lkevektene (multplsere med K-verdene):

Sde 7 av 11 x xf K xf = og y = η K + 1 η η K + 1 η I forelesnng og øvng er vst hvordan man kan terere seg fram tl den korrekte verden for dampfraksjonen ved å nnføre Rashford Rce uttrykket (som kke har falske røtter og dermed er velegnet for mplementasjon et dataprogram): ( K 1) xf f( η) = y x = = 0 ( + 1 η) NC NC NC = 1 = 1 = 1 η K Her velger v en enklere varant ved å terere på dampfraksjonen nntl summen av molfraksjoner væskefase blr lk 1.0. Iterasjonsforløpet er antydet tabellen nedenfor. η=v/f x 1 x 2 x 3 Σx 0.500 0.1500 0.2667 0.5000 0.9167 0.600 0.1364 0.2500 0.5769 0.9633 0.700 0.1250 0.2353 0.6818 1.0421 0.650 0.1304 0.2424 0.6250 0.9979 0.655 0.1299 0.2417 0.6303 1.0018 0.653 0.1301 0.2420 0.6281 1.0002 Fnner tlsvarende molfraksjoner gassfase ved å multplsere x-verdene med K-verdene: y 1 = 3.0 0.1301 = 0.3903 y 2 = 2.0 0.2420 = 0.4843 y 3 = 0.2 0.6281 = 0.1262 Mengde damp og væske fnnes fra fødemengden (100 kmol/h) og dampfraksjonen (0.653): V = 0.653 100 = 65.3 kmol/h L = (1 0.653) 100 = 34.7 kmol/h b) ) Vser at uttrykket som angr relasjonen mellom molfraksjonene gass og væskefase for flyktgste komponent er som oppgtt med relatv flyktghet som parameter: α AB, ya KA xa ya xb ya (1 xa) = = = = K y B B yb xa (1 ya) xa x B Dette uttrykket kan bearbedes vdere som følger: α A, B (1 ya) xa = ya (1 xa) eller αa, B xa αa, B ya xa = ya ya x A Løst med hensyn på molfraksjonen av komponent A gassfase gr dette: y A = α AB, A 1 + x ( α 1) A x A, B

Sde 8 av 11 ) Benytter følgende symboler for totale strømnngsmengder ( kmol/h): F er fødestrøm, D er topp-produkt (destllat) og B er bunnprodukt. lsvarende angr følgende symboler molfraksjonene for flyktgste komponent (A) de samme strømmene: x F, x D og x B. Merk at ndeks B kke angr komponent B men molfraksjon av A bunnprodukt. Følgende lknnger gjelder for destllasjonskolonnen: otal balanse (molar bass): F = D + B Komponentbalanse (molar bass): F xf = D xd + B x B Krav om gjenvnnng av A: D x = 0.90 F x I sste lknng er destllatmengde (D) eneste ukjente og kan fnnes ved nnsettng: D F D 0.90 F xf 0.90 1000 0.60 = = = x 0.95 D 568.42 kmol/h Bunnproduktmengden er dermed: B = (1000 568.42) = 431.58 kmol/h Mengden A destllatet kan beregnes på to måter: 0.95 568.42 = 540 kmol/h eller 0.90 1000 0.60 = 540 kmol/h Mengden A bunnproduktet blr dermed: 0.60 1000 540 = 60 kmol/h Mengden B bunnproduktet kan nå beregnes: 431.58 60 = 371.58 kmol/h Molfraksjonen av komponent A bunnproduktet: 60 / 431.58 = 0.139 Molfraksjonen av komponent B bunnproduktet: 371.58 / 431.58 = 0.861 ) Benytter den utledede formel for sammenheng mellom molfraksjon av flyktgste komponent gassfase og væskefase samt oppgtt verd for relatv flyktghet (α A,B =2.0) tl å beregne punkter på lkevektskurven: X A 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 Y A 0.00 0.10 0.18 0.26 0.33 0.40 0.46 0.52 0.57 0.62 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 0.67 0.71 0.75 0.79 0.82 0.86 0.89 0.92 0.95 0.97 1.00 egner lkevektsdagram (se neste sde) med lkevektskurve og dagonal samt angr punktene for molfraksjon av flyktgste komponent destllat (x D = 0.95) og bunnprodukt (x B = 0.139). Med uendelg refluksmengde vl drftslnjene kolonnen falle sammen med dagonalen, og den nntegnede trappekurven angr antall teoretske trnn for å realsere separasjonen.

Sde 9 av 11 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 Ser av dagrammet med den nntegnede trappetrnnskurven (McCabe-hele s metode) at antall teoretske trnn for denne separasjonen ved uendelg stor refluks blr svært nær: N mn = 7 v) Med total kondensator (kke lkevektstrnn) og koker som fungerer som et lkevektstrnn blr antall teoretske trnn for selve kolonnen: teor Ncol = Nmn 1 = 6 Med vrknngsgrad på 70% blr vrkelg antall trnn selve kolonnen: N reelle col teor Ncol 6 = = = η 0.7 8.57 V kan selvsagt kke ha fraksjoner av plater, så antall vrkelge plater kolonnen blr 9. OPPGAVE 4 (25%) a) Mnmum ekstern oppvarmng (Q H,mn ) og mnmum ekstern avkjølng (Q C,mn ) ved maksmal varmegjenvnnng og den oppgtte verden for mn beregnes ved hjelp av prosessens varmekaskade (se neste sde). Ser gret fra varmekaskaden at det er ntervall nr. 2 ovenfra som blr krtsk med hensyn tl behov for ekstern oppvarmng. Av dette kan v beregne følgende: Q H,mn = 2.0 MW R 1 = 7.0 MW R 2 = 0.0 MW (Pnch!) R 3 = 2.5 MW Q C,mn = 2.0 MW

Sde 10 av 11 S 220 C Q H 200 C 5 MW + 5.0 170 C R 1 150 C H1 7 MW -7.0 14 MW C2 100 C R 2 80 C 5 MW + 2.5 2.5 MW 50 C R 3 30 C -0.5 0.5 MW C1 40 C Q C 20 C CW b) Spørsmålet om ntegrasjon av destllasjonskolonnen avgjøres ved å tegne prosessens Varmeoverskuddskurve (Grand Composte Curve) og destllasjonskolonnen samme dagram. l dette trenger v å beregne de modfserte temperaturer for kolonnen: Kokeren er en kald strøm: Kondenseren er en varm strøm: = + 0.5 = 130 + 10 = 140 C ' R ' C R mn = 0.5 = 120 10 = 110 C C mn Varmeoverskuddskurven tegnes opp på bass av tallene varmekaskaden, hvor de modfserte temperaturene blr mddelverden av de kalde og varme temperaturene. Resultatet er vst fguren nedenfor. 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0

Sde 11 av 11 Ettersom kondenseren har en høyere modfsert temperatur (110 C) enn den modfserte Pnch temperaturen (90 C) ser reglene om korrekt ntegrasjon at kolonnen (nærmere bestemt kondenseren) skal ntegreres over Pnch, det vl s den skal varmeveksles med en eller flere kalde prosess-strømmer over Pnch. Varmeoverskuddskurven gr oss en mulghet for en nærmere kvanttatv analyse, og som det framgår vl v kunne ntegrere deler av dutyen kondenseren (nærmere bestemt 2 MW) over Pnch. Besparelsen energforbruk (både ekstern oppvarmng form av damp og ekstern avkjølng form av kjølevann) blr dermed 2 MW ved å ntegrere destllasjonskolonnen med resten av prosessen. Slk boksen som representerer kolonnen er tegnet nn dagrammet over har v crossover, slk at boksen egentlg skulle vært skjøvet tl venstre nntl kolonnen akkurat treffer Grand Composte Curve. Det samlede energforbruket (prosess og kolonne) blr dermed: Ekstern oppvarmng: Damp tl kolonnens koker, totalt 3 MW Ekstern avkjølng: Kjølevann tl kolonnens kondenser (den del som kke er ntegrert), duty 1 MW Kjølevann tl prosessen under Pnch, totalt 2 MW En ytterlgere besparelse på 1 MW er mulg dersom trykket kolonnen økes tlstrekkelg tl at kondensertemperaturen blr høy nok tl at boksen som representerer kolonnen fguren over kan skyves nn lommen varmeoverskuddskurven. Boksens størrelse vl øke bredden (duty) når trykket økes, sden separasjonen blr vanskelgere (mer refluks og eventuelt flere trnn).