A vizsgaérdemjegy: elégtelen (1) elégséges (2) közepes (3) jó (4) jeles (5)

Átírás

1 A vasagon bekereeze rész a vizsgázó öli ki! Név (a szeélyi igazolványban szereplő ódon) Kijelene, hogy a feladaok egoldásai aga készíee és azokhoz az engedélyeze segédeszközökön kívül ás eszköz, vagy ás segíségé ne vee igénybe. Aláírás nélkül a dolgoza ne kerül érékelésre! Hallgaói azonosíó: eljes névaláírás Képzési fora (karikázza be a egfelelő): N-00 N-0E NK00 LK00 Dáu: Tiszel Vizsgázó! MŰSZAKI HŐTAN II. (HŐKÖZLÉS) H ÍRÁSBELI VIZSGA Munkaidő: 50 perc A Műszaki Hőan árgy vizsgája alapveően ké írásbeli és szóbeli részből áll. Az írásbeli ovábbi háro az alapkérdéseke aralazó A, az alapveő összefüggéseke száon kérő B és az összee száíási feladaoka aralazó C részből áll. Az egyes írásbeli vizsgarészek egválaszolásánál az ado helyen felünee úuaás szerin járjon el! Minden beado lapra írja fel a nevé, hallgaói azonosíójá és a felada beűjelé és száá! Érvényelennek ekinjük azon hallgaók vizsgadolgozaai, aelyekből egállapíhaó az együűködés vagy a ne engedélyeze segédeszközök használaa. A vizsgán csak azok a segédleek használhaók, elyek a egoldáshoz felélenül szükségesek. Erről a felügyelőanárok adnak felvilágosíás. A egoldás aralazó lapoka helyezze ebbe a feladalapba! A feladalapo ne hajsa össze! A forai köveelények be ne arása a vizsgadolgoza érvényelenségé vonja aga uán! Az eredényes vizsga szükséges feléele az A és B részre előír iniuköveelények eljesíése! Eredényes unká kívánunk! ÍRÁSBELI: A BÍRÁLÓ TÖLTI KI! Felada: A (in. 0) B (in. ) C/ C/ C/3 ÖSSZES: Ponszá: Az írásbeli rész eredénye alapján egajánlo érdejegy (egyen -e a egfelelő -be): elégelen () 40 pon ala fel. elégséges () pon elégséges () 50,..60 pon közepes (3) 60,..7,5 pon jó (4) 7,6..85 pon A Bíráló dönése: Szóbeli vizsgára uasío jeles (5) 85 pon fele ivel összponszáa ne éri el az 50 pono, de eghaladja a 40 pono. ivel a C részben ne szerze legalább 5 pono. a anárgyi köveelényrendszer 8.(o) vagy (p) ponja alapján (ásodik i.v., bizosági vizsga). a anárgyi köveelényrendszer 8.() ponja alapján egyéb okból. Szóbeli vizsga ne szükséges, kivéve ha az a vizsgázó kéri. Szóbeli vizsga nélkül a egajánlo érdejegy válik végleges érdejeggyé. Szóbeli vizsgán a egajánlo érdejegy korlálan érékben válozha. A vizsgaérdejegy: elégelen () elégséges () közepes (3) jó (4) jeles (5)

2 Bíráló Vizsgázaó/Vizsgabizoság agjai A ALAPVETŐ ELMÉLETI KÉRDÉSEK A Az elélei kérdésekre ado válaszai külön lapokon folyaólagosan dolgozza ki, de a lapoknak csak egyik oldalára írjon (egy lapra öbb kérdésre ado válasz is kerülhe)! Minden lapra írja fel a nevé és a hallgaói azonosíójá! A válaszoka egyásól jól láhaóan (pl. a lap eljes szélességében húzo vonallal) válassza el! Az áekinheelen válaszoka az érékelésnél ne vesszük figyelebe. A fele kérdésekre rövid, öör válasz adjon. Ha összefüggés vagy képlee közöl, akkor inden, abban szereplő ennyisége nevezzen eg. Ha szükséges, a válaszhoz készísen egyszerű rajzo vagy vázlao. Az érékelés során csak a kérdés egválaszolásához szükséges inforáció érékeljük, az egyéb helyes, de ne a kérdéshez arozó egállapíásokér ne jár ponszá. Az érékelőáblázaban T a eljes és hibálan, R a részleges, de hibás rész ne aralazó, íg H a hiányzó, hibás rész is aralazó vagy alapveően helyelen válasz jeleni. Az eredényes vizsga szükséges feléele, hogy az ebben a részben szerezheő 0 ponból legalább 0 pono elérjen! RÉSZMUNKAIDŐ: 30 PERC Kérdés T R H. Írja fel a hővezeés FOURIER-féle alapegyenleé! Mi fejez ki a negaív előjel ebben az egyenleben?. Definiálja a BIOT-száo! Nevesíse a kifejezésben szereplő ennyiségeke! 3. Milyen feléelek egyidejű eljesülése eseén ekinünk ké fizikai jelensége hasonlónak? 4. Röviden iseresse a laináris filkondenzáció echanizusá! Mely ényezők és hogyan befolyásolják a kondenzációs hőáadás? Hogyan érelezheő a lokális és az álagos hőáadási ényező? Jellegre helyesen, az arányokra ügyelve rajzolja fel a kövekező hőcserélők hőérséklelefuási ( A) diagrajá: A. a hőcserélő ellenáraú kapcsolású, a hőáadó felülee véges, a elegebb közeg hőkapaciásáraa fele a hidegebb közeg hőkapaciásáraának; B. in az A ese, kivéve, hogy a hőcserélő egyenáraú kapcsolású; C. a hőcserélő végelen nagy felüleűnek ekinheő és a hidegebb közeg halazállapo-válozás szenved; D. a hőcserélő ellenáraú kapcsolású, a hőáadó felülee véges, a ké közeg hőkapaciásáraa azonos A hozo ponok beszáíására vonakozó Nyilakozao lásd a ellékel lapon!

3 B ALAPVETŐ SZÁMÍTÁSI FELADATOK B Az alapveő száíási feladaok egoldásai külön lapokon folyaólagosan dolgozza ki, de a lapoknak csak egyik oldalára írjon (egy lapra öbb felada egoldása is kerülhe)! Minden lapra írja fel a nevé és a hallgaói azonosíójá! A egoldásoka egyásól jól láhaóan (pl. a lap eljes szélességében húzo vonallal) válassza el! Az áekinheelen egoldásoka az érékelésnél ne vesszük figyelebe. A feladaok egoldása során inden eseben ünesse fel a felhasznál összefüggéseke, puszán az eredények közlése ne elegendő! Egy egoldás akkor ekinünk eljesnek, ha helyes(ek) az alkalazo összefüggés(ek) és helyes(ek) az eredény(ek) is. Abban az eseben, ha ne üne fel helyes összefüggés, vagy összefüggés nélkül közöl eredény (ide érve a helyes eredény is) az ado feladara pon jár. A áblázaban T a helyes és eljes egoldás, Ö a helyes összefüggés és H az összefüggés hiányá vagy a felír összefüggés hibás volá jeleni. Az eredényes vizsga szükséges feléele, hogy az ebben a részben szerezheő 5 ponból legalább pono elérjen! RÉSZMUNKAIDŐ: 30 PERC Felada T Ö H. Egy kéréegű síkfal egyes réegeinek vasagsági és hővezeési adaai a kövekezők: 5 c, 0, W/( K), 30 c, W/( K). A vékonyabb réeg felszínének hőérséklee 0 C, a vasagabb réegé pedig 5 C. Haározza eg az érinkezési sík hőérsékleé és a fal -es felüleén ájuó hőárao!. Haározza eg a ké párhuzaos, a közöük lévő ávolsághoz képes végelen nagy, oxidál vasleez közöi sugárzásos hőárasűrűsége, ha az egyik leez hőérséklee 07 C és fekeeségi foka 0,8, íg a ásik leez hőérséklee 7 C és fekeeségi foka 0,6. A STEFAN-BOLTZMANN állandó: 8 5,67 0 W/( K 4 ). 3. Egy hőcserélőben,98 kj/(kg K) fajhőjű, /h öegáraú közeg 80 C-ról 0 C-ra hűl, a ásik közeg pedig 00 C-on forr. Haározza eg a hőcserélő hőáadó felüleének nagyságá, ha a hőávieli ényező éréke 500 W/( K)! 4. A 0,70 bar nyoású vízgőz függőleges sík falon örénő kondenzációja során egy ponon a lokális hőáadási ényező éréke 6730 W/( K). Adjon becslés a kondenzáu fil lokális vasagságára! 5. Modellkísérleünk során egy 0 c vasag, 0,6 W/( K) hővezeési ényezőjű fala alkalazunk és a lehűlési folyaa során a hőáadási ényező éréke 54 W/( K) vol. Mekkora a hőáadási ényező a odelleze eseben, ha a falvasagság 0,6 és a hővezeési ényezője pedig W/( K)?

4 C ÖSSZETETT SZÁMÍTÁSI FELADATOK C A száíási feladaok kidolgozásánál a kövekezőke arsa sze elő: Ügyeljen az áekinheő és világos unkára. Minden felada egoldásá külön, A/4 éreű, fehér színű lapon, kék vagy fekee inával írva készíse el, inden lapra írja fel a nevé és a felada jelé, ovábbá a lapoknak csak az egyik oldalára írjon! Ha egy felada egoldásá újra kezdi/folyaja, az inden eseben egyérelűen jelölje! Ha egy felada egoldásá vagy annak egy részé áhúzza, az indenképpen érvényelennek ekinjük. Az áekinheelen válaszoka az érékelésnél ne vesszük figyelebe. A eredények közlésénél ne feledkezzen el a érékegységek felüneéséről! Ne fogadjuk el a felada egoldásá, ha a leírakból ne derül ki egyérelűen a egoldáshoz vezeő ú, ha a helyes érékegységek nincsenek felüneve, ill. ha a felada egoldása során súlyos elvi hibá kövee el. Ne jár részpon a érékegység nélkül felünee száíási eredényekér. C/. FELADAT [0 PONT] Egy kezdeben egyenleesen 5 C hőérsékleű, 5 5 c -es kereszeszeű, nagyon hosszú öör PVC ruda 5 C hőérsékleű levegő hű W/( K) hőáadási ényezővel. A PVC anyagjellezői: hővezeési ényező: 0,7 W/( K); sűrűség: 390 kg/ 3 ; fajhő: 980 J/(kg K). Haározza eg, hogy 00 perc elelével ekkora lesz a hőérsékle-különbség a rúd engelye és felszínének középvonala közö! C/. FELADAT [5 PONT] Mekkora hőeljesíény leadására képes a 5 C léghőérsékleű és 8 C falhőérsékleű szobában az a vízszines helyzeű, 5 vasagságú és 00 áérőjű villaos fűésű önövas főzőlap, elynek felülei hőérséklee 50 C, hővezeési ényezője 46 W/( K), sűrűsége 700 k/ 3, valain fajhője 545 J/(kg K). A főzőlap fekeeségi foka 0,8, a szoba faláé 0,84. A STEFAN-BOLTZMANN állandó: 5,67 0 W/( K 4 ). A konvekív és sugárzásos hőranszporo együesen vegye figyelebe! 8 Mekkora ezek egyáshoz képesi aránya? C/3. FELADAT [5 PONT] Egy víz-víz hőcserélő-rendszer a ellékel kapcsolás szerin üzeel. A hidegebb közegből a ké hőcserélő közö öegáraának 5%-á elveszik. A ké hőcserélő felülenagysága azonos, 3. Az A jelű hőcserélő hőávieli ényezője, kw/( K), a B jelűé,0 kw/( K). hideg belépő 0 C A elvéel 5% 3 4 B eleg belépő 40 C A elegebb közeg belépő öegáraa,5 kg/s, a hidegebbé kg/s. A eleg közeg 40 C, íg a hideg közeg 0 C hőérsékleen lép be. A víz fajhőjé vegye 4, kj/(kg K)-nek! Mekkorák az ábrán száokkal jelöl ponokban a közegek hőérsékleei és a hőcserélők hőeljesíényei? Ábrázolja a közegek hőérsékleválozásá hőérsékle-felüle diagraban! Mekkorák lesznek az és 3 ponban a közegek hőérsékleei, ha azoka egyenáraba kapcsoljuk, indkeő az A jelű hőcserélőbe lép be, és a öbbi ada válozalan?

5 MŰSZAKI HŐTAN II. (HŐKÖZLÉS) ÍRÁSBELI VIZSGA 003. JÚNIUS 7. JAVÍTÁSI ÉS ÉRTÉKELÉSI UTASÍTÁS H A RÉSZ Érékelés a bíráló beláása szerin. B RÉSZ Megoldás. δ δ R = R + R = + = 0,5 + 0,3 =0,8 K/W pon λ A λ A Q = R = 3,5 W pon = + Q R = 5,65 C pon érink.. ε =, = 0,58. pon + ε ε 4 4 0, ( ) q =σε T T = 8490 W/. pon 3. Kéféleképpen is egoldhaó: be ki Φ= = 0,75 be s ( be s) ( ki s) ln = be s ln ki s = 43,8 C 3 pon ka c ln ( Φ) Φ= e c A = =,5 k A = be ki c ( ) k ln =,5. 3 pon 4. A áblázaból: λ = 0,673 W/( K). pon λ λ α ( y) = δ ( y) = = 0,000 (0, ). pon δ( y) α( y) 5. A hasonlóság feléele: Bi =Bi. pon eredei odell αexeλ α = = 9 W/( X K). 3 pon

6 C/. FELADAT A jellező ére: X=0,05/=0,05. A hőfokvezeési ényező: A FOURIER szá: A BIOT szá: Bi aτ Fo = =,. X αx = =,7654, /Bi=0,567. λ λ a = ρc =, s pon 3 pon A végelen hosszú hasáb felfoghaó in ké, végelen nagy X vasagságú sík lap eszee. Ennek egfelelően a rúd középvonalának dienziólan hőérséklee: c ϑc = ϑcxϑcy =. 3 pon 0 Hasonlóképp a felszín középvonalának dienziólan hőérséklee: f ϑf = ϑcxϑfy = 0 3 pon Ahol ϑ cx és ϑ cy a sík leezek középsíkjainak dienziólan hőérséklee, valain ϑ fy a sík leez felszínének dienziólan hőérséklee A szieria ia ϑ = ϑ. A diagraból ϑ = f ( Fo,Bi =0,3, ebből =0,096. pon cx ) ϑ c és ϑ = f ( Fo,Bi =0,5, ebből =0,0468. pon fy ) c f ϑ f Ezekből: =6,53 C, =0,6 C, a különbség pedig 5,9 C (++)= 5 pon cx cy C/. felada indösszesen: 0 pon

7 C/. FELADAT Hőáadási ényező eghaározása: hőáadás haárolalanul nagy érben. A érékadó hőérsékle: = 87,5 C. Anyagjellezők: 3 β =,779 0 /K; 6 υ= 3,84 0 /s; 3 λ= 30,9 0 W/( K); Pr=0,69. pon A GRASSHOFF-szá: ( flap lev ) 3 gβ d Gr = = 6 47, pon υ 6 A ( Gr Pr ) érék 33, 0 alapján: C = 0,35; n = /3. pon A NUSSELT-szá: Nu = C ( Gr Pr ) = 43,34. pon A hőáadási ényező: Nu λ α= = 6,7 W/( d pon Korrigál hőáadási ényező (felső lap): α korr =,3 α = 8,76,7 W/( K). pon A fűőszál álal leado hőára: d π 4 4 Q = αkorr ( Tflap T ) +σ0εflap ( Tflap T fal ) = 4 6,76 W. 3 pon A konvekív hőára: d π Qkonv = [ α( T fszál T )]= 6,3 W. pon 4 A sugárzásos hőára: d π 4 4 Qsug = [ σ0εfszál ( T fszál Tfal )]= 35,45 W. 4 pon Arányaik: 0,74 (,35). pon C/. felada indösszesen: 5 pon

8 C/3. FELADAT A hőkapaciásáraok: eleg közeg: W = c = 6300 W/K; hideg közeg az A hőcserélőben: hideg közeg a B hőcserélőben: A hőcserélők haásossága: W W h,a h,b = c = 8400 W/K; h = 0,85 h c = 740 W/K. A : B k AA W W Wh,A e Φ A = = 0,545; 3 pon k AA W W W Wh,A e W h,a k AA W + W Wh,B e Φ B = = 0, pon W + W h,b A kérdéses hőérsékleek az alábbi négyiserelenes egyenlerendszer egoldásakén adódnak: Φ A = h ; Φ B = ; W ( ) = Wh,A ( 3 h ) ; W ( ) = Wh,B ( 4 3). 3 Az egyenlerendszer felírása: 7 pon A egoldások: = 96,76 C; = 49,5 C; = 45,46 C; = 83,6 C. 4 0,5 = pon 3 A jellegre helyes ábra: pon A hőeljesíények: Q = W ( A Q = W ( B,be 4 ) = W = 98 kw; pon ) = 7364 W = 7,4 kw; pon Aennyiben a hőcserélőke egyenáraba köjük: ka W + W Wh,A e Φ A,egyen = W + W h,a = 0,48. pon A elegebb közeg kilépő hőérséklee az A hőcserélő uán: = Φ,be A,egyen,be h,be ( A hidegebb közeg kilépő hőérséklee az A hőcserélő uán: W ( = +,be W h,be h,a ) ) = 77,59 C. pon = 56,8 C. pon C/3. felada indösszesen: 5 pon