ATMH A: / A: / A: / B: / B: / B: / HŐTAN ÍRÁSBELI RÉSZVIZSGA Munkaidő: 150 perc. Dátum: Tisztelt Vizsgázó! Pontszám: SZ: J.V.: i.j.v.

Átírás

1 A vastagon bekeretezett részt a vizsgázó tölti ki! Név (a személyi igazolványban szereplő módon) Hallgatói azonosító: Dátum: Tisztelt Vizsgázó! N-AM0 (mechatronika) Kijelentem, hogy a feladatok megoldásait magam készítettem és azokhoz az engedélyezett segédeszközökön kívül más eszközt, vagy más segítségét nem vettem igénybe. Aláírás nélkül a dolgozat nem kerül értékelésre! teljes névaláírás N-AT0 (terméktervező) HŐTAN ÍRÁSBELI RÉSZVIZSGA Munkaidő: 50 perc Személyazonosság ellenőrizve: ATMH A Hőtan vizsga két írásbeli és szóbeli részből áll. Az egyes írásbeli vizsgarészek megválaszolásánál az adott helyen feltüntetett útmutatás szerint járjon el! Minden beadott lapra írja fel a nevét, hallgatói azonosítóját és a feladat betűjelét és számát! Érvénytelennek tekintjük azon hallgatók vizsgadolgozatait, amelyekből megállapítható az együttműködés vagy a nem engedélyezett segédeszközök használata. A vizsgán csak azok a segédletek használhatók, melyek a megoldáshoz feltétlenül szükségesek. Erről a felügyelőtanárok adnak felvilágosítást. A megoldást tartalmazó lapokat helyezze ebbe a feladatlapba! A feladatlapot ne hajtsa össze! A formai követelmények be nem tartása a vizsgadolgozat érvénytelenségét vonja maga után! Eredményes munkát kívánunk! A BÍRÁLÓ TÖLTI KI! Feladat: T/ T/ H/ H/ HOZOTT Írásbeli összesen (max 00): Pontszám: 0,4 SZ: 0.. J.V.: 0.. i.j.v.: Tétel száma: Tétel száma: Tétel száma: A: / A: / A: / B: / B: / B: / Szóbeli pontszáma: Szóbeli pontszáma: Szóbeli p.: Összpontszám: Összpontszám: Összp.: Érdemjegy: Vizsgabizottság: Érdemjegy: Vizsgabizottság: Érdemj.: Vizsgabizottság: Vizsgázó: Vizsgázó: Vizsgázó: ÖP ALAPJÁN: 0..50: ELÉGTELEN(); : ELÉGSÉGES(); 65..7,5: KÖZEPES(3); 7,5..85: JÓ(4); 85 FELETT: JELES(5)

2 F FELADATOK (003) F A számítási feladatok rész- és végeredményeit a mellékelt válaszlap megfelelő helyére írja be! A részletszámításokat tartalmazó lapokat a dolgozatírás befejeztével adja be. Csak a válaszlapon feltüntetett eredményeket értékeljük akkor is, ha a részletszámításokat tartalmazó lapon feltüntette a helyes (vég)eredményeket. Részletszámítások hiányában a (rész)pontszámokat töröljük. A válaszlapon utólagos javításra nincs lehetőség, az átjavított választ hibásnak tekintjük. τί δύσολον; Τὸ ἐαυτὸν γνῶναι. (ΘΑΛῆΣ) T/. FELADAT [0 PONT] Egy súrlódásmentesen mozgó dugattyúval zárt, de egyébként merev falú tartályban kezdetben 30 dm 3 térfogatú, 30 bar nyomású és 600 K hőmérsékletű ideális gáz van, melynek adiabatikus kitevője,3. A gáz hőmérsékletét hőelvonással 300 K-re csökkentjük, miközben a dugattyú elmozdul és a gáz térfogata megváltozik. A dugattyú által kifejtett erő a folyamat során nem változik. Számítsa ki a gáz térfogatát a 300 K hőmérsékletű állapotban, továbbá az elvonandó hő mennyiségét, a belső energia, az entalpia és az entrópia megváltozását, valamint a gáz/környezet által végzett munkát! T/. FELADAT [0 PONT] Egy szikragyújtású belsőégésű (OTTO) motor kompresszióviszonya (a térfogatok hányadosa),5. A beszívott levegő nyomása,0 bar, hőmérséklete 3 C, tömegárama 800 kg/h. A kompresszió és az expanzió adiabatikus és reverzibilis, a hőközlés és a hőelvonás izochor. Az égés során a közeg nyomása 50 bar-ra növekszik. A munkaközeg levegő, ill. füstgáz, mindkettőre: R 87 J/(kg K),,4. Az OTTO-körfolyamat környzeti állapotból induló adiabatikus kompresszióval indul, ezt követi az izochor égés, az adiabatikus expanzió, majd az izochor hőelvonás. Minden állapotváltozás reverzibilis. Ábrázolja a körfolyamatot p V és T s diagramban! Határozza meg a fajlagos közölt és elvont hőmenynyiséget, a motor teljesítményét és hatásfokát, valamint néhány állapotban a közeg egyes jellemzőit! H/. FELADAT [0 PONT] Két, a közöttük lévő távolsághoz képest végtelen nagynak tekinthető párhuzamos sík lemez közötti sugárzásos hőáramsűrűséget két lemez (sugárzás elleni ernyő) alkalmazásával az eredeti érték negyedére kívánjuk csökkenteni. A bal oldali lemez hőmérséklete 0 C, fekteségi foka 0,6, a jobb oldali lemez hőmérséklete 4 C, feketeségi foka 0,45. Milyen feketeségi fokúak legyenek a sugárzásvédő ernyők, feltéve, hogy azok azonos anyagból készülnek és mindkét oldaluk is azonos emissziós tényezővel jellemezhető? Mekkora lesz az ernyők hőmérséklete? Mennyi volt az eredeti hőáramsűrűség? H/. FELADAT [0 PONT] A hazai lakásállomány jelentős részét teszik a as években épült 0 0 m-es családi házak ( Kádárkocka ), melyek fajlagos fűtési energiafelhasználása igen jelentős, de hőszigetelés alkalmazásával csökkenthető. A jellemző falszerkezet belülről kifelé haladva a következő ( )-ben a hővezetési tényező W/(m K) egységben: 0,5 cm nemesvakolat (0,99),,5 cm cementvakolat (0,93), 30 cm vastagságú B30-as falazóelem (0,64), cm mészhomok vakolat (0,8) és cm díszítő vakolat (0,87). Mekkora a falszerkezet 0 3 m -es részének eredő hőellenállása és mekkora az m -es rész eredő hőátviteli tényezője? Mekkora ezen falszakasz hővesztesége, ha belső felszíne, míg külső felszíne 7 C hőmérsékletű? A 0. évben hatályba lépő építésügyi előírások szerint az új építésű házak falszerkezetének eredő hőátviteli tényezője 0,3 W/(m K) értékű kell legyen. Milyen vastag utólag felhelyezett hőszigeteléssel (0,037) érhető el ez az érték a meglévő épület esetén? Mekkora lesz ekkor az említett falrész eredő hőellenállása?

3 V VÁLASZLAP V T/. /0 adiabatikus kompresszió utáni közegnyomás 0 adiabatikus expanzió véghőmérséklete 0 fajlagosan közölt hő 0 fajlagosan elvont hő 0 fajlagos hasznos munka 0 teljesítmény 0 termikus hatásfok 0 p-v diagram 0 3 T-s diagram 0 3 p T V s

4 T/ /0 térfogat a folyamat végén 0 3 belső energia megváltozása 0 3 entalpia megváltozása 0 4 hő (előjelhelyesen) 0 3 munka (előjelhelyesen) 0 3 entrópia megváltozása 0 4 H/. /0 hőáramsűrűség az eredeti esetben 0 5 az ernyők feketeségi foka 0 5 a bal oldali ernyő hőmérséklete 0 5 a jobb oldali ernyő hőmérséklete 0 5 H/. /0 a fal 0 3 m -es részének eredő hőellenállása 0 6 az m -es rész eredő hőátviteli tényezője 0 4 a falszakasz hővesztesége 0 4 az utólagos hőszigetelés vastagsága 0 3 az utólag szigetelt fal 0 3 m -es részének eredő hőellenállása 0 3

5 M MEGOLDÁS ATMH 003 M T/. adiabatikus kompresszió utáni közegnyomás 3,6 bar adiabatikus expanzió véghőmérséklete 489,7 K fajlagosan közölt hő 35,68 kj/kg fajlagosan elvont hő 3,40 kj/kg fajlagos hasznos munka 9,3 kj/kg teljesítmény 48,73 kw termikus hatásfok 6,35 % p-v diagram T-s diagram 5,# 0 6 4,# 0 6 T 3 v áll. min p áll. 3,# 0 6 q be v áll. max p, Pa w p áll.,# q el,# 0 6 s 0 0 0, 0,4 0,6 0,8 m 3 v, kg

6 T/ térfogat a folyamat végén 5 dm 3 belső energia megváltozása 50 kj entalpia megváltozása 95 kj hő (előjelhelyesen) 95 kj munka (előjelhelyesen) 45 kj entrópia megváltozása 450,55 J/K H/. hőáramsűrűség az eredeti esetben 35,9 W/m az ernyők feketeségi foka 0,375 a bal oldali ernyő hőmérséklete 37,5 99,4 K C a jobb oldali ernyő hőmérséklete ,9 K C H/. a fal 0 3 m -es részének eredő hőellenállása 0,079 K/W az m -es rész eredő hőátviteli tényezője,86 W/(m K) a falszakasz hővesztesége 837,0 W az utólagos hőszigetelés vastagsága 0,3 cm az utólag szigetelt fal 0 3 m -es részének eredő hőellenállása 0,0 K/W

7 HŐTAN (ATMH) ÍRÁSBELI VIZSGA 00 JAVÍTÁSI ÉS ÉRTÉKELÉSI UTASÍTÁS Mi a legnehezebb; Megismerni önmagunkat. (THALÉSZ) T/. FELADAT [MEGOLDÁS] T A gáz térfogata a folyamat után: V V 0,05 m 3 (5 dm 3 ). T pv Az entalpia megváltozása: H cpm( T T ) ( T T ) 95 kj. T Az elvont hő az első főtétel alapján, mivel p áll., így W : H Q. t 0 A környezet által a gázon végzett munka: W p ( V V ) 45 KJ. ATMH H A belső energia megváltozása: U 50 kj. Az entrópia megváltozása: T pv T S m c pln ln 450,55 J/K. T T T T/. feladat mindösszesen: 5 pont T/. FELADAT [MEGOLDÁS] 5,#0 6 T 3 v min áll. p áll. 4,#0 6 q be v áll. max 3,#0 6 p, Pa w p áll.,#0 6 4,#0 6 q el 0 0 0, 0,4 0,6 0,8 m 3 v, kg Az adiabatikus kompresszió végnyomása: V p p 3,6 bar. V V Az adiabatikus kompresszió véghőmérséklete: T T V p3 Az izochor hőközlés utáni hőmérséklet: T T 300,7 K. p 3 V 3 V Az adiabatikus expanzió végnyomása: p4 p3 p3 V4 V 80,6 K.,637 bar. V 3 V Az adiabatikus expanzió véghőmérséklete: T4 T3 T3 V4 V 489,7 K. R R be 3 el 4 3,4 kj/kg. A fajlagos munka: w q q 9,3 kj/kg. A teljesítmény: P ɺ mw 48,73 kw. A bevitt hő: q ( T T ) 35,68 kj/kg. Az elvont hő: q ( T T ) be w A termikus hatásfok: η Th 0,635 (6,35%). q el be T/. feladat mindösszesen: 5 pont s

8 H/. FELADAT [MEGOLDÁS] H/. feladat mindösszesen: 0 pont

9 H/. FELADAT [MEGOLDÁS] H/. feladat mindösszesen: 0 pont