A 10/2007 (II. 27.) SzMM rendelettel módosított 1/2006 (II. 17.) OM rendelet Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzékbe történő felvétel és törlés eljárási rendjéről alapján. Szakképesítés, szakképesítés-elágazás, rész-szakképesítés, szakképesítés-ráépülés azonosító száma és megnevezése, valamint a kapcsolódó szakképesítés megnevezése: 52 522 06 0000 00 00 Erőművi kazángépész Erőművi kazángépész É 1/5
1. feladat Összesen: 7 pont A mellékelt ábrán egy emeletes ház lépcsőháza látható. A földszinti bejárati ajtó nyitva van, míg a tetőablak be van zárva. Egy víztöltésű U-csöves manométerrel mérjük ezen az ablakon a belső és a külső tér közötti nyomáskülönbséget. A talajszinten a környezeti nyomás p 0. Adatok: p 0 = 105 Pa (a sűrűségszámítás szempontjából állandónak vehető) H = 50 m T B = 290 K TK = 260 K R = 287 J/kg K ρ v = 103 kg/m 3 g = 10 N/kg Kérdések: a) Hogyan és mennyire tér ki a víztöltésű U-csöves manométer? (h =?) b) Mekkora és milyen irányú F erő hat az A = 0,4 m 2 nagyságú ablakfelületre? a.) A zárt tetőablak szintjén a külső nyomás kisebb, mint a belső: p külső = p 0 ρ k g h p belső = p 0 ρ b g h 1 pont A nyomáskülönbséget a vízzel töltött U-csöves manométer méri h kitéréssel - természetesen [m]-ben: p = pbelső pkülső = (ρ k ρb) g H = ρvíz g h A manométer kitérésére rendezve a fenti egyenletet kapjuk: ρ 1 1 K ρb p h = H = 0 H = 0,006932 m 7 v.o.mm ρvíz Rρvíz TK TB b.) Az ablakra ható erő: 2 = A p = 0,4 m 1000 10 0,006932 = 27.73N 28 N F ablak (Ez az épületből kifelé mutató, F ablak 28 N nagyságú vektor, mivel a belső nyomás nagyobb, mint a külső). 2. feladat Összesen: 4 pont Válassza ki a termodinamikai állapotváltozásokra vonatkozó állítások közül a helyeseket! 1. Az egyensúlyban lévő termodinamikai rendszer állapota a szabadsági fokainak számával azonos számú intenzív állapothatározóval egyértelműen megadható. 2. Azok a fizikai mennyiségek, melyek a rendszer állapothatározóinak függvényeként (pl. hányadosaként) képezhetők, maguk is állapothatározók. É 2/5
3. Az adiabatikus rendszer és környezete között nincs kémiai, termikus és mechanikai kölcsönhatás. 4. Az egykomponensű egyfázisú egyensúlyi rendszer megadásához két intenzív és egy extenzív állapothatározó elégséges. 5. A merev falú zárt rendszerben lejátszódó bármely állapotváltozás technikai munkája zérus. 6. Az izochor fajhő minden ismert anyag esetében kisebb az izobár fajhőnél, vagy egyenlő azzal. 7. Az entalpia közvetlen mérése csak nagyon körülményesen és nagy pontatlansággal kivitelezhető, ezért a gyakorlatban nem is mérik, csak számítják más állapothatározók értéke alapján. 3. feladat Összesen: 3 pont Jellemezze az állapotjelzők csoportjait! Megoldás: Azokat a tulajdonságokat, melyekre igaz, hogy egy rendszer esetén a részekre vonatkozó értékek összege megegyezik a rendszer egészét jellemző értékkel, extenzív kiterjedéssel arányos mennyiségeknek nevezzük. Ezek az állapotjelzők additívak. Ilyen a tömeg, a részecskeszám, a töltés, az entrópia, az energia. Ha egy makroszkopikus folyamatoktól mentes termodinamikai rendszert (egyensúlyban lévő rendszert) falakkal részekre osztunk, majd ezek után olyan állapotjelzőket találunk, melyek minden részrendszerben sorra azonos értékűek, akkor ezeket az állapotjelzőket intenzív állapotjelzőknek nevezzük. Ilyen a nyomás, a hőmérséklet stb. Két extenzív állapotjelző hányadosaként képzett állapotjelzőket nevezzük fajlagosított extenzív állapotjelzőknek. Ilyen állapotjelző a sűrűség, a fajtérfogat stb. A gyakorlatban a tömegegységre fajlagosított állapotjelzők bírnak kitüntetett jelentősséggel. Többfázisú egyensúlyi rendszerben fázisonként homogén eloszlásúak. A vastagítottak jellemzése darabonként 1 pontot ér. 4. feladat Összesen: 6 pont Ismertesse a levegő és a földgáz elegyének robbanásképességére vonatkozó alapvető információkat és a megelőzés módját! A földgáz és a levegő 5-15 tf% közötti arányban robbanásképes. Ez a keverék zárt térben robbanva több mint 30 bar nagyságú lökéshullámot idézve gyullad meg, amely károstja a berendezéseket, súlyos sérüléseket okozhat. Védelmi eszközök: 1. szagosítás etilmerkaptánnal a szaglás érdekében 2. kazánház szellőztetése az ARH-szabályok szerint (5 vagy 10 db/h) 3. tűztér szellőztetése égők begyújtása előtt 4. tüzelési gáznyomás meghibásodás elleni védelme (pl. nyomásszabályzó gyorszár) 5. helyiségek védelme jelzőműszerrel Fenti jó válaszok 1 pontot, de maximum 4 pontot érnek. É 3/5
5. feladat Összesen: Melyik a helyes kiinduló gondolat a folytonosság tételének levezetésénél az alábbiak közül? a) A vizsgált térrész a térben rögzített, a benne levő tömeg időben állandó. b) A vizsgált folyadékrész áll, a benne levő tömeg időben állandó. c) A vizsgált folyadékrész elmozdul. A benne levő tömeg idő szerinti megváltozása és a többlet tömegkiáramlás összege zérus. d) A vizsgált, térben rögzített térrészben lévő tömeg idő szerinti megváltozása és a többlet tömegkiáramlás összege zérus. 6. feladat Összesen: 4 pont Mi a hőátviteli tényező? Hogyan számítható sík falhoz tartozó hőátviteli tényező? Egy összetett rendszer hőtranszportjának meghatározására szolgáló mennyiség, ami a rendszerben lévő hővezető és hőátadó elemek ellenállását tartalmazza: Q = kf( t 1 t 2 ) Azaz a t 1 és t 2 hőmérsékletű pontok közötti F felületű, k hőátviteli tényezőjű rendszer hőárama. 1 Sík fal: k = 1 δ 1 + + α λ α 1 2 7. feladat Összesen: 4 pont Mutassa be a reverzibilis és az irreverzibilis folyamatok közötti különbséget! Reverzibilis folyamatok: az állapotváltozók megváltozásának iránya nincs korlátozva, tehát az állapotváltozás bármely irányba végbemehet. (Megfordítható a folyamat, a környezet és a rendszer is visszatér az eredeti állapotába, nem marad nyoma.) Irreverzibilis folyamatok: az állapotváltozók megváltozásának iránya korlátozott, az ilyen folyamatok spontán módon csak az egyik irányba mehetnek végbe. (Nem megfordítható, a rendszer és a környezet már nem tér vissza a kezdeti állapotba.) 8. feladat Összesen: 5 pont Mutassa be, hogy a vízcsöves kazánoknál a legfontosabb fűtőfelület-típusok milyen szerepet látnak el, milyen szempontok szerint kerülnek a kazánok adott részére! A vízcsöves kazánban lejátszódó állapotváltozásokat (vízhevítés, elgőzölögtetés, túlhevítés) általában szerkezetileg és kapcsolásilag is elkülönülő fűtőfelületekben célszerű létrehozni. Ennek oka egyrészt a szerkezeti anyagokban kialakuló legmagasabb hőmérsékletek korlátozása, másrészt a kazán hatásfokának javítása a szabályozhatóság mellett. A vízcsöves gőzkazán fűtőfelületei a munkaközeg melegítésében betöltött szerepük szerint két csoportba sorolhatóak: gőztermelést eredményezők (Elgőzölögtető és Vízhevítő (eco)), túlhevítést eredményezők (Túlhevítő és Újrahevítő). A két fűtőfelület csoportot a kazándob mint fix pont választja el egymástól. A dobos kazán működésének az a kötöttsége, hogy a dobot csak (telített) gőz fázis hagyhatja el, és abban a folyadékszint közel állandó kell legyen. Ez annyit jelent, hogy a kazándobba annyi tápvizet lehet csak bevezetni, amennyi gőz onnan kilép, vagyis amennyit megtermeltünk. A gőztermelést eredményező hőteljesítmények: Q gőzterm. = Q vh + Q elg. É 4/5
Az ezzel megtermelt és a kazándobból kilépő gőz ram időben változatlan folyamatnál: G gőzt = (Q vh + Q elg ) / (h h tv ) Az egyes fűtőfelületek hőteljesítményének aránya egy működő berendezésnél nem marad változatlan (állandó), mert a kazán fűtőfelület-tisztasága, terhelése és a tüzelőanyag minősége vagy a belépő közegek állapotjelzői különböznek a tervezési (névleges) értéktől. A hőfelvétel arányának üzem közbeni megváltozása beavatkozási lehetőség nélkül azt eredményezné, hogy a kazán nem az igényelt állapotú (hőmérsékletű) munkaközeget állítaná elő, ami technológiai kárt, illetve hatásfokcsökkenést okozhat. Annak érdekében, hogy a vízcsöves kazánból a megkívánt állapotú fűtött közeg lépjen ki, szabályozási beavatkozásra van szükség. A szabályozást tervezéskor úgy lehet figyelembe venni, hogy pozitív és negatív (+/-) irányban egyaránt biztosítson beavatkozási lehetőséget. Pl. a befecskendezéses gőzhűtő névleges üzemállapotban 4-5% tápvizet kap, mert ennek csökkentésére (zérusig) és növelésére (szelep max. áteresztéséig) is van lehetőség. A szabályozás megoldásánál figyelembe kell venni, hogy a fűtőfelületek hőfelvételi arányának sajátos karakterisztikája van a terhelés függvényében. A vízhevítő célszerűen az alacsonyabb hőmérsékletű füstgázáramba kerül, mert a tápvíz tömegárama 0-100% között változhat, ami a csőfal hőmérsékletét csak alacsony füstgázhőmérséklet mellett garantálhatja. Továbbá a vízhevítő a kazán hatásfokának javításában is jelentős hatású, mivel a leghidegebb fűtött munkaközegről van szó, ami a füstgáz lehűtésének mértékét is meghatározza. (Innen az ECO vagy EKO: ekonomiser elnevezés.) Az elgőzölögtető fűtőfelületet a legnagyobb hőáramsűrűségű helyre, a tűztérbe szokták elhelyezni, mert a cső falának hőmérsékletét a víz nagy értékű forrásos hőátadási tényezőjével a legolcsóbb korlátozni. (Alacsony ötvözésű acél t max = 450 500 C-ig olcsó.) A túlhevítő elhelyezését több szempont határozza meg: Egyik a csőanyag hőmérsékletállósága, a másik a túlhevítő hőteljesítményének változási jellege a kazánterheléssel (ú.n. karakterisztika). A besugárzott túlhevítő a tűztérhez közvetlenül csatlakozik, így hőfelvételét a lángtest hősugárzása döntő mértékben befolyásolja. A lángtest hősugárzásából származó hőáramsűrűség a terhelés kb. négyzetgyökével arányos, míg a konvektív hőáramsűrűség a terheléssel kb. lineárisan változik. Ebből adódóan a besugárzott túlhevítő hőfelvételének aránya a konvektív túlhevítővel ellentétben a terhelés csökkenésével növekszik. 9. feladat Összesen: 5 pont Mutassa be, milyen esetekben tilos a kazánba vizet táplálni! Mi ilyenkor a teendő? Megoldás: Először a vízállásmutatót le kell fúvatni. A következő esetekben nem szabad a kazánba vizet táplálni: a) ha a víz elérte a még látható szintet a szintmérőn b) a vízszint a látható minimumszint alá csökkent és valószínűsíthető, hogy nem fedi el a tűzvonalat, vagy c) a tápvíz minősége nem elégíti ki a szabványban meghatározottat d) mindkét vízállásmutató elromlott, akkor az alábbiak szerint kell intézkedni: 3 pont Mihelyt a fenti okokból a vízbetáplálás nem lehetséges, akkor a tüzelést azonmód be kell szüntetni, valamint a főgőzszelepet és a tápfejet zárni kell. Ajánlatos a füstgázventilátort is járatni a lehűlés érdekében. A vízállásmutatót többször le kell fúvatni közben. A javítási-értékelési útmutatótól eltérő, más helyes megoldásokat is el kell fogadni. Összesen: 40 pont 100% = 40 pont EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 40%. É 5/5