Vezetékes energiaellátás II. (a félévi beszámolóval kapcsolatos tájékoztató) A hallgatók mind a félévközi ellenőrzésem mind a vizsgán az alábbi kérdéssorból ill. számpéldákból 5 kérdést és egy példát húznak, 30 perc rendelkezésre álló idő alatt jegyzetekkel és ábrákkal felkészülnek a válaszra, megoldják a példát, majd az írásbeli válaszokhoz kapcsolódóan az előadó által feltett kiegészítő kérdésekre szóban válaszolnak. A félévközi ellenőrzés során szerzett érdemjegy a hallgató kérésére a vizsgajegybe beszámítható. Ez esetben a hallgatónak nem kell a már ellenőrzött tananyagrészből vizsgát tenni. A félévközi ellenőrzésre adott érdemjegyet ill. a vizsgajegyet a kérdésekre adott válaszok és a példa megoldás értékelésének átlaga adja. A felkészüléshez javasoljuk az előadásokon készített jegyzet, a Tanszék honlapján Vezetékes energiaellátás könyvtárban található kéziratok, kivonatok és PowerPoint-os előadás vázlatok, valamint egyéb hozzáférhető irodalom használatát. Távhőszolgáltatás: 1. Ismertesse a törvény, rendelet és végrehajtási utasítás fogalmakat, valamint a távhőszolgáltatásról szóló 1998. évi XVIII. törvény (a továbbiakban Tszt.) hatályát és általános követelményeit. 2. Ismertesse a Tszt. alkalmazásában a következő fogalmakat: távhő, távhőtermelő, távhőszolgáltató, távhőszolgáltatás, engedélyező, engedélyes, hőtermelő létesítmény, geotermikus energiát kitermelő létesítmény, távhővezeték-hálózat, hőközpont, termelői hőközpont, szolgáltatói hőközpont, fogyasztói hőközpont, hőfogadó állomás. 3. Ismertesse a Tszt. alkalmazásában a következő fogalmakat: csatlakozási pont, fogyasztói vezetékhálózat, felhasználó berendezés, szolgáltatói berendezés, fogyasztói berendezés, fogyasztó, lakossági fogyasztó, egyéb fogyasztó, fogyasztási hely, üzletszabályzat, szabályozatlan vételezés. 4. Ismertesse a külső hőmérsékletgyakoriság, a méretezési külső levegőhőmérséklet, a fűtési határhőmérséklet fogalmát, mutassa be a hőigény tartamdiagram szerkesztésének módját. 5. Milyen egyenlettel írható le jó közelítéssel a külső hőmérsékletgyakoriság és a fűtési hőszükséglet viszonyított értéke? 6. Mit nevezünk fajlagos hőfelhasználási és fajlagos hőhasznosítási mutatónak? Mutasson be példát gyakorlati alkalmazására. 7. Ismertesse a távhőszolgáltatás klasszikus csoportosítás szerinti alrendszereit. Mutassa be a távhőszolgáltatás szabályozásának módját (I., III. és III. szintű szabályozás). Példával illusztrálva magyarázza el a távhőszolgáltatásban résztvevő felek egymásra utaltságának okát. 8. Ismertesse az épület energiaforgalmának elemeit, mutassa be az egyszerűsített hőszükséglet számítás módját. 9. Magyarázza el mi a különbség a fajlagos hőteljesítmény és fajlagos hő(energia) igény között. Ismertessen példát a hagyományos technológiaval épített és alacsonyenergia igényűre kialakított épület fenti fajlagosaira. 10. Mik a fűtött helyiségek komfort elemei? Ismertessen példákat az értékükre. 11. Ismertesse a fűtési rendszerek csoportosítását a hőfejlesztő, szállító közeg, elosztó hálózat és hőleadók alapján. Mutassa be az egyes módozatok előnyét és hátrányát. 12. Mutasson be példát közvetlen és közvetett fogyasztói hőközpontra. 13. Rajzolja fel a soros kapcsolású fogyasztói hőközpont egyszerűsített kapcsolási vázlatát és ábrázolja az egyes vezetékeiben a fűtőközeg hőmérsékletének változását. (Ne felejtse el az
14. Rajzolja fel a párhuzamos kapcsolású fogyasztói hőközpont egyszerűsített kapcsolási vázlatát és ábrázolja az egyes vezetékeiben a fűtőközeg hőmérsékletének változását. (Ne felejtse el az 15. Rajzolja fel a vegyes kapcsolású fogyasztói hőközpont egyszerűsített kapcsolási vázlatát és ábrázolja az egyes vezetékeiben a fűtőközeg hőmérsékletének változását. (Ne felejtse el az 16. Ismertesse a körkeresztmetszetű csővezetékben a nyomás változását a tömegáram függvényében összenyomhatatlan közeg esetében leíró összefüggést. 17. Ismertesse a körkeresztmetszetű csővezetékben a nyomás változását a tömegáram függvényében összenyomhatató közeg esetében leíró összefüggést. 18. Rajzolja fel a csővezeték jelleggörbéket a térfogatáram és a vezeték hossza függvényében különböző közegek szállításakor. 19. Rajzolja fel és ismertesse a szivattyú jelleggörbéit. 20. Rajzolja fel a csővezeték és szivattyúk térfogatáram emelőmagasság jelleggörbéit két szivattyú soros és párhuzamos kapcsolása esetén. 21. Ismertesse az áramló közeg nyomásviszonyait meghatározó tényezők hatását a szokásos üzemviteli paraméterek esetén. 22. Szemléltetése a nyomásváltozást nem vízszintes csővezetékben történő folyadékáramlásnál. 23. Szemléltetése a nyomásváltozást kétcsöves, forróvíz közegű távhővezetékben a vezeték hossza függvényében állandó kezdő nyomáskülönbségnél különböző tömegáramok esetében. 24. Szemléltetése a vízgőz áramlás miatti állapotváltozását p v diagramon az ideális (izobar, izochor, izoterm, izentropikus és politropikus) állapotváltozásokhoz hasonlítva. 25. Szemléltetése a nyomásváltozást gőz közegű távhővezetékben a vezeték hossz függvényében állandó kezdő nyomás, vagy állandó végponti nyomás esetében. 26. Hogyan határozza meg a hőáram szállításához szükséges hőhordozó közeg mennyiségét víz és gőz esetén? 27. Hogyan határozza meg a szállítóvezeték átmérőjét víz és gőz esetén? 28. Ismertesse a nyomás és a túlhevítés hatását a gőz szállítóképességére. 29. Ábrázolja az előremenő és visszatérő vezetékben kialakuló nyomást, ha a nyomástartás a szivattyú szívó- ill. nyomócsonkjához csatlakozik. Az ábrázolásnál a következő üzemállapotokat feltételezze: a., normál üzemvitel, b., keringető szivattyú áll, c., keringető szivattyú üzemel az előremenő vezeték zárva, d., keringető szivattyú üzemel a visszatérő vezeték zárva. 30. Rajzolja fel a sugaras és hurkolt távhőhálózat elvi vázlatát. Egy hurok feltételezésével mutassa be a különböző gerincvezetékről táplált fogyasztói helyeken a nyomás változását az előremenő és visszatérő ágban 31. Mutassa be az ún. Tichelmann kapcsolás elvi vázlatát és a nyomásábráját. 32. Mutassa be a segéd gerincvezetékes (SG) távhőhálózat (a), valamint fűtőerőművi kapcsolásának (b) elvi vázlatát gőzrendszer esetén 33. Rajzolja fel a forróvízkazán egyszerűsített kapcsolási vázlatát és írja fel mérlegegyenleteit a be- és kimenő áramokra és keveredési csomópontokra. 34. Mutassa be a közvetlen hőtermelés (fűtőmű) gazdasági mutatóját, a fajlagos tüzelőanyag felhasználás és fajlagos energiaköltség meghatározásának módját. 35. Rajzolja fel a gőzkiadású ipari kazántelep elvi kapcsolási vázlatát és írja fel mérlegegyenleteit a be- és kimenő áramokra és keveredési csomópontokra. 36. Ismertesse a kapcsolt hő- és villamosenergia termelés lényegét, energetikai és környezetvédelmi előnyét. (Energiafolyam ábrán mutassa be a közvetlen és a kapcsolt hő- és villamosenergia termelés tüzelőanyag igényét.) 37. Ismertesse a kapcsolt hő- és villamosenergia termelés berendezéseit: gázturbinák és gázmotorok, hőhasznosító kazán. Adja meg a legfontosabb hatékonysági jellemzők definícióját, szokásos értékét.
38. Rajzolja fel az elsődlegesen hőtermelésre létesített fűtőerőmű (ellennyomásos turbina) egyszerűsített kapcsolási vázlatát. Mutassa be gazdasági mutatóját, a fajlagos tüzelőanyag felhasználás és fajlagos energiaköltség meghatározásának módját. 39. Rajzolja fel az elsődlegesen villamos-energia termelésre létesített fűtőerőmű (kondenzációs turbinával üzemelő fűtőerőmű) egyszerűsített kapcsolási vázlatát. Mutassa be gazdasági mutatóját, a fajlagos tüzelőanyag felhasználás és fajlagos energiaköltség meghatározásának módját. 40. Rajzolja fel a gázmotorral történő kapcsolt hő- és villamosenergia termelés egyszerűsített kapcsolási vázlatát. 41. Ismertesse a kombinált ciklusú energiatermelés kapcsolását, a hőhasznosítás folyamatát. 42. Rajzolja fel a villamoshajtású hőszivattyú egyszerűsített kapcsolási vázlatát. Mutassa be gazdasági mutatóját, a fajlagos tüzelőanyag felhasználás és fajlagos energiaköltség meghatározásának módját. 43. Rajzolja fel a gázmotor hajtású hőszivattyú egyszerűsített kapcsolási vázlatát. Mutassa be gazdasági mutatóját, a fajlagos tüzelőanyag felhasználás és fajlagos energiaköltség meghatározásának módját. 44. Ismertesse a fűtőerőművekben a hatásfok javítás lehetőségeit. 45. A kapcsolt energiatermelés, ösztönzői és korlátjai a 2004. évben Magyarországon. Ismertesse a kötelező átvétel hatását és jelenlegi állapotát. Határozza meg a villamosenergia napi átlagos átvételi árát különböző feltételezett üzemvitelek esetén.
Minta-vizsgapéldák: (A példákban szereplő X, Y, Z, U, stb. értékeket a vizsgáztató adja meg.) 1. példa: A fürdéshez X l Y C hőmérsékletű vizet használnak. Mennyibe kerül a 10 C hőmérsékletű hálózati víz felmelegítése, η=80%-os földgáz bázisú vízmelegítővel, ill. 95%- os villany bojlerrel, ha a földgáz ára Z Ft/m 3, fűtőértéke 34 MJ/m 3 és a villamos energia ára U Ft/kWh. Mennyi CO 2 keletkezik a víz felmelegítéséhez szükséges földgáz elégetésekor? 2. példa: A tisztálkodáshoz egy mosdóban átlagosan 60 liter 40 C-os vizet használnak el. Választania kell, hogy egy η=70% hatásfokú gázbojlert, vagy egy 95 %-os hatásfokú villanybojlert szereljenek fel? A hálózati víz hőfoka átlagosan 10 C, a gáz fűtőértéke 34 MJ/nm 3, a földgáz ára Z Ft/m 3, a villamos áram ára U Ft/kWh. Melyik változat üzemeltetési költsége kedvezőbb? 3. példa: Az energetikai veszteségfeltárás során megállapításra került, hogy egy helyiségben a szellőzési levegőmennyiség a tervező által meghatározott értékhez képest 1/3-ad résszel csökkenthető. Mennyi lenne egy a kisebb levegőmennyiségű szellőzéshez illesztett villanymotor teljesítményszükséglete, ha a tervező által meghatározott villanymotor teljesítménye X kw? Mennyi lenne a villamos-energia-költség megtakarítás évente, ha a villamosenergia ára Y Ft/kWh, az éves üzemidő Z óra? 4. példa: Határozza meg, mennyi lenne a vasárnapi ebéd főzésének energiaköltsége, villamos tűzhelyen, ha a hidegvíz forráspontig történő felmelegítése során a fazék hőveszteségét elhanyagoljuk, s a forrás kezdetekor a tűzhely teljesítményét olyan mértékben csökkentjük, hogy a főzés forrás mentesen 80 C hőmérsékleten történjen. A számításhoz hiányzó adatokat valósághű módon kell felvenni, a hozzávalók fajhője a víz fajhőjével egyenlőnek tekinthető. A villamosenergia ára X Ft/kWh. 5. példa: Határozza meg, mennyi lenne a vasárnapi ebéd főzésének energiaköltsége, gáztűzhelyen, ha a hidegvíz forráspontig történő felmelegítése során a fazék hőveszteségét elhanyagoljuk, s a forrás kezdetekor a tűzhely teljesítményét olyan mértékben csökkentjük, hogy a főzés forrás mentesen 90 C hőmérsékleten történjen. A számításhoz hiányzó adatokat valósághű módon kell felvenni, a hozzávalók fajhője a víz fajhőjével egyenlő. A földgáz ára X Ft/m 3, fűtőértéke 34 MJ/m 3. Mennyi CO 2 keletkezik a főzéshez szükséges földgáz elégetésekor? 6. példa: Határozza meg, mennyivel lenne kevesebb a fűtési költsége, annak a földgáz tüzelésű családi háznak, amelyben az átlagos belső hőmérséklet 24 C, és jelenleg évente X m 3 földgázt fogyaszt, ha a belső hőmérsékletet 2 C hőmérséklettel alacsonyabb értéken tartanák. A földgáz felhasználás jelenleg évi X m 3, a földgáz ára Y Ft/m 3, fűtőértéke 34 MJ/m 3. Mennyi lenne a CO 2 kibocsátás csökkenése 7. példa: Határozza meg, mennyi lenne a várható fűtési hőfelhasználása és éves energiaköltsége annak a családi háznak, amelyiknek hőszükséglete X kw, a fajlagos hőfelhasználási mutató értéke Y, a fűtés október közepétől április közepéig tart, a földgáztülelésű falikazán átlagos hatásfoka Z %, a földgáz ára U Ft/Nm 3. 8. példa: Határozza meg a vezeték átmérőjét annak a gőzvezetéknek, amely X kw teljesítményű hőcserélőhöz csatlakozik és a szállított telített gőz nyomása Y bar. 9. példa: Határozza meg a vezeték átmérőjét annak a forróvizes távhővezetéknek, amelynek névleges szállítókapacitása X kw, névleges üzemviteli hőmérséklete Y/Z C. 10. példa: Határozza meg a forróvizes távhővezetékben megengedhető minimális nyomást (a nyomástartás névleges értékét), ha a névleges üzemviteli hőmérséklet Y/Z C.
11. példa: Határozza meg a megengedhető legnagyobb szívómagasságát annak a szivattyúnak, amely X C hőmérsékletű vizet szállít, a vizsgált térfogatáramnál a gyártója által megadott NPSH értéke Y m, a szívócsőben keletkező (a helyi ellenállásokat is figyelembe vevő) áramlási veszteségmagasság Z m. 12. példa:határozza meg a primerköri keringető szivattyú villamosenergia felhasználás csökkenését az X napos fűtési idényben, ha az állandó tömegáramú forróvizes rendszerben a fogyasztói hőközpontok kapcsolásának megváltoztatásával a visszatérő fűtőközeg 3 C hőmérséklettel alacsonyabb lesz a kiinduló állapoténál, amikor a szivattyú teljesítménye Y kw. Mennyivel elsz kevesebb a CO 2 kibocsátás csökkenés a szivattyú részére villamosenergiát termelő földgáz tüzelésű erőműben, ha az erőmű hatásfoka Z %? 13. példa: Mekkora egy nyílt ciklusú földgáztüzelésű gázturbinás erőműegység villamos teljesítménye és hatásfoka, ha a földgáz fűtőértéke X kj/kg, a kompresszor és a gázturbina mechanikai hatásfoka egyaránt η m K = η m T = 0,99, az égőtéré η H = 0,998 (légfeleslegtényező α = 4)? (E. SZ. 4.1 és 4.3 példa) 14. példa: Egy nyílt ciklusú földgáztüzelésű gázturbinához hőhasznosító 150/70 C névleges hőmérsékletű forróvízkazánt illesztünk. Határozzuk meg a gázturbinás fűtőerőművek villamos teljesítményét és fajlagos villamosenergia-termelését, ha a füstgáz hőmérséklete a hőhasznosító forróvízkazán után T2H = X C (E. SZ. 4.12 példa). 15. példa: Egy ellennyomású fűtőblokk villamos teljesítménye X MW, hőteljesítménye Y MW, a hőtermelés alrendszer fajlagos tüzelőhő-felhasználása q = 1,14, az ellennyomású villamosenergia termelés hatásfoka η ell = 0,75. A helyettesített szénhidrogén kondenzációs erőmű hatásfoka η KE = 0,36. A szénhidrogén hőára Z Ft/GJ. Határozza meg a kapcsolt hőtermelés fajlagos tüzelőhő-felhasználását és fajlagos tüzelőhőköltségét, továbbá a fajlagos tüzelőhő-megtakarítást és a fajlagos tüzelőköltség megtakarítást (E. SZ. 5.1-5.4 példák). 16. példa: Egy X MW villamos teljesítményű kondenzációs erőműblokkból Y MW hőteljesítményű forróvizet adunk ki. A hőkiadás miatt a blokk villamos teljesítménye U MWra csökken. A hőkiadás miatt kieső villamosenergiát az erőműrendszer η E = 0,33 hatásfokkal és Z Ft/kWh egységköltséggel pótolja. Mennyi a kapcsolt fűtési hőterhelés fajlagos tüzelőhőfelhasználása és fajlagos tüzelőhőköltsége? (E. SZ. 5.5 és 5.6 példák). 17. példa: Határozzuk meg egy villamos hajtású hőszivattyú hőtermelésének fajlagos tüzelőhőfelhasználását, ha a hőszivattyú fűtési tényezője ε f = 4, a kondenzációs villamosenergiatermelés hatásfoka η KE = 0,32 a villamos energia átvitel és hajtás együttes hatásfoka η me = 0,94 (E. SZ. 5.18 példa). 18. példa: Határozzuk meg egy gázmotor hajtású hőszivattyú hőtermelésének fajlagos tüzelőhőfelhasználását, és fajlagos tüzelőhő költségét, ha a hőszivattyú fűtési tényezője ε f = 4, a gázmotor hatásfoka η KE = 0,35 a hulladékhő-hasznosításban a hulladékhő ν H = 77%-át hasznosítjuk és az üzemanyag hőára Z Ft/GJ (E. SZ. 5.19 példa). Budapest, 2004. december dr. Zsebik Albin