SIB 5005 BM3 Miljøteknikk Masse- og energioverføring - Del 2 SIB 5005 BM3 Miljøteknikk Masse- og energioverføring - Del 2 Helge Brattebø

Eks. 3: Støvplager i Prinsensgate Beregn hvordan luftkonsentrasjonen av asfaltstøv vil øke med tiden i Prinsensgate, forutsatt at luftutskiftingen er 0,5 m/s i gatens lengderetning.

Eks. 3 …. fortsatt …. Har nå angitt konsentrasjonsendringen i forhold til avstanden til en metningskonsentrasjon C etter lang tids kjørebelastning

Eks. 3 …. fortsatt …. Nå er det klart for å sette inn tall …..(hvis du orker….)

Eks. 3 …. fortsatt …. Det går frem at konsentrasjonen av støv (mg/m3) i luften over Prinsensgate raskt stiger og flater ut mot høye verdier Situasjonen vil være mye bedre om vindhastigheten øker Tallene er fiktive og må derfor ikke tas for bokstavelig

Energibalanse og energiinnhold Total energiflyt over systemgrensen som varme eller arbeid Total energi av masse som tilføres systemet Total energi av masse som forlater systemet Netto endring av energi i systemet + + = Et stoffs totale energi er summen av dets indre energi , kinetiske energi og potensielle energi Stoffets entalpi (H) ved et gitt trykk (P) og volum (V) Når en prosess skjer uten volumendring er forholdet mellom indre energi og temperatur gitt ved denne likningen (cv = spesifikk varmekap.) Når en prosess skjer uten trykkendring er forholdet mellom entalpi og temperatur gitt ved denne likningen (cp = spesifikk varmekap.) For faste stoffer og væsker er cv = cp = c og U = H. Likningen gir energiendringen hos en masse m som gis en temperaturendring T

Varmemaskinen og tapt arbeid Carnot (1.39) Det tapte arbeid kan aldri unngås, men kan minimeres Varmelærens 2. lov tilsier at energi (og materie) av høy kvalitet vil spres til omgivelsene som energi (og materie) av lavere kvalitet

Eks. 4: Virkningsgraden i et industrianlegg De ”tunge” prosessene i industrien er i stor grad basert på varmemaskiner i en eller annen form Virkningsgraden i slike prosesser blir dermed ganske utslagsgivende for industriens effektivitet samlet sett La oss for enkelthets skyld studere et kullfyrt varmekraftverk:

Systemet ferdig utregnet (eks. 1.11 i boka) 280 gC 31,5 g flyveaske 9 gS 280 gC (1026 gCO2) 0,14 g flyveaske 1,4 gS (2.8 g SO2) El.: 1 kWt=3600 kJ 3 kWt=10800 kJ = 450 g kull, som inneholder: 280 gC, 45 g aske, 9 gS Flyveaske: 31,26 g aske; 7,6 gS Bunnaske: 13,5 g Kjølevann: 6120 kJ (=1,91 kWt) Utgangspunktet er levering av 1 kWh elektrisitet Produserer avfallsvarme lik 1,91 kWh i kjølevann, resten i gass Genererer utslipp av 1,026 kg CO2-ekv., samt svovel og aske

Varmeledning og varmestråling q = varmestrøm gjennom veggen (W) A = veggarealet (m2) Ti = lufttemperaturen inne i rommet (oC) T0 = lufttemperaturen ute (oC) R = varmemotstand (m2-oC/W) Varmetapet er lineært økende med temperaturgradienten Tapet avtar lineært med isolasjonens varmeoverføringsresistens

Eks. 5: Isolering av tak i hus Besparelser ved ekstra isolasjon i hus? (økonomi og CO2-utslipp) Forutsetter: 250 m2 takflate, 8 mnd. fyringssesong (5840 timer). Investering i ekstra isolasjon Kr. 10.000,- som øker R fra 2 til 4 (m2-oC/W), Tsnitt = 20 oC, El-kostnaden = 0,5 kr/kWh 1 million hus vil spare 7,3 milliarder kWh, som tilsvarer et kraftverk med installert effekt lik 1250 MWe kraftverk !

SIB 5005 BM3 Miljøteknikk ”Masse- og energioverføring” Frivillig øving Nr. 1 gir ytterligere trening i dette stoffet. Øvingen med løsningsforslag legges på nettsidene i faget.