Exam text content

 

SVT-5300 Sähkölämpötekniikka S. Valkealahti

Tentti 19.10.2009
(Tentissä saa käyttää laskinta)

VASTAA VIITEEN TEHTÄVÄÄN KUUDESTA!

1. Tarkastellaan tilannetta rengasliikkeessä, kun olet ostanut uudet talvirenkaat ja niihin pistetään
sopivat paineet. Oletetaan kaasun noudattavan ideaalikaasun tilanyhtälöä ja rengasliikkeen
muidenkin prosessien tapahtuvan hitaasti (kvasistaattisesti tasapainotilojen kautta), jotta voimme
käyttää termodynamiikan yksinkertaisia laskusääntöjä. Tällöin kaasuun liittyville suureille työ,
paine ja tilavuus on voimassa yhtälö JW = - P4V. Olkoon kaasun paine aluksi 10 atm ja tilavuus
100 litraa. Se laajenee paineen laskiessa 2,5 atm:ään siten, että PV on vakio, jolloin kaasun
lämpötila ja sisäinen energia säilyvät muuttumattomina (ideaalikaasu). Laske kaasun tekemä työ ja
sitoma lämpö. Mistä kaasu saa lämpöä? (1 atm = 105 Pa= 10* N/m?)

2. Kuvan mukaista pyöreätä terästankoa, jonka halkaisija 4 = 10 cm, karkaistaan paikallisesti
induktiivisella kuumentimella, jonka leveys on a = 12 cm. Mikä teho vaaditaan, jos kappaleen
pintakerroksen lämpötilan tulee viidessä minuutissa nousta karkaisulämpötilaan 7; = 870 *C?
Tangon lämpötila ennen karkaisua on 7, = 20 *C. Tanko kuumenee karkaistavan alueen
ulkopuolelta — lämpömäärältään saman = verran kuin =karkaistava alue. Teholliseksi
tunkeutumissyvyydeksi lasketaan 5 = 0,5 cm, teräksen tiheys p = 8 g/cm? ja keskimääräinen
ominaislämpö c = 720 J/kg *C.

       
 

PpridiLLELAL ALLA

VATA
 

3.

Paksun metallilevyn (paksuus >> 6) pinnassa kulkevan vaihtovirran tiheydelle J on voimassa
lauseke J=J,exp(-(1+ DD missä Js on virrantiheys pinnassa, y on etäisyys levyssä levyn

pinnasta ja 6 on sähkömagneettisen kentän tunkeutumissyvyys levyyn. Johda kokonaisvirran
lauseke levyn pinnassa, jonka leveys on w (w>>y). Mikä on pinnassa kulkevan virran ja
kokonaisvirran välinen vaihesiirtokulma.

Vastusuunin toimintalämpötila on 800 *C ja vastuksien teho vaihetta kohden on 100 kW
(vaihejännite 230 V). Vastukset ovat lankavastuksia. Materiaali on nikkeli-kromi yhdistettä, jonka
resistiivisyys lämpötilassa 1000 *C on 1 u0m ja & = 0,6. Mikä on vastuslangan pituus ja
pintalämpötila, jos vastuslangan halkaisija on 2 mm? Lämmönsiirtoa konvektiolla tai johtumalla ei
tarvitse huomioida.

Suurtaajuuskuumennuslaitteet. ;

a) Vaihtovirtavalokaaren toimintaperiaate ja siihen liittyvät ilmiöt. Miten virta ja jännite
käyttäytyvät, ja miten niitä säätämällä voidaan säätää vaihtovirtavalokaaren toimintaa?
b) Vaihtovirtavalokaaren stabilointi, teho, hyötysuhde ja tehokerroin.