11.1. Vragen
11.1.5 Tentamenvraag CV systeem (werkcollege 5)
Hieronder staat het principeschema van een Centrale Verwarmingsinstallatie voor een woning.
1. Welke energie-transformaties treden op in dit systeem?
2. Het typisch vermogen van een huis-CV is 24 [kWth]. De pomp neemt 250 [W] op. De “natuurlijke trek” zorgt voor het aanzuigen van verbrandingslucht.
(a) Een VR-ketel (Verbeterd Rendement) heeft een typisch thermisch rendement van 80%. Hoe- veel warmte kunnen de bewoners maximaal verwachten van deze CV-ketel?
(b) De verbrandingsenthalpie methaan = 50 [MJ/kg]. Aardgas bevat 84 mol% methaan en 16%
N2. 1 mol ideaal gas heeft een volume van 22,4 liter (standaard condities). Hoeveel aardgas in [Nm3] verbruikt het systeem bij vollast?
106 — PDF van 21 maart 2012—
Hoofdstuk 11. Werkcollege vragen en uitwerkingen
11.2.5 Tentamenvraag CV systeem (werkcollege 5)
1. De energietransformaties zijn de volgende. In cursief staat de naam van de energietransformatie of proces.
• Boven de brander/in de ’vuurhaard’: verbranding van aardgas; omzetting van chemische ener- gie naar warmte (Thoog)
• Rond de warmtewisselaar in de ketel: warmteoverdracht; latente warmte van het rookgas (Thoog) naar latente warmte van het water (Tlaag).
• Idem in de radiatoren in de te verwarmen ruimtes: warmteoverdracht; latente warmte van het water (Tlaag) naar latente warmte van de lucht in de vertrekken (Tomgeving)
• In de circulatiepomp: aandrijving/verpompen; electrische energie (kracht) via propellor in pomp- huis naar kinetisch energie van het water. De verliezen van/in het systeem zijn ook het gevolg van energietransformaties.
• Warmteverlies door het rookgas: dispersie (verspreiding) latente warmte in het rookgas (Tmidden)
• Warmteverlies door straling van de ketel en verlies door warmtediffusie door ketelwanden (voor analyse: stel gelijk aan nul, ofwel perfect geisoleerde ketel).
• Omzetting van de kinetische energie van het water in warmte (wrijving).
2. (a) Dat is 80% van 24 [kW], ofwel 19,2 [kW], onder de aanname dat er geen andere verliezen dan wrijvingsverliezen in de stroming zijn, die wordt opgebracht door pomp.
(b) We rekenen alles per seconde uit. De energie input is 24 [kW], dat is 24 × 103 [J] in die seconde. Een kg methaan input levert 50 [MJ], ofwel50×106[J]. Daarom is per seconde nodig
24×103
50×106 = 0, 00048 kg methaan, ofwel 0, 48 [g] methaan. Dit komt overeen met 0,4816 = 0, 030 [mol] methaan. Onder standaardcondities betekent dat0, 030 × 22, 4 = 0, 67 [L] methaan.
Omrekenen van methaan naar aardgas geeft 0,6784%= 0, 80 [L] methaan per seconde.
— PDF van 21 maart 2012— 119
