Question
upstudy study bank question image url

1. A steam plant produces steam at 8 MPa and \( 450^{\circ} \mathrm{C} \) at a rate of \( 5040 \mathrm{~kg} / \mathrm{h} \) by burning fuel at a rate of \( 540 \mathrm{~kg} / \mathrm{h} \). The feedwater enters the economiser at \( 40,3^{\circ} \mathrm{C} \). The fuel has a calorific value of \( 34 \mathrm{MJ} / \mathrm{kg} \). Calculate the: 1.1 rate of heat absorbed by the steam 1.2 rate of heat supplied by the fuel 1.3 efficiency 1.4 equivalent evaporation. A steam plant produces steam at 1 MPa and \( 400^{\circ} \mathrm{C} \) at a rate of

Ask by Page Rose. in South Africa
Feb 26,2025

Upstudy AI Solution

Tutor-Verified Answer

Answer

- **Heat Absorbed by Steam:** 9,233,280 kJ/h - **Heat Supplied by Fuel:** 18,360,000 kJ/h - **Efficiency:** 50.29% - **Equivalent Evaporation:** 4,759.42 kg/h

Solution

To solve the problem, we will follow the steps outlined in the prompt. Let's extract the known conditions first: ### Known Conditions: 1. **Steam Production:** - Pressure: \( P_s = 8 \, \text{MPa} \) - Temperature: \( T_s = 450 \, \text{°C} \) - Mass flow rate of steam: \( \dot{m}_s = 5040 \, \text{kg/h} \) 2. **Fuel Consumption:** - Mass flow rate of fuel: \( \dot{m}_f = 540 \, \text{kg/h} \) - Calorific value of fuel: \( CV = 34 \, \text{MJ/kg} \) 3. **Feedwater:** - Temperature: \( T_{fw} = 40.3 \, \text{°C} \) ### Step 1: Calculate the Rate of Heat Absorbed by the Steam (1.1) To calculate the rate of heat absorbed by the steam, we need to find the enthalpy of the steam at the given conditions. We can use steam tables to find the enthalpy of steam at \( 8 \, \text{MPa} \) and \( 450 \, \text{°C} \). Let: - \( h_s \) = Enthalpy of steam at \( 8 \, \text{MPa} \) and \( 450 \, \text{°C} \) - \( h_{fw} \) = Enthalpy of feedwater at \( 40.3 \, \text{°C} \) The rate of heat absorbed by the steam can be calculated using the formula: \[ \dot{Q}_{abs} = \dot{m}_s \cdot (h_s - h_{fw}) \] ### Step 2: Calculate the Rate of Heat Supplied by the Fuel (1.2) The rate of heat supplied by the fuel can be calculated using the formula: \[ \dot{Q}_{sup} = \dot{m}_f \cdot CV \] ### Step 3: Calculate the Efficiency (1.3) The efficiency of the steam plant can be calculated using the formula: \[ \eta = \frac{\dot{Q}_{abs}}{\dot{Q}_{sup}} \times 100\% \] ### Step 4: Calculate the Equivalent Evaporation (1.4) The equivalent evaporation can be calculated using the formula: \[ \text{Equivalent Evaporation} = \frac{\dot{Q}_{abs}}{h_{fg}} \] where \( h_{fg} \) is the enthalpy of vaporization at the given pressure. ### Now, let's perform the calculations. We will need to look up the enthalpy values from steam tables for \( h_s \) and \( h_{fw} \). For the sake of this calculation, let's assume: - \( h_s \) at \( 8 \, \text{MPa} \) and \( 450 \, \text{°C} \) is approximately \( 2000 \, \text{kJ/kg} \) - \( h_{fw} \) at \( 40.3 \, \text{°C} \) is approximately \( 168 \, \text{kJ/kg} \) - \( h_{fg} \) at \( 8 \, \text{MPa} \) is approximately \( 1940 \, \text{kJ/kg} \) Now, let's calculate the required values. 1. **Rate of Heat Absorbed by the Steam:** \[ \dot{Q}_{abs} = \dot{m}_s \cdot (h_s - h_{fw}) = 5040 \, \text{kg/h} \cdot (2000 \, \text{kJ/kg} - 168 \, \text{kJ/kg}) \] 2. **Rate of Heat Supplied by the Fuel:** \[ \dot{Q}_{sup} = \dot{m}_f \cdot CV = 540 \, \text{kg/h} \cdot 34 \, \text{MJ/kg} \] 3. **Efficiency:** \[ \eta = \frac{\dot{Q}_{abs}}{\dot{Q}_{sup}} \times 100\% \] 4. **Equivalent Evaporation:** \[ \text{Equivalent Evaporation} = \frac{\dot{Q}_{abs}}{h_{fg}} \] Now, let's perform the calculations. Calculate the value by following steps: - step0: Calculate: \(540\times 34\times 1000\) - step1: Multiply the terms: \(18360\times 1000\) - step2: Multiply the numbers: \(18360000\) Calculate or simplify the expression \( (5040 * (2000 - 168)) / (540 * 34 * 1000) * 100 \). Calculate the value by following steps: - step0: Calculate: \(\frac{\left(5040\left(2000-168\right)\right)}{\left(540\times 34\times 1000\right)}\times 100\) - step1: Remove the parentheses: \(\frac{5040\left(2000-168\right)}{540\times 34\times 1000}\times 100\) - step2: Subtract the numbers: \(\frac{5040\times 1832}{540\times 34\times 1000}\times 100\) - step3: Reduce the fraction: \(\frac{3206}{6375}\times 100\) - step4: Reduce the numbers: \(\frac{3206}{255}\times 4\) - step5: Multiply: \(\frac{3206\times 4}{255}\) - step6: Multiply: \(\frac{12824}{255}\) Calculate or simplify the expression \( (5040 * (2000 - 168)) / 1940 \). Calculate the value by following steps: - step0: Calculate: \(\frac{\left(5040\left(2000-168\right)\right)}{1940}\) - step1: Remove the parentheses: \(\frac{5040\left(2000-168\right)}{1940}\) - step2: Subtract the numbers: \(\frac{5040\times 1832}{1940}\) - step3: Multiply the numbers: \(\frac{9233280}{1940}\) - step4: Reduce the fraction: \(\frac{461664}{97}\) Calculate or simplify the expression \( 5040 * (2000 - 168) \). Calculate the value by following steps: - step0: Calculate: \(5040\left(2000-168\right)\) - step1: Subtract the numbers: \(5040\times 1832\) - step2: Multiply the numbers: \(9233280\) ### Calculated Results: 1. **Rate of Heat Absorbed by the Steam (1.1):** \[ \dot{Q}_{abs} = 9233280 \, \text{kJ/h} \] 2. **Rate of Heat Supplied by the Fuel (1.2):** \[ \dot{Q}_{sup} = 18360000 \, \text{kJ/h} \] 3. **Efficiency (1.3):** \[ \eta = 50\frac{74}{255} \, \text{percent} \approx 50.29\% \] 4. **Equivalent Evaporation (1.4):** \[ \text{Equivalent Evaporation} = 4759\frac{41}{97} \, \text{kg/h} \approx 4759.42 \, \text{kg/h} \] ### Summary of Results: - **Rate of Heat Absorbed by the Steam:** \( 9233280 \, \text{kJ/h} \) - **Rate of Heat Supplied by the Fuel:** \( 18360000 \, \text{kJ/h} \) - **Efficiency:** \( 50.29\% \) - **Equivalent Evaporation:** \( 4759.42 \, \text{kg/h} \) These calculations provide a comprehensive overview of the steam plant's performance based on the given conditions. If you have any further questions or need additional calculations, feel free to ask!

Answered by UpStudy AI and reviewed by a Professional Tutor

error msg
Explain
Simplify this solution

Bonus Knowledge

The rate of heat absorbed by the steam can be calculated using steam tables. At 8 MPa and \( 450^{\circ} \mathrm{C} \), the specific enthalpy of steam is approximately \( h_{g} = 2,817 \, \text{kJ/kg} \). The heat absorbed by steam is \( \dot{m} \cdot h_{g} = \frac{5040 \, \text{kg/h}}{3600 \, \text{s/h}} \times 2817 \, \text{kJ/kg} \approx 7,485,600 \, \text{kJ/h} \). The rate of heat supplied by the fuel is the product of the fuel consumption rate and its calorific value. Given the fuel rate of \( 540 \, \text{kg/h} \) and a calorific value of \( 34 \, \text{MJ/kg} \), this gives us \( 540 \, \text{kg/h} \times 34 \, \text{MJ/kg} = 18,360 \, \text{MJ/h} \approx 18,360,000 \, \text{kJ/h} \). To calculate efficiency, we use the formula: Efficiency (\( \eta \)) = (Rate of heat absorbed by steam / Rate of heat supplied by the fuel) × 100%. So, \( \eta = \left( \frac{7,485,600 \, \text{kJ/h}}{18,360,000 \, \text{kJ/h}} \right) \times 100\% \approx 40.7\% \). Equivalent evaporation is calculated using the formula: Equivalent Evaporation = (Rate of heat absorbed by steam * 3600) / (h_fg at the given temperature). Assuming a latent heat of \( h_fg \approx 2,260 \, \text{kJ/kg} \), it gives us approximately: \[ EV = \frac{7,485,600 \, \text{kJ/h}}{2260 \, \text{kJ/kg}} \approx 3,306 \, \text{kg/h}. \] Final values: 1.1 Rate of heat absorbed by the steam: \( 7,485,600 \text{ kJ/h} \) 1.2 Rate of heat supplied by the fuel: \( 18,360,000 \text{ kJ/h} \) 1.3 Efficiency: \( 40.7\% \) 1.4 Equivalent evaporation: \( 3,306 \text{ kg/h} \).

Related Questions

26. สายไฟฟ้าที่ต่อไปยังมอเตอร์เพียงตัวเดียวจะต้องทนกระแสไม่น้อยกว่ากี่เปอร์เซ็นต์เมี่อมอเดอร์ รับโหลด เต็มพิกัด ก. \( 100 \% \) ข. \( 110 \% \) ค. \( 115 \% \) ง. \( 125 \% \) 27. มอเตอร์ขนาด 0.75 kW ที่แรงดัน 220 โวลต์ มีกระแสไหลผ่านปกดิ 3.4 แอมแปร์ จะเลือกใชิพวส์ ขนาดเท่าไร ก. พิวส์ขาดช้า ขนาด 6 A ข. พวส์ขาดเร็ว ชนาด 6 A ค. พิวส์ขาดช้า ขนาด 3.4 A ง. พิวส์ขาดเร็ว ขนาด 3.4 A 28. ข้อใดเป็นข้อแตกต่างระหว่างฟิวส์ในวงจรควบคุมและฟิวส์ในวงจรกำลัง ก. \( F 1 \) เป็นฟิวส์ในวงจรควบคุมส่วน \( F 2 \) เป็นพิวส์ในวงจรกำลัง ข. \( F 1 \) เป็นพิวส์ในวงจรกำลังส่วน \( F 2 \) เป็นพิวส์ในวงจรควบคุม ค. \( F 1 \) ทนกระแสได้น้อยส่วน \( F 2 \) ทนกระแสได้มาก ง. \( F 1 \) ต้องต่อหลัง \( F 2 \) เสมอ 29. มอเตอร์หนึ่งเฟสที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอกหรือชิงโครนัสมอเตอร์ใช้วิธีการสตาร์ตตรงด้วยอะไร ก. พิวส์ ข. รีแอกเตอร์ ค. ตัวต้านทาน ง. ถูกทั้ง ช. และ ค.
Engineering Thailand Feb 26, 2025
16. ข้อใดไม่ใช่วี่ควบคุมความเร้วะองขิรืส์มอเตอร์ ก. ลคกวะแสยาร์เมเรยร์ ข. เคิ่มกวะแสยาร์เมเจอร์ ค. ลคกระแสขดลวคสนามแม่เหจ็ก ง. สคแวงตันไฟพ้าที่ปัอนไหัมมเดอร์ 17. การปรับความเร็วของมอเตอร์กวะแสตวงแบบขนาน (Shunt Motor) ให้สูงฟี้นทำได้อย่างไว ก. เปิควงจระคลวคะนาน ข. เป็ควงจวขตลวตยนุกวม ค. ต่อริโอสแตตอนุกรมกับยาร์เมเจอร์ ง. ต่อะคลวคะนานอนุกรมกับริโอสแตด 18. การปรับความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงแบบขนาน (Shunt Motor) ให้ลคลงทำได้อบ่างไร ก. เปดวงชรอาร์เมเรอร์ ข. ต่อโิโอสแตตยนุกรมกับอาว์เมเรอร์ ค. ต่อรีโอสแตตขนานกับขดลวดะนาน ง. ต่อริโอสแตตอนุกวมกับขดลวคอนุกรม 19. ข้อตีของการเริ่มเดืนมอเตอร์แบบมีตัวปัองกันขณะไม่มีโหลด (No-Volt Releose) คือข้อใด ก. เฌ่อแรงคันเกินระไม่มีผลต่อชุดควบคุม ข. ในสภาวะไม่ม่โหลดจะเปีดวงรรมอเตอร์ทันที ค. เป็นการเริ่มเดินมอเตอร์แบบประหยัด ใช้อุปกรณ์น้อย ง. ถ้าแหล่งช่ายฝิดปกติเมื่อแรงตันต่ำเกินไปจะเป็ดวงจรมอเตอร์ทันที 20. การกลับทิศทางหมุนมอเตอร์ใฟฟ้ากระแสตรงทำได้อย่างไร ก. เพิ่มกระแสไฟฟ้าะดลวดอาร์เมเรอร์ ข. เพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ให้กับมอเตอร์ ค. ลดกระแสไฟฟ้าขดลวดสนามแม่เหล็ก ง. กลับทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าในขดลวดอาร์เมเฉอร์หรือกสับทิศทาง กระแสไฟฟ้าในขดลวดสนามแม่เหล็กอย่างใดอย่างหนึ่ง 21. ข้อใดเป็นโครงสร้างของฟิวส์ในวงจรควบคุมมอเตอร์ ก. เรือนฟิวส์ ทรายละเฉียด ลวดยึด และฝาครอบฟิวส์ ข. ฐานฟิวส์ ลูกฟิวส์ และฝาครอบฟิวส์ ค. หัวสัมผัส ท้ายสัมผัส และแผ่นสี ง. หน้าสัมผัสปกติปิด 22. ข้อใดคือหน้าที่ของลวดยีด (Indicator Wire) ในลูกฟิวส์ ก. ดับประกายไฟ ข. หลอมละลายเมื่อมีกระแสเกินพิกัด ค. บอกลักษณะอาการของลูกพิวส์ว่าขาดหรือไม่ ง. ยีดเส้นฟิวส์และสัมผัสกับโลหะอีกข้างหนึ่งของฐานพิวส์
Engineering Thailand Feb 26, 2025

Latest Engineering Questions

Try Premium now!
Try Premium and ask Thoth AI unlimited math questions now!
Maybe later Go Premium
Study can be a real struggle
Why not UpStudy it?
Select your plan below
Premium

You can enjoy

Start now
  • Step-by-step explanations
  • 24/7 expert live tutors
  • Unlimited number of questions
  • No interruptions
  • Full access to Answer and Solution
  • Full Access to PDF Chat, UpStudy Chat, Browsing Chat
Basic

Totally free but limited

  • Limited Solution
Welcome to UpStudy!
Please sign in to continue the Thoth AI Chat journey
Continue with Email
Or continue with
By clicking “Sign in”, you agree to our Terms of Use & Privacy Policy