Microsoft Word De thiHK NLTT HK2NH1112 V1 later doc ĐỀ THI HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 2011 2012 MÔN THI NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Thời gian 90 phút Sinh viên được phép sử dụng tài liệu Không được phép trao đổi tài li[.]
ĐỀ THI HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 2011-2012 MÔN THI: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Thời gian: 90 phút Sinh viên phép sử dụng tài liệu Không phép trao đổi tài liệu Câu Tại TP.Hồ Chí Minh (L=10o45'0'' vĩ Bắc, 106°40'0" kinh Đông), pin mặt trời loại 60 tế bào ghép nối tiếp, có thơng số hình bên dưới, lắp đặt song song với mặt đất Vào ngày 10 tháng 6, lúc mặt trời đứng bóng, nhiệt độ mơi trường 35oC, độ rọi 1-sun a) Tính góc nghiêng (tilt) tia nắng? (1 đ) b) Với góc nghiên trên, tính độ rọi thực lên pin? (1 đ) c) Ứng với độ rọi vừa tính được, tính nhiệt độ, điện áp hở mạch, dịng điện ngắn mạch, cơng suất cực đại pin? (1 đ) d) Với điện áp hở mạch, dịng điện ngắn mạch trên, tính dịng ngược bảo hòa I0? (1 đ) e) Giả sử tế bào quang điện có điện trở RS ≈ 0mΩ, RP = 7.3Ω Tấm pin cấp điện trực tiếp cho acquy với điện áp 24V Tính dịng điện công suất mà pin cấp cho acquy? (1 đ) Câu Trên cao nguyên có cao độ 2000m so với mặt biển Khi khảo sát lượng gió độ cao 30m so với mặt đất, tốc độ gió trung bình 7m/s, phân bố theo hàm Reyleigh Tại vị trí lắp đặt turbin gió có đường kính cách quạt 60m độ cao 100m mặt đất phẳng Khi nhiệt độ môi trường 35oC a) Tính tốc độ gió trung bình độ cao 100m so với mặt đất? (1 đ) b) Tính tỷ trọng khơng khí vị trí đặt turbin, cơng suất gió trung bình ứng với diện tích đón gió turbin? (1 đ) c) Giả sử turbin lắp đặt máy phát điện hịa lưới có cơng suất định mức cơng suất gió trung bình Biết hệ số khả CF=0.33 Tính điện cung cấp máy phát gió lên lưới điện năm? (1 đ) Câu Ở điều kiện tiêu chuẩn STP, pin nhiên liệu DMFC dùng nhiên liệu methanol (CH3OH) phản ứng oxi hóa tạo CO2 nước thể lỏng a) Tính HHV phản ứng theo kJ/mol kJ/kg CH3OH? (1 đ) b) Tính hiệu suất cực đại pin nhiên liệu loại này? (1 đ) -HẾT - Đáp án: a) a) a) b) c) c) Câu delta = 23.011637 [do] btaN = 102.261637 [do] tilt = -12.261637 [do] Sb = 0.977188 [sun] Tcell = 66.758610 [oC] Voc_c = 31.452345 [V] c) c) d) e) e) Isc_c = 8.725479 [A] Pm_c = 194.900701 [W] Io = 14.718539 e-8 [A] I_e = 8.545062 [A] P_e = 205.081490 [W] Câu A Ket qua _ Cach 1: alfa=0.1: Smooth hard ground, calm water a) Vavg_100 = 7.895614 [m/s] b) ro_2100 = 0.904398 [kg/m3] b) Pavg = 1201935.470155 [W] c) E = 3.474555 [GWh] b) ro_2100 = 0.898170 [kg/m3] (tính theo KT, KA) Cach 2: z=0.0002: Water surface _ a) Vavg_100 = 7.707126 [m/s] b) ro_2100 = 0.904398 [kg/m3] b) Pavg = 1117894.623508 [W] c) E = 3.231610 [GWh] Cach 3: z=0.03: Open areas with a few windbreaks a) Vavg_100 = 8.220050 [m/s] b) ro_2100 = 0.904398 [kg/m3] b) Pavg = 1356272.169279 [W] c) E = 3.920712 [GWh] Câu delta_H = -726.6000 a) HHV = 726.600000 [kJ/mol] = 22706.250000 [kJ/kg] Qmin = 24.2870 b) Eff_max = 0.966574 [%] Câu % Cau % Matlab tinh goc theo rad! clc clear all do_rad=pi/180 rad_do=180/pi L = 10+45/60 Lg = 106+40/60 % Kinh Tay n = 152-1+10 % 10 thang Tamb=35 % nhiet moi truong, oC S = % sun % PV panel ncell=60 Pm=240 Voc=37.2 Vm=30.2 Isc=8.44 Im=7.96 NOCT=46 TCIsc=0.081 TCVoc=-0.37 TCPm=-0.45 Vaq=24 Rs=0 Rp=7.3 % Cau a delta = 23.45*sin((360/365*(n-81))*do_rad) btaN1 = 90-L+delta tilt = 90-btaN1 % Cau b Sb = S*cos(tilt*do_rad) % Cau c Tcell=Tamb+(NOCT-20)/0.8*Sb Voc_c=Voc*(1+TCVoc/100*(Tcell-25)) Isc_c=Isc*(1+TCIsc/100*(Tcell-25)) Pm_c=Pm*(1+TCPm/100*(Tcell-25)) % Cau d k=1.381*10e-23 T=273+Tcell q=1.602*10e-19 kT_q=k*T/q % 0.0257 Io=Isc_c/(exp(Voc_c/ncell/kT_q)-1) % => 5.407299 e-9 % Cau e Vcell=Vaq/ncell I_e=Isc_c-Io*(exp(Vcell/kT_q)-1)-Vcell/Rp P_e=I_e*Vaq disp('Ket qua _') TEXT = sprintf('a) delta = %f [do]', delta); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) btaN = %f [do]', btaN1); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) tilt = %f [do]', tilt); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Sb = %f [sun]', Sb); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Tcell = %f [oC]', Tcell); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Voc_c = %f [V]', Voc_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Isc_c = %f [A]', Isc_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) Pm_c = %f [W]', Pm_c); disp(TEXT) TEXT = sprintf('d) Io = %f e-8 [A]', Io/1e-8); disp(TEXT) TEXT = sprintf('e) I_e = %f [A]', I_e); disp(TEXT) TEXT = sprintf('e) P_e = %f [W]', P_e); disp(TEXT) disp('Ket qua _') TEXT = sprintf('a) delta = %f [do]', delta); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) btaN = %f [do]', btaN1); disp(TEXT) TEXT = sprintf('a) tilt = %f [do]', tilt); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) TEXT = sprintf('c) TEXT = sprintf('c) TEXT = sprintf('c) TEXT = sprintf('c) TEXT = sprintf('d) TEXT = sprintf('e) TEXT = sprintf('e) Sb = %f [sun]', Sb); disp(TEXT) Tcell = %f [oC]', Tcell); disp(TEXT) Voc_b = %f [V]', Voc_b); disp(TEXT) Isc_b = %f [A]', Isc_b); disp(TEXT) Pm_b = %f [W]', Pm_b); disp(TEXT) Io = %f e-9 [A]', Io/1e-9); disp(TEXT) I_e = %f [A]', I_e); disp(TEXT) P_e = %f [W]', P_e); disp(TEXT) Câu % Lop NLTT 2012, thi HK % Cau 2_NL Gio % Matlab tinh goc theo rad! clc clear all H=2000 %m H0=30 H1=100 D=60 % m Vavg_30=7 % [m/s] Tabm=35 % [oC] CF=0.33 R=8.2056e-5 % [m3.atm/(K.mol)] T=273+Tabm % [oK] MW=28.97 % air=28.97g/mol Po=1 % atm % Cach _ % Cau a z3=0.03 % Open areas with a few windbreaks Vavg_100_c3 = Vavg_30*log(H1/z3)/log(H0/z3) % Cau b Pavg_c3=6/pi*1/2*ro*A*Vavg_100_c3^3 % Cau c, voi may phat dien co Pdm=Pavg E_c3=Pavg_c3*CF*8760 disp('Ket qua _ ') disp('Cach 1: alfa=0.1: Smooth hard ground, calm % Cach water ') TEXT = sprintf('a) Vavg_100 = %f [m/s]', Vavg_100_c1); _ disp(TEXT) % Cau a TEXT = sprintf('b) ro_2100 = %f [kg/m3]', ro); alfa1=0.1 % Smooth hard ground, calm water disp(TEXT) Vavg_100_c1 = Vavg_30*(H1/H0)^alfa1 TEXT = sprintf('b) Pavg = %f [W]', Pavg_c1); disp(TEXT) % Cau b TEXT = sprintf('c) E = %f [GWh]', E_c1/1e9); disp(TEXT) P=Po*exp(-1.185e-4*(H)) TEXT = sprintf('b) ro_2100 = %f [kg/m3]', ro_1); ro=P*MW*1e-3/R/T disp(TEXT) A=pi*D^2/4 disp('.') Pavg_c1=6/pi*1/2*ro*A*Vavg_100_c1^3 disp('Cach 2: z=0.0002: Water surface _') % Nhit do35oC TEXT = sprintf('a) Vavg_100 = %f [m/s]', Vavg_100_c2); KT=0.94 disp(TEXT) % Do cao 2000m TEXT = sprintf('b) ro_2100 = %f [kg/m3]', ro); KA=(0.789+0.771)/2 disp(TEXT) ro_1=1.225*KT*KA TEXT = sprintf('b) Pavg = %f [W]', Pavg_c2); disp(TEXT) TEXT = sprintf('c) E = %f [GWh]', E_c2/1e9); disp(TEXT) % Cau c, voi may phat dien co Pdm=Pavg disp('.') E_c1=Pavg_c1*CF*8760 disp('Cach 3: z=0.03: Open areas with a few windbreaks ') TEXT = sprintf('a) Vavg_100 = %f [m/s]', Vavg_100_c3); % Cach disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) ro_2100 = %f [kg/m3]', ro); _ disp(TEXT) % Cau a TEXT = sprintf('b) Pavg = %f [W]', Pavg_c3); disp(TEXT) z2=0.0002 % Water surface, Smooth hard ground TEXT = sprintf('c) E = %f [GWh]', E_c3/1e9); disp(TEXT) Vavg_100_c2 = Vavg_30*log(H1/z2)/log(H0/z2) % Cau b Pavg_c2=6/pi*1/2*ro*A*Vavg_100_c2^3 % Cau c, voi may phat dien co Pdm=Pavg E_c2=Pavg_c2*CF*8760 Câu % Lop NLTT 2012, thi HK % Cau 3_Fuel cell % Matlab tinh goc theo rad! clc clear all T=298 %[oK] % Cau a %CH3OH + 3/2*O2 -> CO2 + 2*H2O %-238.7 -393.5 2*(-285.8) delta_H = -393.5 + 2*(-285.9) - (-238.7) %[kJ/mol CH3OH] HHV_mol=-delta_H %MW = 12.011 + 4*1.008 + 16.? MW = 12 + 4*1 + 16 HHV_kg=HHV_mol/MW*1000 %[kJ/kg] % Cau b %CH3OH + 3/2*O2 -> CO2 + 2*H2O %0.1268 3/2*0.205 0.213 2*0.0699 delta_S=0.1268+3/2*0.205-(0.213+2*0.0699) %[kJ/mol-K] Qmin=T*delta_S %[kJ/mol] H=HHV_mol Eff_max=1-Qmin/H %CH3OH + 3/2*O2 -> CO2 + 2*H2O %-166.4 -394.4 2*(-237.2) delta_G=-166.4 -(-394.4+2*(-237.2)) %[kJ/mol-K] We=delta_G We=H-Qmin Eff_max=We/H disp('Ket qua _') TEXT = sprintf('a) HHV = %f [kJ/mol] = %f [kJ/kg]', HHV_mol, HHV_kg); disp(TEXT) TEXT = sprintf('b) Eff_max = %f [%%]', Eff_max); disp(TEXT) ... E_c2=Pavg_c2*CF*8760 Câu % Lop NLTT 2012, thi HK % Cau 3_Fuel cell % Matlab tinh goc theo rad! clc clear all T=298 %[oK] % Cau a %CH3OH + 3/2*O2 -> CO2 + 2*H2O %-238.7 -393.5 2*(-285.8) delta_H = -393.5 +... Io/1e-9); disp(TEXT) I_e = %f [A]'', I_e); disp(TEXT) P_e = %f [W]'', P_e); disp(TEXT) Câu % Lop NLTT 2012, thi HK % Cau 2_NL Gio % Matlab tinh goc theo rad! clc clear all H=2000 %m H0=30 H1=100 D=60... %[kJ/mol-K] Qmin=T*delta_S %[kJ/mol] H=HHV_mol Eff_max=1-Qmin/H %CH3OH + 3/2*O2 -> CO2 + 2*H2O %-166.4 -394.4 2*(-237.2) delta_G=-166.4 -(-394.4+2*(-237.2)) %[kJ/mol-K] We=delta_G We=H-Qmin Eff_max=We/H