Đề thi học kỳ 2 môn thi Năng lượng tái tạo (Có đáp án)
ĐỀ THI HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 2011ꢀ2012.
MÔN THI: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO. Thời gian: 90 phút.
Sinh viên được phép sử dụng tài liệu. Không được phép trao đổi tài liệu.
Câu 1. Tại TP.Hồ Chí Minh (L=10o45'0'' vĩ Bắc, 106°40'0" kinh Đông), 1 tấm pin mặt trời
loại 60 tế bào ghép nối tiếp, và có thông số như hình bên dưới, được lắp đặt song song với
mặt đất. Vào ngày 10 tháng 6, lúc mặt trời đứng bóng, nhiệt độ môi trường là 35oC, độ rọi
là 1ꢀsun.
a) Tính góc nghiêng (tilt) của tia nắng?
b) Với góc nghiên trên, tính độ rọi thực lên tấm pin?
(1 đ)
(1 đ)
c) Ứng với độ rọi vừa tính được, tính nhiệt độ, điện áp hở mạch, dòng điện ngắn mạch,
công suất cực đại của tấm pin?
(1 đ)
d) Với điện áp hở mạch, dòng điện ngắn mạch trên, tính dòng ngược bảo hòa là I0?
(1 đ)
e) Giả sử mỗi tế bào quang điện có các điện trở RS ≈ 0mΩ, RP = 7.3Ω. Tấm pin đang cấp
điện trực tiếp cho acquy với điện áp 24V. Tính dòng điện và công suất mà tấm pin đang
cấp cho acquy?
(1 đ)
Câu 2. Trên cao nguyên có cao độ 2000m so với mặt biển. Khi khảo sát năng lượng gió ở độ
cao 30m so với mặt đất, tốc độ gió trung bình là 7m/s, phân bố theo hàm Reyleigh. Tại vị
trí này lắp đặt một turbin gió có đường kính cách quạt 60m ở độ cao 100m trên mặt đất
bằng phẳng. Khi nhiệt độ môi trường là 35oC.
a) Tính tốc độ gió trung bình ở độ cao 100m so với mặt đất?
b) Tính tỷ trọng không khí ở vị trí đặt turbin, và công suất gió trung bình ứng với diện tích
đón gió của turbin? (1 đ)
(1 đ)
c) Giả sử turbin được lắp đặt máy phát điện hòa lưới có công suất định mức bằng công
suất gió trung bình. Biết hệ số khả năng CF=0.33. Tính điện năng cung cấp của máy
phát gió lên lưới điện trong một năm?
(1 đ)
Câu 3. Ở điều kiện tiêu chuẩn STP, pin nhiên liệu DMFC dùng nhiên liệu methanol (CH3OH)
phản ứng oxi hóa tạo ra CO2 và nước ở thể lỏng.
a) Tính HHV của phản ứng theo kJ/mol và kJ/kg CH3OH?
(1 đ)
b) Tính hiệu suất cực đại của pin nhiên liệu loại này?
(1 đ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀHẾTꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Đáp án:
Câu 1.
a) delta = 23.011637 [do]
a) btaN = 102.261637 [do]
a) tilt = ꢀ12.261637 [do]
b) Sb = 0.977188 [sun]
c) Tcell = 66.758610 [oC]
c) Voc_c = 31.452345 [V]
c) Isc_c = 8.725479 [A]
c) Pm_c = 194.900701 [W]
d) Io = 14.718539 eꢀ8 [A]
e) I_e = 8.545062 [A]
e) P_e = 205.081490 [W]
Câu 2. 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 3.
delta_H = ꢀ726.6000
a) HHV = 726.600000 [kJ/mol] = 22706.250000 [kJ/kg]
Qmin = 24.2870
b) Eff_max = 0.966574 [%]
Câu 1.
% Cau 1
% Matlab tinh goc theo rad!
clc
clear all
do_rad=pi/180
rad_do=180/pi
L = 10+45/60
Lg = 106+40/60 % do Kinh Tay
n = 152-1+10 % ngay 10 thang 6
Tamb=35 % nhiet do moi truong, oC
S = 1 % 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) Sb = %f [sun]', Sb); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) Tcell = %f [oC]', Tcell); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) Voc_b = %f [V]', Voc_b); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) Isc_b = %f [A]', Isc_b); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) Pm_b = %f [W]', Pm_b); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('d) Io = %f e-9 [A]', Io/1e-9); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('e) I_e = %f [A]', I_e); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('e) P_e = %f [W]', P_e); disp(TEXT)
Câu 2.
% Lop NLTT 2012, thi HK
% Cau 2_NL Gio
% Matlab tinh goc theo rad!
clc
% Cach
3____________________________________________
___
% Cau a
clear all
H=2000 %m
H0=30
z3=0.03 % Open areas with a few windbreaks
Vavg_100_c3 = Vavg_30*log(H1/z3)/log(H0/z3)
% Cau b
H1=100
D=60 % m
Vavg_30=7 % [m/s]
Tabm=35 % [oC]
CF=0.33
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
R=8.2056e-5 % [m3.atm/(K.mol)]
T=273+Tabm % [oK]
MW=28.97 % air=28.97g/mol
Po=1 % atm
disp('Ket qua
_____________________________________________
____________')
disp('Cach 1: alfa=0.1: Smooth hard ground, calm
water__________')
TEXT = sprintf('a) Vavg_100 = %f [m/s]', Vavg_100_c1);
disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) ro_2100 = %f [kg/m3]', ro);
disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Pavg = %f [W]', Pavg_c1); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) E = %f [GWh]', E_c1/1e9); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) ro_2100 = %f [kg/m3]', ro_1);
disp(TEXT)
% Cach
1____________________________________________
___
% Cau a
alfa1=0.1 % Smooth hard ground, calm water
Vavg_100_c1 = Vavg_30*(H1/H0)^alfa1
% Cau b
P=Po*exp(-1.185e-4*(H))
ro=P*MW*1e-3/R/T
A=pi*D^2/4
Pavg_c1=6/pi*1/2*ro*A*Vavg_100_c1^3
disp('.')
disp('Cach 2: z=0.0002: Water
surface___________________________')
TEXT = sprintf('a) Vavg_100 = %f [m/s]', Vavg_100_c2);
disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) ro_2100 = %f [kg/m3]', ro);
disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Pavg = %f [W]', Pavg_c2); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) E = %f [GWh]', E_c2/1e9); disp(TEXT)
disp('.')
disp('Cach 3: z=0.03: Open areas with a few
windbreaks__________')
% Nhit do35oC
KT=0.94
% Do cao 2000m
KA=(0.789+0.771)/2
ro_1=1.225*KT*KA
% Cau c, voi may phat dien co Pdm=Pavg
E_c1=Pavg_c1*CF*8760
TEXT = sprintf('a) Vavg_100 = %f [m/s]', Vavg_100_c3);
disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) ro_2100 = %f [kg/m3]', ro);
disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Pavg = %f [W]', Pavg_c3); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) E = %f [GWh]', E_c3/1e9); disp(TEXT)
% Cach
2____________________________________________
___
% Cau a
z2=0.0002 % Water surface, Smooth hard ground
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 3.
% 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
0
-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
0
-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)
5 trang
29/04/2022
8100
Bạn đang xem tài liệu "Đề thi học kỳ 2 môn thi Năng lượng tái tạo (Có đáp án)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- de_thi_hoc_ky_2_mon_thi_nang_luong_tai_tao_co_dap_an.pdf
