‫מבחן במקצוע‪ :‬מתקנים לייצור כוח וניצול‬
‫אנרגיה–‪0542417901‬‬
‫מרצה‪ :‬ד"ר יעקב ברנע‬
‫משך המבחן‪ 3 :‬שעות‬
‫חומר עזר‪ :‬כולל את ההרצאות שניתנו וטבלאות תכונות מים ואוויר‪.‬‬
‫טופס א'‪ .‬נא לרשום את מס' ת‪.‬ז על הטופס ולהחזירו עם מחברת המבחן‪ .‬עליכם להשתמש בעט בלבד‪.‬‬
‫‪ ‬שאלה ‪)20%( 1‬‬
‫במחזור רנקין )‪ (Rankine‬תנאיי הקיטור בכניסה לטורבינה הם‪ :‬לחץ ‪ 8MPa‬וטמפרטורה של ‪650⁰C‬‬
‫והנצילות האיזנטרופית שלה ‪ .87%‬לחץ העיבוי הוא ‪ 10kPa‬והמשאבה פועלת בנצילות איזנטרופית‬
‫של ‪.90%‬‬
‫א‪ .‬תאר‪/‬י את המחזור ע"י תרשים רכיבים וע"י דיאגרמת ‪ .T-s‬סמן‪/‬י באמצעות מספרים את נקודות הכניסה‬
‫והיציאה של הרכיבים‪.)4%( .‬‬
‫ב‪ .‬חשב‪/‬י את הלחצים‪ ,‬והאנטלפיות בנקודות השונות‪( .‬רשום כטבלה והעזר בנתוני הזורם)‪.)10%( .‬‬
‫ג‪ .‬מהי הנצילות התרמודינמית של המחזור‪ ,‬השווה עם נצילות מעגל קרנו במשטר לחצים וטמפרטורה זהים?‬
‫(‪.)6%‬‬
‫‪ ‬שאלה ‪)15%( 2‬‬
‫במחזור ברייטון (‪ (Brayton‬האוויר נכנס למדחס בלחץ ‪ 100kPa‬ובטמפרטורה של ‪ .25⁰C‬יחס הדחיסה‬
‫במדחס הוא ‪ 1:10‬והנצילות האיזנטרופית שלו ‪ . 85%‬לאחר חימום בתא השריפה‪ ,‬האוויר נכנס‬
‫לטורבינת הגז בטמפרטורה של ‪ 1000⁰C‬ונפלט לסביבה בלחץ אטמוספרי (‪ .)100kPa‬הנצילות‬
‫האיזנטרופית של הטורבינה היא ‪.90%‬‬
‫א‪ .‬תאר‪/‬י את המחזור ע"י תרשים רכיבים וע"י דיאגרמת ‪ .T-s‬סמן‪/‬י באמצעות אותיות את נקודות הכניסה‬
‫והיציאה של הרכיבים‪.)4%( .‬‬
‫ב‪ .‬בהנחת התנהגות האוויר כגז אידאלי‪ ,‬חשב‪/‬י את הלחצים‪ ,‬והטמפרטורות בנקודות השונות‪( .‬רשום‪ /‬רשמי‬
‫כטבלה והעזר‪/‬י בנתוני הזורם)‪.)6%( .‬‬
‫ג‪ .‬מהי הנצילות התרמודינמית של המחזור? (‪.)5%‬‬
‫‪ ‬שאלה ‪)15%( 3‬‬
‫הנך מתבקש‪/‬ת להרכיב משני המחזורים שהוצגו בשאלה ‪ 1‬ו‪ 2-‬מחזור משולב (מחז"מ)‪ ,‬ע"י שימוש‬
‫במחליף חום (בזרימה נגדית) בין האוויר הנפלט מטורבינת הגז לבין המים‪ ,‬בתהליך איזנטרופי‪.‬‬
‫א‪ .‬תאר‪/‬י את המחז"מ ע"י תרשים רכיבים‪ .‬סמן‪/‬י באמצעות אותם סימנים שהשתמשת קודם לכן את‬
‫נקודות הכניסה והיציאה של הרכיבים‪)2%(.‬‬
‫ב‪ .‬מהי ספיקת הקיטור הנדרשת במחזור רנקין‪ ,‬אם נתון שספיקת האוויר היא ‪ 100 Kg/s‬והטמפרטורה‬
‫המותרת לפליטת האוויר החם היא ‪.)8%( ?80⁰C‬‬
‫ג‪ .‬מהו הספק המחז"מ ומהי נצילותו? (‪.)5%‬‬
‫‪ ‬שאלה ‪)50%( 4‬‬
‫לפניך ‪ 10‬שאלות להן מוצגות ארבע תשובות‪ .‬עליך לסמן עיגול סביב התשובה העונה על השאלה‪.‬‬
‫אין לסמן שתי תשובות כנכונות‪ .‬כל תשובה נכונה תזכה אותך ב‪ 5 -‬נק'‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.1‬‬
‫עבור יחס דחיסה קבוע‪:‬‬
‫א‪ .‬מחזור אוטו (‪ )OTTO‬בעל יעילות יותר גבוהה ממחזור דיזל )‪(Diesel‬‬
‫ב‪ .‬מחזור אוטו (‪ )OTTO‬בעל יעילות יותר נמוכה ממחזור דיזל )‪(Diesel‬‬
‫ג‪ .‬מחזור אוטו (‪ )OTTO‬בעל יעילות שווה ליעילות מחזור דיזל )‪ ,(Diesel‬כאשר יחס ההתפשטות שונה‪.‬‬
‫ד‪ .‬אף תשובה אינה נכונה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.2‬‬
‫ברשותנו מספר לוחות בעובי ‪ 2‬מ"מ‪ ,‬מהחומרים הבאים‪ :‬אלומיניום‪ ,‬עופרת וברזל יציקה‪.‬‬
‫על מנת להתגונן מקרינה רדיואקטיבית מסוג ‪ ,β‬מספיק יהיה אם‪:‬‬
‫א‪ .‬נשתמש בלוח ה‪Al -‬‬
‫ב‪ .‬נשתמש בלוח ה‪.Pb-‬‬
‫ג‪ .‬נשתמש בלוח ה‪Fe -‬‬
‫ד‪ .‬כל התשובות נכונות‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.3‬‬
‫ההספק הנומינלי של טורבינת רוח ‪ .5.9 MW‬מהו שטח הפנים אפקטיבי של הטורבינה‪ ,‬הפועלת ביעילות‬
‫מכסימלית‪ ,‬אם מהירות הרוח הממוצעת שנמדדה על הלהבים היא ‪ 10‬מ'‪/‬שנ'‪ ,‬וצפיפות האוויר היא ‪1.25‬‬
‫ק"ג‪/‬מ"ק? (הנך מתבקש‪/‬ת להציג את החישובים)‬
‫א‪ 16 .‬מ"ר‬
‫ב‪ 9.4 .‬מ"ר‬
‫ג‪ 8 .‬מ"ר‬
‫ד‪ .‬אף תשובה אינה נכונה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.4‬‬
‫המעקב אחר השטף הביקועים בכור גרעיני מתבצע ע"י‪:‬‬
‫א‪ .‬בקרת הנויטרונים האיטיים המשתתפים בתהליך הביקוע הגרעיני‪.‬‬
‫ב‪ .‬בקרת השינויים בספיקת המים המאטים את הנויטרונים‪.‬‬
‫ג‪ .‬בקרת הנויטרונים המושהים‪.‬‬
‫ד‪ .‬כל התשובות נכונות‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.5‬‬
‫בחימום חוזר )‪ (Reheat‬של מחזור ‪:Rankine‬‬
‫א‪ .‬הקיטור מהטורבינה לחץ‪-‬נמוך מוקז בחלקו ומוזן לדוד החימום‪.‬‬
‫ב‪ .‬הקיטור מטורבינת לחץ‪-‬גבוה מתחמם בדוד ומוזרם לטורבינה לחץ‪-‬נמוך‪.‬‬
‫ג‪ .‬הקיטור מוחזר מהמעבה לטורבינה לחץ‪-‬נמוך‪.‬‬
‫ד‪ .‬אף תשובה אינה נכונה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.6‬‬
‫במחזור גאותרמי בינארי‪:‬‬
‫א‪ .‬קיטור באיכות גבוהה משוחן במחליף החום טרם כניסתו לטורבינה‪.‬‬
‫ב‪ .‬הזורם מהבאר הגאותרמית מוזרם במחליף חום ומחמם נוזל אורגני ההופך לאד המפעיל טורבינה‪.‬‬
‫ג‪ .‬הזורם האורגני מוזרם חזרה לבאר הגאותרמית‪.‬‬
‫ד‪ .‬הזורם הנשאב מהבאר הגאותרמית בטמפרטורה גבוהה מ‪ ,180⁰C-‬מסונן ומוזרם לטורבינה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.7‬‬
‫עקרונות הבטיחות ‪ Defense in Depth‬ו‪ Passive safety -‬בתכנון כורי הכוח מהדור השלישי ממומש ע"י‬
‫שימוש בתופעת‪:‬‬
‫א‪ .‬ההסעה חופשית‪.‬‬
‫ב‪ .‬כוח הכבידה (גרביטציה)‬
‫ג‪ .‬העיקרון "בטוח בכשל"‬
‫ד‪ .‬כל התשובות נכונות‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.8‬‬
‫מגבלת השימוש בגז טבעי כדלק לתחנות כוח היא‪:‬‬
‫א‪ .‬השימוש בגז טבעי מחייב התקנת טורבינות גז מיוחדות‪.‬‬
‫ב‪ .‬הובלת הגז המנוזל מחייבת אמצעי בטיחות מוגברים בגלל ריאקטיביות הגז בטמפרטורת הסביבה‬
‫ג‪ .‬הגז הטבעי נדרש לתהליך עיבוד מיוחד טרם שריפתו‪.‬‬
‫ד‪ .‬לגז יעילות תרמית נמוכה יותר בהשוואה לפחם ולמזוט‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.9‬‬
‫מחסום הבטיחות הראשון‪ ,‬למניעת פיזור רדיואקטיבי מכור גרעיני הוא‪:‬‬
‫א‪ .‬תקינות מחזור הקירור‬
‫ב‪ .‬התערבות מערך חירום ארצי‪.‬‬
‫ג‪ .‬מעטף מתכתי של הדלק העומד בטמפרטורת העבודה‪.‬‬
‫ד‪ .‬אף תשובה לא נכונה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שאלה ‪4.10‬‬
‫בכור מים רותחים ‪:BWR‬‬
‫א‪ .‬מוטות הבקרה מוחדרים מתחתית הליבה‬
‫ב‪ .‬מחולל הקיטור ממחליף חום מהזורם המגיע מהליבה לזורם העובר לטורבינה‪.‬‬
‫ג‪ .‬הזנת דלק טרי מתרחשת במהלך פעולת הכור‪.‬‬
‫ד‪ .‬כל התשובות נכונות‬
‫תשובות‬
‫‪ - 4.1‬ב'; ‪ - 4.2‬א'; ‪ - 4.3‬א'; ‪ - 4.4‬ג'; ‪ - 4.5‬ב';‬
‫‪ - 4.6‬ב'; ‪ - 4.7‬ד'; ‪ - 4.8‬ב'; ‪ - 4.9‬ג'; ‪ - 4.10‬ד';‬