HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Final Sınavı (15/06/2015) Adı ve Soyadı: No: İmza:

Transkript

1 HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü ermodinamik II Final Sınavı (5/06/05) Adı ve Soyadı: No: İmza: Alınan Puanlar: Sınav sonucu. Süre: 90 dak. Not: erilmediği düşünülen değerler için mantıklı kabuller yapılabilir. Gözetmenlere soru sorulmayacaktır. Soru Sorunun anımı S- (0 p) Çevre havası, bir kompresöre 00 kpa basınç ve 95 K sıcaklıkta girmekte, 700 kpa basınç ve 50 K sıcaklıkta çıkmaktadır. Bu işlem sırasında kompresörden çevreye 40 kj/kg ısı transferi olmaktadır. Kompresör için; a) Gerçek işi, b) ersinir işi, c) ersinmezliği, d) İkinci yasa verimini hesaplayınız. S- (0 p) S- (0 p) S-4 (0 p) S-5 (0 p) S-6 Bonus İzentropik sıkıştırma oranı 6 olan bir ideal Diesel çevriminde sıkıştırma başlangıcında hava 7 o C ve 0. MPa dır. Çevrim başına verilen ısı 800 kj/kg ise; a) Çevrimin P- ve -s diyagramını, b) Çevrimin her noktasındaki sıcaklık ve basınç değerlerini, c) Yapılan işi, d) Çevrimin ısıl verimini hesaplayınız. Bir termik santralde 5 kg/s debiyle buhar, 4 MPa ve 400 o C de türbine girmekte ve 0 kpa basınca kadar genişletilmektedir. Buna göre; a) ermodinamik çevrimin adını yazıp çevrimi şematik olarak ve -s diyagramında gösteriniz. b) Çevrimden elde edilecek net gücü c) Çevrimin ısıl verimini d) 000 kcal/kg ısıl değere sahip linyit ile çalışıyorsa saatlik yakıt miktarını hesaplayınız. İdeal buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimine göre çalışan bir ısı pompasında soğutucu akışkan olarak R4a kullanılmaktadır. Kompresöre 40 kpa basınçta doymuş buhar olarak giren akışkan 800 kpa basınca kadar yükseltilmektedir. Isı pompasının soğutma kapasitesi 0KW ise, a) Soğutma çevriminin akış şemasını çiziniz. Çevrimi -S ve Ph diyağramında gösteriniz. b) Soğutucu akışkan debisini (kg/s) ve kompresörde harcanan gücü (KW) bulunuz. c) Çevrimin COPısıtma ve COPsoğutma değerlerini bulunuz. Bir benzinli araçta hava ile yakıt (Oktan C 8H 8) karıştırılarak tam yanma sağlanmaktadır. a)yanma reaksiyonunu yazınız. b) Hava-yakıt oranını (AF) bulunuz. (Oktan:4kg/kmol, Hava:9 kg/kmol) 00 C sıcaklıktaki bir kazandan ısı alan bir ısı makinesi atık ısısını 0 C sıcaklığındaki bir akarsuya vermektedir. Bu makinenin ısıl verimi %5 olduğuna göre, ikinci yasa verimi ne olur? (0 puan) s s s c p ln R ln, P P s s s cv ln R ln, k k k / k h h0 0 s s0 gz, Pv Sabit, v sabit, P sabit, hava için k=.4, Cv=0.78 kj/kgk ve Cp=.005 kj/kgk, R=0.87 kj/kg K, Başarılar dileriz Bülent Yeşilata & Hüsamettin Bulut & M.Azmi Aktacir CEAPLAR

2 S-) Çevre havası, bir kompresöre 00 kpa basınç ve 95 K sıcaklıkta girmekte, 700 kpa basınç ve 50 K sıcaklıkta çıkmaktadır. Bu işlem sırasında kompresörden çevreye 40 kj/kg ısı transferi olmaktadır. Kompresör için; a) Gerçek işi, b) ersinir işi, c) ersinmezliği, d) İkinci yasa verimini hesaplayınız. C-) Hava Kompresörü a).d.i. Kanunu Gerçek iş: 0 0 II.yol (Özgül ısıların sıcaklıkla değişimi kabulü ile) Hava tabloları kullanılarak b) ersinir iş

3 c) d) Özgül ısının sıcaklıkla değişimi için hesap yapılırsa; S-)İzentropik sıkıştırma oranı 6 olan bir ideal Diesel çevriminde sıkıştırma başlangıcında hava 00 kpa ve 00 K sıcaklıktadır. Çevrime kg hava için verilen ısı 800 kj olduğuna göre, a) çevrimi P- ve -s diyagramlarında gösterin. b) maksimum sıcaklığı, c) yapılan işi, d) çevrimin ısıl verimini hesaplayınız. Not:C p=.005kj/kgk, C v=0.765 kj/kgk.

4 C-) Q 4 Q4 v 4 s r k * K P P r k P kPa P * K q C p 5 * 4 k k k k * r * K * kJ kg q Cv / 4 * 4 ısıl q w net %57 800

5 Bir termik santralde 5 kg/s debiyle buhar, 4 MPa ve 400 o C de türbine girmekte ve 0 kpa basınca kadar genişletilmektedir. Buna göre; a) ermodinamik çevrimin adını yazıp çevrimi şematik olarak ve -s diyagramında gösteriniz. b) Çevrimden elde edilecek net gücü c) Çevrimin ısıl verimini d) 000 kcal/kg ısıl değere sahip linyit ile çalışıyorsa saatlik yakıt miktarını hesaplayınız.

6 S-4) İdeal buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimine göre çalışan bir ısı pompasında soğutucu akışkan olarak R4a kullanılmaktadır. Kompresöre 40 kpa basınçta doymuş buhar olarak giren akışkan 800 kpa basınca kadar yükseltilmektedir. Isı pompasının soğutma kapasitesi 0KW ise, a) Soğutma çevriminin akış şemasını çiziniz. Çevrimi - S ve Ph diyağramında gösteriniz. b) Soğutucu akışkan debisini (kg/s) ve kompresörde harcanan gücü (KW) bulunuz. c) Çevrimin COPısıtma ve COPsoğutma değerlerini bulunuz. Çözüm 4 erilenler Qevap=0KW, Pevap=P=40 kpa, Pkondanser= P=800 kpa nok P =40 kpa doymuş buhar ablodan h =h g=6.04 kj/kg ve s =s g=0.9 kj/kgk nok P =800 kpa doymuş buhar ve s =s =0.9 kj/kgk kızgın buhar Kızgın buhar tablosundan h =7 kj/kg nok P =800 kpa doymuş sıvı ablodan h =h f=9.4 kj/kg 4 nok h 4=h = 9.4 kj/kg a) b) Qevap=m( h -h 4) 0KW=m(6,04kj/k-9,4kj/kg) m=0,07kg/s Wkomp= m( h -h )=0.07kg/s(7-6.04)kj/kg=.59KW Qkond=m( h -h )= 0.07kg/s(7-9,4)kj/kg=.57KW c) COPısıtma= = =4.85 COPsoğutma= = =.86

7 Çözüm 5 Bir benzinli araçta hava ile yakıt (Oktan C 8H 8) karıştırılarak tam yanma sağlanmaktadır. a)yanma reaksiyonunu yazınız. b) Hava-yakıt oranını (AF) bulunuz. (Oktan:4kg/kmol,Hava:9kg/kmol) Çözüm a) b) AF= = = =5.4 Bonus Çözüm