Soru No Puan Program Çıktısı 1,3,10 1,3,10 1,3,10

Transkript

1 OREN000 Final Sınavı :30 Süre: 00 dakika Öğrenci Nuarası İza Progra Adı ve Soyadı SORU. Bir silindir içerisinde 27 0 C sıcaklıkta kg hava 5 bar sabit basınçta 0.2 litre haciden 0.8 litre hace kadar genişletiliyor. Hava ideal gaz olarak kabul ediliyor, sıkıştıra sürtünesiz gerçekleşiyor. a) Duru değişesini ifade eden pv- diyagraını çiziniz. b) Son sıcaklığı hesaplayınız. c) Hava kütlesini hesaplayınız. d) Havanın yoğunluğunu (özgül kütle) hesaplayınız. e) Havanın özgül hacini hesaplayınız. f) Haci değiştire işini hesaplayınız. g) İç enerji değişiini hesaplayınız. h) Entalpi değişiini hesaplayınız. i) Isı alışverişini hesaplayınız. j) pv diyagraını çiziniz ve paraetrik değerlerini gösteriniz. SORU 2. Şekilde gösterilen 58 2 alana sahip birleşik düzle duvardan yapılış bir kuruta fırınının iç orta sıcaklığı 80 0 C, dış orta sıcaklığı 6 0 C dir. İç yüzey ile iç orta arasında ısı taşını katsayısı h i = 25 W/ 2 K ve dış yüzey ile dış orta arasında ısı taşını katsayısı h d = 23 W/ 2 K dir. Diğer veriler aşağıdaki gibidir. k = 0.60 W/K k 2 = 0.05 W/K k 3 = 0.80 W/K L = 20 c L 2 = 5 c L 3 = 20 c a) Duvar topla ısı geçiş katsayısını ve ısıl direnç katsayısını hesaplayınız. b) Fırının topla ısı kaybını bulunuz. c) T ve T 2 sıcaklıklarını hesaplayınız. d) Bir kuruta peryodu boyunca 20 saat çalışacak fırının harcayacağı enerji iktarını bulunuz. SORU 3. a) Bir kap içerisinde bulunan benzine çaplı kılcal bir ca boru daldırılıştır. Benzinin teas açısı 30 0, yüzey gerili katsayısı kg/ ve özgül kütlesi 7 kg/ 3 tür. Benzin yüzeyinin ca borudaki konuunu belirleyiniz ve şekil çizerek gösteriniz. b) İç çapı 20, uzunluğu 0 olan dairesel kesitli pürüzsüz bir boru bir su deposuna bağlıdır. Boru içindeki akışın debisinin lt/s olabilesi için depodaki su yüksekliğini bulunuz (Başlangıçta su hızı sıfır, basınç farkı yoktur). Borunun sürtüne katsayısı 0.02, yerel kayıp katsayıları toplaı 5 tir. Soru No 2 3 Progra Çıktısı,3,0,3,0,3,0

2 OREN000 Final Sınavı :30 Süre: 00 dakika CEVAPLAR SORU. Bir silindir içerisinde 27 0 C sıcaklıkta kg hava 5 bar sabit basınçta 0.2 litre haciden 0.8 litre hace kadar genişletiliyor. Hava ideal gaz olarak kabul ediliyor, sıkıştıra sürtünesiz gerçekleşiyor. a) Duru değişesini ifade eden pvdiyagraını çiziniz. b) Son sıcaklığı hesaplayınız. c) Hava kütlesini hesaplayınız. d) Havanın yoğunluğunu (özgül kütle) hesaplayınız. e) Havanın özgül hacini hesaplayınız. f) Haci değiştire işini hesaplayınız. g) İç enerji değişiini hesaplayınız. h) Entalpi değişiini hesaplayınız. i) Isı alışverişini hesaplayınız. j) pv diyagraını çiziniz ve paraetrik değerlerini gösteriniz. CEVAP. Veriler: t = 27 p = 5 bar V = 0.2 l V 2 = 0.8 l a) pv- diyagraı p = p 2 () p V = R T (2) p 2 V = R T 2 (3) Bu bağıntılardan aşağıdaki ilişki yazılır. V = T V 2 T 2 Bu bağıntıdan son sıcaklık için gerekli eşitlik yazılır. T 2 = T V 2 V Paraetrelerin biri dönüşüleri yapılır: T = t ( ) T = T = 300 K l = V = 0.2 l x x l V = 0.2 x V 2 = 0.8 [l] x x 0 3 [ 3 ] [l] V = 0.8 x 0 3 [ 3 ] T 2 = 300 [ K] 0.8 x 0 3 [ 3 ] 0.2 x 0 3 [ 3 ] T 2 = 200 K t 2 = T t 2 = 927 c) Hava kütlesi İdeal gaz denkleinden yararlanılarak bulunabilir. Başlangıç hali için p V = R T yazılarak bu bağıntıdan kütle eşitliği elde edilir. b) Duru değişesi sonundaki sıcaklık İlgili bağıntılar: = p V R T Biri dönüşüü: J = N Soru No 2 3 Progra Çıktısı,3,0,3,0,3,0

3 OREN000 Final Sınavı :30 Süre: 00 dakika = 5 x 05 [N/ 2 ] x 0.2 x 0 3 [ 3 ] 287 [J/kg K] x 300 [ K] = = x d) Havanın yoğunluğu (özgül kütle) ρ = V Başlangıçta: ρ = V ρ = x 0 3 [kg] 0.2 x 0 3 [ 3 ] ρ = kg/ 3 Son duruda: ρ = V 2 ρ = x 0 3 [kg] 0.8 x 0 3 [ 3 ] ρ = kg/ 3 e) Özgül haci v = V Başlangıçta özgül haci: v = V 0.2 x 0 3 [ 3 ] v = x 0 3 [kg] v = /kg Son halde özgül haci: v = V x 0 3 [ 3 ] v = x 0 3 [kg] v = /kg f) Haci değiştire işi W 2 = p dv p = sabit olduğundan; W 2 = p (V 2 V ) W 2 = 5 x 0 5 [N/ 2 ] (0.8 x x 0 3 ) [ 3 ] W 2 = 900 J (Siste tarafından iş yapıldı) g) İç enerji değişii U 2 = C v (T 2 T ) R C v = k = C v = 77.5 [J/kg K] U 2 = x 0 3 [kg] x 77.5 [J /kg K] x ( ) [ K] U 2 = J h 2 = U [J] h 2 = x 0 3 [kg] h 2 = J/kg h 2 = kj/kg h) Entalpi değişii H 2 = C p (T 2 T ) C p = k k R C.4 p = 287 [J/kg K].4 C p = J/Kg K H 2 = x 0 3 [kg] x [J /kg K] x( ) K H 2 = J h 2 = H [J] h 2 = x 0 3 [kg] h 2 = J/kg h 2 = kj/kg i) Isı alış verişi Q 2 + W 2 = U 2 Q 2 = U 2 W 2 Q 2 = [J] ( 900 [J]) Soru No 2 3 Progra Çıktısı,3,0,3,0,3,0

4 OREN000 Final Sınavı :30 Süre: 00 dakika Q 2 = J j) Paraetreleri de gösteren pv- diyagraı SORU 2. Şekilde gösterilen 58 2 alana sahip birleşik düzle duvardan yapılış bir kuruta fırınının iç orta sıcaklığı 80 0 C, dış orta sıcaklığı 6 0 C dir. İç yüzey ile iç orta arasında ısı taşını katsayısı h i = 25 W/ 2 K ve dış yüzey ile dış orta arasında ısı taşını katsayısı h d = 23 W/ 2 K dir. Diğer veriler aşağıdaki gibidir. k = 0.60 W/K k 2 = 0.05 W/K k 3 = 0.80 W/K L = 20 c L 2 = 5 c L 3 = 20 c a) Duvar topla ısı geçiş katsayısını ve ısıl direnç katsayısını hesaplayınız. b) Fırının topla ısı kaybını bulunuz. c) T ve T 2 sıcaklıklarını hesaplayınız. d) Bir kuruta peryodu boyunca 20 saat çalışacak fırının harcayacağı enerji iktarını bulunuz. CEVAP 2. a) Duvar topla ısı geçiş katsayısı K = + L i + h i k i h d K = + L + L 2 + L 3 + h i k k 2 k 3 h d K = K = W/ 2 K Isıl direnç katsayısı: R = KA R = 0.60 [W/ 2 K]x 58 ( 2 ) R = K/W Veya sabit alan için: R = K R = 0.60 [W/ 2 K] R = K/W Soru No 2 3 Progra Çıktısı,3,0,3,0,3,0

5 OREN000 Final Sınavı :30 Süre: 00 dakika b) Topla ısı kaybı Q = K A (T a T a2 ) Q = 0.60 [W/ 2 K] x 58 [ 2 ] x (80 ( 6)) Q = W kw = 000 W Q = kw c) T ve T 2 sıcaklıkları T sıcaklığı: Q ti = h A (T a T ) Q ti h A = T a T T = T a Q t h i A Q = Q ti Q T = T a h i A [W] T = 80 [ ] 25 [W/ 2 C] x 58 [ 2 ] T = T 2 sıcaklığı: Q = k A (T L T 2 ) Q L k A = T T 2 T 2 = T Q L k A Q = Q T 2 = T Q L k A T 2 = [ ] T 2 = [W] x 0.20 [] 0.60 [W/ ] x 58 [ 2 ] d) Fırın elektrik enerjisi ile ısıtılakta ve elektrik enerjisi biri fiyatı 0.40 TL/kWh ise, verii ihal ederek; bir kuruta peryodu boyunca 20 saat çalışacak fırının ısı kaybını karşılayacak enerji iktarını ve aliyetini bulunuz. Harcanacak enerji iktarı: E = Q t E = 8.53 [kw] x 20 [h] E = kwh Enerji aliyeti: EM = EBF x E EM = 0.40 [TL/kWh] x [kwh] E = 39 TL SORU 3. a) Bir kap içerisinde bulunan benzine çaplı kılcal bir ca boru daldırılıştır. Benzinin teas açısı 30 0, yüzey gerili katsayısı kg/ ve özgül kütlesi 7 kg/ 3 tür. Benzin yüzeyinin ca borudaki konuunu belirleyiniz ve şekil çizerek gösteriniz. b) İç çapı 20, uzunluğu 0 olan dairesel kesitli pürüzsüz bir boru bir su deposuna bağlıdır. Boru içindeki akışın debisinin lt/s olabilesi için depodaki su yüksekliğini bulunuz (Başlangıçta su hızı sıfır, basınç farkı yoktur). Borunun sürtüne katsayısı 0.02, yerel kayıp katsayıları toplaı 5 tir. CEVAP 3. a) Kılcallık 4σ cos β h = ρgd cos(32) = σ = kg/ ρ = 7 kg/ 3 d = = x x x h = 7 x 9.8 x 0.00 h = h = 4. 4 Soru No 2 3 Progra Çıktısı,3,0,3,0,3,0

6 OREN000 Final Sınavı :30 Süre: 00 dakika b) Boruda akış ve 2 noktaları arasında Bernoulli denklei yazılır u 2 2g + p + z ρg = u 2 + z ρg 2 + h kay u = 0 ve p = p 2 = 0 olduğundan Bornoulli denklei 2g + p 2 z = u 2 + z 2g 2 + h kay z z 2 = H = u 2 h kay h kay = λ L D u 2 = u = V h kay = λ L D u 2 2g = x0 3 [ 3 /s] A (0,020 [])2 π 4 = 3.85 /s u 2 2g + K u2 2g = (K + λ L D ) u2 2g H = u 2 + (K + λ L ) u 2 2g D 2g H = ( + K + λ L D ) u 2 2 2g 0 H = ( , ) (3.85)2 2x9.8 H = g + Soru No 2 3 Progra Çıktısı,3,0,3,0,3,0