HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik I Bütünleme Sınavı (02/02/2012) Adı ve Soyadı: No: İmza:

Transkript

1 HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik I Bütünleme Sınavı (0/0/0) Adı ve Soyadı: No: İmza: Alınan uanlar: Sınav sonucu. Süre: 90 dak. Not: erilmediği düşünülen değerler için mantıklı kabuller yapılabilir. Gözetmenlere soru sorulmayacaktır. S- (0 p) Bir su borusuna şekildeki gibi cam bir tüp takılmıştır. Atmosfer basıncı 9 ka ve borudaki suyun basıncı 5 ka ise tüp içindeki suyun yüksekliğinin ne kadar olacağını hesaplayınız. Yerçekimi ivmesinin 9.8 m/s ve suyun yoğunluğunun 000 kg/m 3 olduğunu kabul ediniz. h=? atm=9 ka SU S- (0 p) Çözüm su atm gösterge ( ) a. g. h 3000a 000*9.8* h h.35m a) Saf madde olarak suyun T-v (Sıcaklık-özgül hacim) ve -T (Basınç- Sıcaklık) diyagramlarını üzerindeki nokta, eğri ve bölgeleri belirterek çiziniz. Bir piston-silindir çiftinde sabit sıcaklık işlemi için sınır işini türetiniz. a) T= T =T =Sabit, =mrt = c den W d c. d W k ln ln mrtn mrt = Özellikler arasındaki bağıntılar: =. Sayfa /3 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

2 S-3 (0 p) Başlangıçta Ma ve m 3 /kg özgül hacminde su içeren sabit hacimli bir tank, 65 C ye soğutulmaktadır; a)tankın başlangıç sıcaklığı kaç C dir? Tankın son durumdaki basıncı kaç ka dır? c)suyun son durumdaki fazı nedir, eğer doymuş sıvı buhar karışımı ise kuruluk derecesi kaçtır? d)tankın iç enerjisindeki değişimi (kj/kg)? e)gerçekleşen işlemi -v ve T-v diyagramlarında gösteriniz. Yunus Çengel Tabloları kullanılmıştır..durum.durum a)tablo A-5 ten Ma doyma basıncına göre inceleme yapılırsa, soruda verilen özgül hacim, doyma durumunun özgül hacminden fazla olduğu görülmektedir. Dolayısıyla bu koşullarda suyun kızgın buhar olması gerekiyor. Tablo A-6 dan m 3 /kg özgül hacmi 50 C tekabül etmektedir: Termodinamik özellik tablolarında bir veri okuyabilmek için en az özellik bilmek gereklidir.. Durum için sıcaklığı( ) ve tank sabit hacimli olduğu için özgül hacmi( ) biliniyor, Tablo A- 4 ten için özgül hacme bakılırsa olduğu görülür. Dolayısıyla Tablo A-4 ten olarak tespit edilir. c)b şıkkında. Durumun su için doyma durumu olduğu anlaşılmıştı, dolayısıyla kuruluk derecesini aşağıdaki gibi hesaplanabilir. ( ) d) e) ( ) [ ] Sayfa /3 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

3 S-4 (0 p) Şekildeki piston silindir düzeneği hava ile doludur. Atmosfer basıncı ve pistonun ağırlığı sabit, piston ile silindir yüzeyinde arasında sürtünme yoktur. Başlangıçta piston şekilde görüldüğü gibi sabit durmakta ve havanın basıncı 00 ka, hacmi litre ve sıcaklığı 300 K dir. Bu durumdan sonra hava ısıtılmaya başlanmış ve hava genleşerek pistonu durdurma noktasına kadar itmiştir. Bu son durumda havanın hacmi litredir. Hava sıcaklığı 900 K olana kadar ısıtılmaya devam edilmiştir. a)istonun durdurma noktasına ulaştığında hava sıcaklığı ne olur( o C)? Hava sıcaklığı 900 K olduğunda piston silindir düzeneğinin içindeki basınç ne olur(ka)? c)bu işlem boyunca yapılan piston işi ne kadardır (kj)? d)bu işlemi - diyagramında gösteriniz.. durum. durum 3. durum: Havanın mükemmel gaz olduğundan yola çıkarak a)- durumları arasında ve durumu arasında basınç ve hava miktarında değişiklik olmadığı için yazabiliriz. Dolayısıyla -3 durumları arasında ve 3 durumları arasında hacim ve hava miktarında değişiklik olmadığından yazabiliriz. Dolayısıyla c) d) Sayfa 3/3 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

4 S-5 (0 p) Buhar, sürekli akışlı bir türbine 0 Ma, 550 C ve 50 m/s hızla girmekte türbinden 5ka ve %95 kuruluk derecesi ile çıkmaktadır. Türbin giriş kesit alanı 50 cm, çıkış kesit alanı ise 4000 cm ve 50 kj/kg türbinden ısı kaybı olduğuna göre: a)kütlesel debiyi(kg/s) Buharın türbinden çıkış hızını(m/s) c)türbinin ürettiği gücü(kw) hesaplayınız Yunus Çengel Tabloları kullanılmıştır. Giriş: Çıkış: ( ) [ ] a) c)termodinamiğin. Kanundan sürekli akışlı bir türbin olduğu için dolayısıyla [ ( girenleri ve çıkanları yazarsak(otansiyel enerji yoktur.) )] [ ( ) ] ( ) [ ] Sayfa 4/3 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

5 S-6 (0 p) a) Bir ev, soğuk bir gecede 4 kw ısı kaybetmektedir. Bu evin ıstma yükünü karşılamak için dış hava sıcaklığı - C iken bu evi C de tutmada kullanılan Carnot ısı pompasının, 8 saatlik elektrik tüketimi kaç TL olur (0.3 TL/kWh)? Ayrıca bu ev aynı süre boyunca elektrikli ısıtıcı ile ısıtılsaydı elektrik tüketimi kaç TL olurdu? Gerçek bir split tip ısı pompası bu ev için saate kaç TL elektrik harcardı (ipucu: CO değerini tahmin ederek)? Bir buzdolabı satıcısı sattığı buzdolabının, 7 C bir ortamda çalışırken soğutulan kısmını -5 C de tutabildiğini iddia ediyor. Ayrıca bu koşullarda buzdolabının soğutma etkinlik katsayısının (CO) 0 olduğunu belirtiyor. Buzdolabı satıcısının bu iddiası doğru mudur?(doğruluğunu veya yanlışlığını ispat ediniz) Eğer buzdolabının soğutulan kısmından kw alınıyorsa, buzdolabının çalışması için gereken minimum kompresör gücünü hesaplayınız(kw). a) -Saatte 4kw enerji kaybı varsa 8 saatte 9W enerji kaybı olur. Isı pompası Carnot ısı pompası olduğu için Dolayısıyla bu ısı pompası yukardaki CO ile 84 kw enerji Sağlamak için ne kadar ihtiyaç duyar: - Elektrikli ısıtıcı ile ısıtılsaydı: 9kWh enerji ihtiyacı için - Gerçek bir splik klimanın CO si 3 civarındadır. Buradan yola çıkarak -Sorudan çıkarılacak diğer anlama göre: 8 Eğer Başarılar dileriz Bülent Yeşilata & Hüsamettin Bulut & M.Azmi Aktacir Sayfa 5/3 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız