MAK 311 ISI GEÇİŞİ YARIYIL SONU SINAVI

Transkript

1 MK ISI GEÇİŞİ YIYIL SONU SINVI.0.00 Sru (5p Kalınlığı m, yükseklğ 0.5 m ve genşlğ m lan metalk düzlemsel elektrkl br panel ısıtıının güü 750 W lup br tarafına ısı letm katsayısı 0.0 W/mK, kalınlığı m lan br yalıtım levası yapıştırııştır. Isıtıının dğer yüzü 0 sıaklığındak rtamla temastadır. Isıtııda üretlen ısının % 5 yalıtım levasına geçmekte, % 85 se ünfrm yüzey ısı akısı ( le dğal taşınımla rtama geçmektedr. Isıtıının etkn ısı letm katsayısı 0 W/mK lduğuna göre : a Panel ısıtıının yüzeyndek ısı taşınım katsayısını b Panel ısıtıının yüzey sıaklığını Yalıtım levasının sl yüzey sıaklığını esaplayınız. Hava : k 0.0 W/mK, υ x0 m /s, Pr 0.7, β0.007 K - Nu 0.57( Gr Pr 0. x Gr Sru (0p Çapı m lan uzun bakır çubuklar, ç yüzeynde elektrkl drenç ısıtıısı bulunan 6 m uzunluğundak sdrk br fırın çersnden geçrek suretyle 0 sıaklıktan 600 sıaklığa kadar ısıtıak stenmektedr. Fırın ç yüzeynden çubuk yüzeyne 0000 W/m net ısı akısı le ısı ışınımı geektedr. Çubuk yğunluğu 8900 kg/m, özgül ısısı 85 /kgk lduğuna göre, ısıtma çn çubuk ızı ne alıdır. (Bakır çubuğun er ang br anda radyal yönde sıaklığının değşmedğ kabul edleblr. Sru (0p Eş eksenl ç çe k brulu ters akışlı br ısı değştrsnde, er k akışkan da sudur. Bu ısı değştrsnde sıak su çtek bruya 0000 kg/ deb ve 90 sıaklıkta, sğuk su se k bru arasındak alkasal kanala 0000 kg/ deb ve 0 sıaklıkta grmektedr. Isı değştrsnn etkenlğ %60 dır. (a sğuk suyun çıkış sıaklığını bulun. (b Lgartmk sıaklığı ve U değern esaplayın. ( Bru malzemesnn ısı letm katsayısı 0 W/mK et kalınlığı mm ç çapı 5 m dr. Dış brunun ç çapı0 m dr. Buna göre bru uzunluğunu esaplayın..8 / Bru çndek akış çn : Lamner Nu.66, ürbülanslı Nu 0.0(e 0 (Pr Suyun özelkler: k0.65 W/mK, µ89x0-6 kg/s-m, Pr.5, ρ 980 kg/m p.85 k/kgk, Sru (5p Şeklde gösterlen dk üçgen kestl uzun kanalın dk ve yatay kenarı sırasıyla 0. m ve 0. m uzunluğundadır. Dk kenarın yayma katsayısı 0. ve sıaklığı 50 K dr. Uzun kenar sya sm lup sıaklığı 00 K dr. Yatay yüzey yayma ranı 0.8 lup bu yüzey yalıtıış yüzey kabul edleblr. F 0.5 alarak, a Kanalın elektrk devre benzetmn çznz, drençler ve ptansyeller şekl üzernde gösternz. b Dk kenara kanalın brm uzunluğu başına ışınımla geçen ısıyı esaplayınız. Yalıtıış yüzey sıaklığını bulunuz. d Kanalın uzun kenarı kaldırılıp ve 00 K sıaklığında atmsferk rtama maruz kalırsa, dk kenara kanalın brm uzunluğu başına ışınımla geçen ısı mktarında br değşklk lur mu? σ 5.67x0 W/m K Süre : 0 Dakka Başarılar

2 Sru Kalınlığı m, yükseklğ 0.5 m ve genşlğ m lan metalk düzlemsel elektrkl br panel ısıtıının güü 750 W lup br tarafına ısı letm katsayısı 0.0 W/mK, kalınlığı m lan br yalıtım levası yapıştırııştır. Isıtıının dğer yüzü 0 sıaklığındak rtamla temastadır. Isıtııda üretlen ısının % 5 yalıtım levasına geçmekte, % 85 se ünfrm yüzey ısı akısı ( le dğal taşınımla rtama geçmektedr. Isıtıının etkn ısı letm katsayısı 0 W/mK lduğuna göre : a Panel ısıtıının yüzeyndek ısı taşınım katsayısını b Panel ısıtıının yüzey sıaklığını Yalıtım levasının sl yüzey sıaklığını esaplayınız. Hava : k 0.0 W/mK, υ x0 m /s, Pr 0.7, β0.007 K - Nu 0.57( Gr Pr 0. x Gr Çözüm: a 0.85q 0.85x W/m 0.5 x H 9.8x0.007x75 x(0.5 0 Gr.68x0 0.0x x0 ( ( ( Nu 0.57 Gr Pr x0 x k 0.0 Nu ( W/m.K H b ( q q 750 q& W/m d q& V L 0.5xx0.0 0 d q& x, q& k x x d d x 0.0 k dx dx k 0 d q& x 7.5 ( x (0.0.5( x x.5x x x x 0.0 (0.0.5( x 0.5q 0.5x750 x 0 x 0.0, 5W/m 0.5 x d d 5 5 x 0.0 k dx 0.0 x ( x 0 5.

3 Sru Çapı m lan uzun bakır çubuklar, ç yüzeynde elektrkl drenç ısıtıısı bulunan 6 m uzunluğundak sdrk br fırın çersnden geçrek suretyle 0 sıaklıktan 600 sıaklığa kadar ısıtıak stenmektedr. Fırın ç yüzeynden çubuk yüzeyne 0000 W/m net ısı akısı le ısı ışınımı geektedr. Çubuk yğunluğu 8900 kg/m, özgül ısısı 85 /kgk lduğuna göre, ısıtma çn çubuk ızı ne alıdır. Bakır çubuğun er ang br anda radyal yönde sıaklığının değşmedğ kabul edleblr. Çözüm: Enerj denges d m d ( ρ L ( πdl D d ( ρπ L ( π DL d ρd t ρd x t x85x0.0 t 8.8 s x 6 V 0.07 m / s. m / dak t 8.8

4 Sru Eş eksenl ç çe k brulu ters akışlı br ısı değştrsnde, er k akışkan da sudur. Bu ısı değştrsnde sıak su çtek bruya 0000 kg/ deb ve 90 sıaklıkta, sğuk su se k bru arasındak alkasal kanala 0000 kg/ deb ve 0 sıaklıkta grmektedr. Isı değştrsnn etkenlğ %60 dır. (a sğuk suyun çıkış sıaklığını bulun. (b Lgartmk sıaklığı ve U değern esaplayın. ( Bru malzemesnn ısı letm katsayısı 0 W/mK et kalınlığı mm ç çapı 5 m dr. Dış brunun ç çapı0 m dr. Buna göre bru uzunluğunu esaplayın..8 / Bru çndek akış çn : Lamner Nu.66, ürbülanslı Nu 0.0(e 0 (Pr Suyun özelkler: k0.65 W/mK, µ89x0-6 kg/s-m, Pr.5, ρ 980 kg/m p.85 k/kgk, Çözüm: (a ( m& (, ε ( m & ( mn, (0000(, (0000(90 0,, q ( m & (, ( m & (,,, 90 ( 0 (, (, (90 ( 0 (, 90 ( 0.89,,,, q & U ( m (,,, U q ( m & (,, (0000 / 600(85( W / K.89 İç bru çnde akış (sıak akışkan Ud m& (0000 / / e 65., Nu 0.0(65. ( υ πdµ π (0.05(89 0 k 0.65 Nu W m K d 0.05 / Halkasal kest çnde akış π ( D d / D D d mm P π ( D d UD m& (0000 / 600 e , υ π ( D d µ π ( ( k 0.65 Nu 0.0(990.8 (.5 / 0.68, Nu W / m K D 0.06 U πr L U L π r ( r / r πk L πr L k b r r r b πl r r k r b r 0.07 (7 / m π

5 Sru (?? Puan Şeklde gösterlen dk üçgen kestl uzun kanalın dk ve yatay kenarı sırasıyla 0. m ve 0. m uzunluğundadır. Dk kenarın yayma katsayısı 0. ve sıaklığı 50 K dr. Uzun kenar sya sm lup sıaklığı 00 K dr. Yatay yüzey yayma ranı 0.8 lup bu yüzey yalıtıış yüzey kabul edleblr. F 0.5 alarak, e Kanalın elektrk devre benzetmn çznz, drençler ve ptansyeller şekl üzernde gösternz. f Dk kenara kanalın brm uzunluğu başına ışınımla geçen ısıyı esaplayınız. g Yalıtıış yüzey sıaklığını bulunuz. Kanalın uzun kenarı kaldırılıp ve 00 K sıaklığında atmsferk rtama maruz kalırsa, dk kenara kanalın brm uzunluğu başına ışınımla geçen ısı mktarında br değşklk lur mu? σ 5.67x0 W/m.K Çözüm: a F F F 0.5 / 0. F F F (/ /, F F F (/ / F F F (/ / 5, F F F (/ 5 / [Nt: yrıa F F, F F, F F, F F, F F, F F şekde yazılablen 6 adet denklemden F ( / ( / lduğu bulunur ve F, F, F, F, F, F şekdek 6 bmeyen esaplanablrd.] ε 0. 5 ε 0.(0.x 0 F (0. (/ 0 /. F (0. (/ 5 F (0. ( / 0 (0 / 0 / es Eb Eb σ ( b q W / m 95/ q ( Eb / Eb q ( W / m ( /, Eb ( / ( (00 (/ ( W / m (/ Eb / σ d Uzun kenarın sıaklığı atmsfer sıaklığı le aynı lduğundan, ayrıa, uzun kenar atmsfer gb sya sm lduğundan, uzun kenarın varlığı veya ykluğu prblemde er ang br sayısal snuu değştrmez.