MAK TERMODİNAMİK (CRN: 20662, 20664, 20667, 20669)

Transkript

1 MA - ERMODİNAMİ (CRN: 066, 066, 0667, 0669) BAHAR YARIYILI - ARA SINAV Soru -) Şekilde örülen yalıtılmış piton-ilindir düzeneğinin vanaı piton en üt konumda iken aılmakta (V0 m ) ve acim 000 m olana kadar ilindire bir boruda akan MPa baıncında doymuş buar irmektedir Vana bu noktada kapatılmaktadır Bu konumda ilindir iinde MPa baıncında doymuş buar olduğu kabul edilebilir Buar daa onra terinir bir biimde 00 kpa baınca enişlemektedir (a) Son aldeki kuruluk dereceini ve acmi, (b) yapılan toplam işi eaplayınız MPa Doymuş u buarı Soru -) Yalıtılmış yatay bir ilindir erbet areket edebilen fakat ızdırmaz olan bir pitonla iki bölmeye ayrılmıştır Başlanıta pitonun bir tarafında 500 kpa baın ve 80 C ıcaklıkta m azot azı, diğer tarafında ie 500 kpa baın ve 5 C ıcaklıkta m elyum azı bulunmaktadır Daa onra piton aracılığıyla olan ıı eişi onucu ilindir iinde ııl dene kurulmaktadır Oda ıcaklığında abit özül ıılar kabul ederek, (a) on alde ilindir iindeki dene ıcaklığını, (b) on alde ilindir iindeki dene baıncını, (c) bu al değişimi ıraında entropi ini eaplayınız Soru -) Bir alışveriş merkezi i ıcaklığı 97 değerinde tutulmak R 00 iteniyor değerinde olan evre 8 kw 600 kw ortamdan bu merkeze birim zamanda een ıı enerjii (ıı kazancı) 80 kw W & W & 97 9 kw olup ierde inanlardan birim zamanda IM L 97 üretilen ıı miktarı da 8 kw dır Ayrıca W & merkezin iinde bulunan ve elektrikle Alışveriş merkezi alışan makina ve ciazların kullandığı elektrik enerjii 9 kw tır deki evre ile 00 ıcaklığındaki ıcak ıı kaynağı araında alışan bir makina ile 80 kw em merkezin elektrik itiyacı em de oğutma makinaını alıştırmak iin erekli iş elde edilmek iteniyor Iı makinaı ıı kaynağından 600 kw ıı o ÇEVRE ekmektedir (a) Soğutma makinaından evreye 560 kw ıı atılabilmei mümkün müdür? ap yaparak öteriniz (b) Iı makinaının ııl verimi %55 ie W &, W &,,, ve oğutma makineinin etkinlik katayıı (oğutma teir katayıı) ile bütün itemin etkinliğini (iyilik dereceini) eaplayınız Soru -) Bir karışma odaına 00 kpa baın ve 0 C ıcaklıkta, 08 k/ debiyle iren u, burada 00 kpa baın ve ıcaklığındaki kızın u buarıyla karıştırılmaktadır arışım, karışma odaından 00 kpa baın ve 70 C ıcaklıkta, 6 k/ debiyle ıkmaktadır Akış üreklidir 5 C ıcaklıktaki evreye 0 kj/dakika ıı eişi olmaktadır (a) arışma odaına iren kızın u buarının ıcaklığını bulunuz (b) Entropi ini (veya toplam entropi değişimini) eaplayınız P 00 kpa 0 C m 08 k/ Süre : 0 dakika Der notları ve kitaplar kapalıdır Sınavda kullanılacak ablolar ize verilecektir A boyutunda bir formül kağıdı kullanılabilir Formül kağıdında konu anlatımı ve problem özümü bulunamaz B A Ş A R I L A R P 00 kpa? m? ARIŞMA ODASI 00 kpa 0 kj/dakika P 00 kpa 70 C m 6 k/

2 Soru -) Şekilde örülen yalıtılmış piton-ilindir düzeneğinin vanaı piton en üt konumda iken aılmakta (V0 m ) ve acim 000 m olana kadar ilindire bir boruda akan MPa baıncında doymuş buar irmektedir Vana bu noktada kapatılmaktadır Bu konumda ilindir iinde MPa baıncında doymuş buar olduğu kabul edilebilir Buar daa onra terinir bir biimde 00 kpa baınca enişlemektedir (a) Son aldeki kuruluk dereceini ve acmi, (b) yapılan toplam işi eaplayınız MPa Doymuş u buarı Problemi iki aşamada inceleyelim Doldurma (-, DADA), Genişleme (- apalı item) (a) Doldurma, Sitem : Silindirin ii (DADA, ke ~ pe ~ 0) İlk al : m 0 k, V 0 m v 0 9 m / k, u 58 6 kj / k Ara al : P 000 kpa, x 0, V 000 m V 000 m k v 09 Giriş ali : P i MPa, x i 0, i 778 kj/k 0 ütlenin korunumu: ( m m ) m m m m 0 k Enerjinin orunumu: Q W + m m u 0 k k i i mu W k ( ) kj Genişleme (apalı item, m 0009 k buar) k i e i 009 v 0 9 m / k, u 58 6 kj / k, kj / k Ara al : P 000 kpa, x 0, V 000 m Son al : P 00 kpa q İkinci yaa : + x f f v v f + xv f ( ) 0 56 m V 0 m mv u u f + xu f kJ / k Birinci yaa: Q W m u u W m u ( ) ( u ) ( ) 966 kj / k (b) Wtoplam Wk + W kj

3 Soru -) Yalıtılmış yatay bir ilindir erbet areket edebilen fakat ızdırmaz olan bir pitonla iki bölmeye ayrılmıştır Başlanıta pitonun bir tarafında 500 kpa baın ve 80 C ıcaklıkta m azot azı, diğer tarafında ie 500 kpa baın ve 5 C ıcaklıkta m elyum azı bulunmaktadır Daa onra piton aracılığıyla olan ıı eişi onucu ilindir iinde ııl dene kurulmaktadır Oda ıcaklığında abit özül ıılar kabul ederek, (a) on alde ilindir iindeki dene ıcaklığını, (b) on alde ilindir iindeki dene baıncını, (c) bu al değişimi ıraında entropi ini eaplayınız (a) Azot ve elyum mükemmel az kabul edilir PV (500)() mn 77 k R (0968)(5) N PV (500)() m 0808 k R (0769)(98) apalı Sitem: ilindir iindeki toplam kütle Q W U Q W 0 U 0 ( U) + ( U) 0 (b) (c) N [ mc ] [ mc ] Özül ıılar abit olduğundan ( ) + ( ) 0 v N v (77)(07)( 80)+(0808)(56)( 5)0 57 C m m Ntop NN + N 07 kmol + + M N M 8 NtopRu (07)(8)(0) P 506 kpa V top P SN m ln ln Cp R P N ln 0968ln 06 kj/ P S m Cp ln Rln P ln 0769ln 095 kj/ S S + S kj/ i N Qevre Sevre Silindir yalıtılmış olduğundan Q evre 0 S evre 0 evre S S + S 00 kj/ i evre

4 Soru -) Bir alışveriş merkezi i ıcaklığı 97 değerinde tutulmak R 00 iteniyor değerinde olan evre 8 kw 600 kw ortamdan bu merkeze birim zamanda een ıı enerjii (ıı kazancı) 80 kw W & W & 97 9 kw olup ierde inanlardan birim zamanda IM L 97 üretilen ıı miktarı da 8 kw dır Ayrıca W & merkezin iinde bulunan ve elektrikle Alışveriş merkezi alışan makina ve ciazların kullandığı elektrik enerjii 9 kw tır deki evre ile 00 ıcaklığındaki ıcak ıı kaynağı araında alışan bir makina ile 80 kw em merkezin elektrik itiyacı em de oğutma makinaını alıştırmak iin erekli iş elde edilmek iteniyor Iı makinaı ıı kaynağından 600 kw ıı ekmektedir o ÇEVRE (a) Soğutma makinaından evreye 560 kw ıı atılabilmei mümkün müdür? ap yaparak öteriniz (b) Iı makinaının ııl verimi %55 ie W &, W &,,, ve oğutma makinaının etkinlik katayıı (oğutma teir katayıı) ile bütün itemin etkinliğini (iyilik dereceini) eaplayınız (a) ontrol bölei olarak alışveriş merkezi ve oğutma makinaını özönüne alırak termodinamiğin yaaı W & W & W ıı makinaı verimi η W& 7 t olmaı erekir Diğer taraftan Carnot ıı makinaı verimi o ηc ηt,tr 07 olduğu bulunur ki ıı makinaı verimi bu değeri eemez R 00 Dolayııyla 560 kw değerinde OLAMAZ (b) Iı makinaı verimi 055 olduğuna öre W & η kw W & kw W& W& W & kw Alışveriş merkezi iin yaa W& kw W& kw Q 80 Soğutma makinaı iin COP & 0 W& 8 diğer taraftan terinir Carnot oğutma makinaı iin L 97 oğutma teir katayıı COP,tr COP C 9 8 o L 97 olduğuna öre bulunan oğutma makinaı COP i 0 olabilir Bütün itemin etkenliği amacımız W& e İD arcadığımız 600

5 Soru -) Bir karışma odaına 00 kpa baın ve 0 C ıcaklıkta, 08 k/ debiyle iren u, burada 00 kpa baın ve ıcaklığındaki kızın u buarıyla karıştırılmaktadır arışım, karışma odaından 00 kpa baın ve 70 C ıcaklıkta, 6 k/ debiyle ıkmaktadır Akış üreklidir 5 C ıcaklıktaki evreye 0 kj/dakika ıı eişi olmaktadır (a) arışma odaına iren kızın u buarının ıcaklığını bulunuz (b) Entropi ini (veya toplam entropi değişimini) eaplayınız (a) Aık item : arışma Odaı (SASA) Giriş alleri : P 00 kpa, 0 C P 00 kpa,? Çıkış ali : P 00 kpa, 70 C ütlenin korunumu : m & & m P 00 kpa 0 C m 08 k/ P 00 kpa? m? ARIŞMA ODASI 00 kpa 0 kj/dakika P 00 kpa 70 C m 6 k/ + 0kJ / dakika 7 kw W & 0 PE ve E değişimleri imal edilebilir k / 0 Enerjinin orunumu : W& P 00 kpa o f 0 C P 00 kpa o f 70 C,0C,70C 896 kj / k, 998 kj / k, f,0c f,70c ( 7) 06 P 00 kpa 75kJ / k o 00 C, 80 kj / k 0966 kj / k 0959 kj / k 75kJ / k (b) Entropi retimi ev + ev ev 050kW / ev ( 7)