HR. Ü. Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Arasınavı (20/04/2011). Süre: 90 dak. Adı ve Soyadı: No: İmza:

Transkript

1 HR. Ü. Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Arasınavı (20/04/2011). Süre: 90 dak. Adı ve Soyadı: No: İmza: Alınan Puanlar: Bonus... Sınav sonucu. Not: Verilmediği düşünülen değerler için mantıklı kabuller yapılabilir. Gözetmenlere soru sorulmayacaktır. S-1 1 m 3 sabit hacimli kapalı kapta başlangıçta -10 o C sıcaklık ve %50 kuruluk derecesinde R-134a soğutucu akışkanı bulunmaktadır. Bu kapa 50 o C teki bir kaynaktan ısı verilmekte ve basınç 0.6 MPa olmaktadır. Buna göre; a) R-134a nın entropisindeki değişimi, b) Kaynağın entropisindeki değişimi, c) Toplam entropideki değişimi, d) Bu işleminin entropinin artma prensibine uyup uymadığını belirleyiniz. V=1 m 3, T 1 =-10 C, I. Durum X=%50 R-134a Tablo A-11 den P 1 =200 kpa P 2 =0,6MPa ν f =0,75*10-3 m 3 /kg ν 1 = ν f + X*ν fg T k =50 C ν g =0,99*10-1 m 3 /kg ν 1 = 0,5051*10-1 m 3 /kg Q ν fg =0,98*10-1 m 3 /kg S f =0,155 kj/(kg*k) S 1 = S f + X*S fg S g =0,937 kj/(kg*k) S 1 =0,546 kj/(kg*k) S fg =0,782 kj/(kg*k) u f =38,4 kj/kg u 1 = u f + X*u fg u g =224,54 kj/kg u 1 =131,4 kj/kg u fg =186,14 kj/kg II. Durum ν 1 = ν 2 =0,5051*10-1 m 3 /kg ν 2 >v g@0,6mpa (0,5051*10-1 m 3 /kg>0,35*10-1 m 3 /kg) (Tablo A-13) Kızgın Buhar Tablo A-13 den T ν S u 110 C 0,4945*10-1 m 3 /kg 1,18 kj/(kg*k) 319,91 kj/kg ν 2 0,5051*10-1 m 3 /kg S 2 =?(İnterpolasyon) u 2 =? (İnterpolasyon) 120 C 0,5099*10-1 m 3 /kg 1,20 kj/(kg*k) 329,23 kj/kg S 2 =1,18+(1,20-1,18)*(0,5051-0,4945)/(0,5099-0,4945) S 2 =1,19 kj/(kg*k) u 2 =328,32 kj/kg a) S R-134a =S 2 -S 1 S R-134a =1,19-0,546 S R-134a =0,644 kj/(kg*k) entropi artışı b) S kaynak =-Q/T k Q=u 2 -u 1 Q=(328,32-131,4)kJ/kg Q=196,92kJ/kg S kaynak =-(196,92 kj/kg)/(50+273)k S kaynak =-0,609kJ/(kg*K) c) S toplam = m*( S R-134a + S kaynak ) m=v/ν 1 m=1m 3 /[(0,5051*10-1 )m 3 /kg m=19,79kg S toplam =19,79*(0,644-0,603) S toplam =0,801 kj/k d) S toplam >0 olduğu için entropi artış prensibine uyuyor. Sayfa 1/7 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

2 S-2 Su buharı adyabatik bir türbine 8 MPa, 500 o C ve 5 kg/s debiyle girmekte, 30 kpa basınca kadar genişlemektedir. Türbinin adyabatik (izentropik) verimi %90 dır. Buharın kinetik ve potansiyel enerji değişimini ihmal ederek, a) Türbin çıkışındaki buharın sıcaklığını, b) Türbinin gerçek gücünü c) Türbinin izentropik gücünü hesaplayınız. P 1 =8 MPa Tablo A-6 h 1 =3399,5 b)η T = ç ş ş T 1 =500 C S 1 =6,726 =5 289,27 0, ,3 2267,26 η, = 0,9,, 2380,5 P 2 =30 kpa S 2 =S 1 S 2 =6,726 Tablo A-5 ten a şıkkının cevabı T 2 =69,09 C S f =0,9441 S fg =6, ,27 X 2 = X 2 =0, ,5 2380,5 c) ,5 2267,26, 2624,6 2335,3 Sayfa 2/7 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

3 S-3 Buhar adyabatik bir türbine 25 MPa, 550 ºC girmekte ve 5 MPa, 325 ºC de çıkmaktadır. Kütlesel debi 70 kg/s ve çevre sıcaklığı 25 ºC olduğuna göre; a) Türbin gücünü, b) Türbinin izentropik verimini (adyabatik verimini), c) Türbinin 2. kanun verimini, d) Buharın türbin giriş ve çıkışındaki ekserjisini, e) Bu işlemdeki tersinmezliği hesaplayınız. (20 puan) P 1 =25MPa T 1 =550 C =70 a) 3339,2 W=? 3010,5 Tablo A-6 dan ,2 3010,5 3339,2 6,1816. Tablo A-6 da 300 ve 350 derecelerdeki h ve S değerleri için @ 2925,7 3069,3 2925,7 0,5 T 2 =325 C P 2 =5MPa b) η T = ç ş = ş İzentropik durum için olması gerekir 6,1816. değerini Tablo A-6 dan 5 MPa için hangi h( ) değerine denk ,4 3010,5 η T = η T =,, =0,76 η T=%76,, 6,3313. c)η II = ç ,2 3010, , ,7 η II = ,7 0,87 η II =% d) ψ 1 = ψ 1 = 1484,72 ψ 2 = ψ 2 = 1111,1 ç 26152, , Sayfa 3/7 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

4 S-4 13 o C sıcaklıkta tutulmak istenen bir soğutucudan saate 5400 kj değerinde ısı çekilmektedir. Çevre hava sıcaklığı 35 o C olup soğutucu kompresörünün çektiği güç 0.5 kw olduğuna göre; a) Soğutucunun çekebileceği en düşük güç miktarını, b) Tersinmezliği, c) Bu soğutucunun 2. yasa verimini hesaplayınız. T H =35 C T H =308K a) W min =W tersinir ve Q H W=0,5kW 13 1,5, b) ç 0,5 0,1154, c) ç Q L =5400 ç 1,5 0,5 3 T L =13 C T L =286K ,23 % Sayfa 4/7 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

5 S-5 İzentropik sıkıştırma oranı 16 olan bir ideal Diesel çevriminde sıkıştırma başlangıcında hava 27 o C ve basınç 0.1 MPa dır. Çevrim başına verilen ısı 1800 kj/kg ise; a) Çevrimin P-V ve T-s diyagramını çiziniz. b) Çevrimin her noktasındaki sıcaklık ve basınç değerlerini, c) Yapılan işi, d) Çevrimin ısıl verimini hesaplayınız. ( Hava için k=1.4, Cv= kj/kgk) a) P Q G T Q Ç V b) 1- noktası için noktası için ,, , 3-noktası için , ,43 S, 4-noktası için,? ,, c) ş 0, , d), = ,57 % BONU S Termodinamiğin I. Kanunu ve entropi tanımından yararlanarak; ideal gazlarda sistemin entropi değişiminin hesaplanmasında kullanılan aşağıdaki denklemleri türetiniz? T2 V2 ssis = s2 s1 = cv ln + R ln, T1 V1 V2 P2 ssis = s2 s1 = cp ln + cv ln V1 P1 T2 P2 ssis = s2 s1 = cp ln R ln T1 P1 Sayfa 5/7 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

6 Sayfa 6/7 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız

7 Başarılar dileriz Bülent Yeşilata & Hüsamettin Bulut & M.Azmi Aktacir Sayfa 7/7 Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız