3. Versiyon Kitapta 5. Bölüm, 7. Versiyon Kitapta 6. Bölüm, soruları Soru 5-26 Buharlı bir güç santralinin kazanında aracı akışkana 280 GJ/saat ısı geçişi olmaktadır. Borularda ve diğer elemanlarda buhardan çevre havaya yaklaşık 8 GJ/saat ısı geçişi olduğu bilinmektedir. Yoğuşturucuda soğutma suyuna geçen ısı ise 45 GJ/saat olduğuna göre santralin (a) gücünü, (b) ısıl verimini hesaplayın. ÇÖZÜM: 5-26 (a) he total heat rejected by this power plant is 45 8 53 GJ / h hen the power output of the plant becomes W 280 53 27 GJ / h 35.3 MW, out Furnace E 280GJ / h (b) he thermal efficiency of the plant is determined from its definition, th W, out GJ h 27 / GJ / h 0. 454 280 45.4% sink
Soru 5-27. 90 kw gücündeki bir otomobil motorunun ısıl verimi yüzde 28 dir. 44000 kj/kg ısıl değeri olan bir yakıt kullanan bu motorun, birim zamandaki yakıt tüketimini hesaplayın. sıc W 90 0.28, kw sıc 32. 43 0.28 sıı sog W Isıl değeri 44000 kj/kg olan yakıt kullanılıyor. Bu sebeple 44000 sıc m yakıt sıc ı elde etmek için Birim zamandaki yakıt sarfiyatı ise m 32.43 7. 44000 yakıt 3 bulunur. g/s
Soru 5-28. 50 MW gücünde bir buharlı güç santrali saatte 60 ton kömür tüketmektedir. Kömürün ısıl değeri 30000 kj/kg olduğuna göre santralin ısıl verimini hesaplayın. Soru 5-29. Bir otomobil motoru saatte 20 litre yakıt tüketmekte ve tekerleklere 60 kw güç iletmektedir. Yakıtın ısıl değeri 44000 kj/kg ve yoğunluğu 0.8 g/cm 3 olduğuna göre bu motorun ısıl verimini hesaplayın. Soru 5-4. değeri.8 olan bir ev buzdolabı, soğutulan ortamdan dakikada 90 kj ısı çekmektedir. (a) buzdolabının elektrik tüketimini (b) mutfağa olan ısı geçişini hesaplayın. Mutfak sıc W W SM. 8 90.8 50 soğ W 50 kj/dak 0. 833 60 kw sog Soğutulan Ortam W 40 50 90 40 kj/dak 2. 60 sıc soğ 333 kw Soru 5-42. Bir klima cihazı 6 kw elektrik gücü tüketirken evin iç ortamından dakikada 750 kj ısı çekmektedir. (a) Bu cihazın etkinlik katsayısını (b) dış ortama birim zamanda verdiği ısıyı hesaplayın. Soru 5-42. Elektrikli ısıtma sisteminin kullanıldığı bir ev Mart ayı süresince 200 kwh enerji kullanmıştır. Eğer bu ev değeri 2.4 olan bir ısı pompası ile ısıtılmış olsaydı, evsahibi ne kadar para arttırabilirdi. Elektriğin fiyatını 8.5 para/kwh olarak alın.
Soru 5-76 Güç üretiminin ilginç yollarından biri de yeraltında doğal olarak bulunan sıcak sudan, diğer adıyla jeotermal enerjiden yararlanmaktır. Çevre sıcaklığının 20 C olduğu bir bölgede, 40 C sıcaklıktaki bir su kaynağı bulunmuştur. Bu bölgede kurulacak jeotermal bir güç santralinin sahip olabileceği en yüksek verimi hesaplayın. 5-76 he highest thermal efficiency a heat engine operating between two specified temperature limits can have is the Carnot efficiency, which is determined from 293K 43K th, max th, C 0.29 Soru 5-92. Bir ikkimlendirme sistemi dışarıda sıcaklık 33 C iken, bir evin içini 22 C sıcaklıkta tutmaktadır. Evin duvarları ve pencerelerinden olan ısı kazancı dakikada 600 kj dür. Evin içindeki insanların ve elektrikli cihazların yaydığı ısı ise dakikada 20 kj dür. Bu iklimlendirme sistemini çalıştırmak için gerekli en az gücü hesaplayın.
Soru 5-98. Bir Carnot ısı pompası kışın bir evi ısıtmak ve iç sıcaklığını 20 C sıcaklıkta tutmak için kullanılmaktadır. Dış sıcaklığın 2 C olduğu bir günde evin ısı kayıpları yaklaşık 82000 kj/saat olarak belirlenmiştir. Eğer ısı pompası çalışırken şebekeden 8 kw güç çekiyorsa (a) belirtilen günde ısı pompasının kaç saat çalıştığını (b) elektrik fiyatı 8.5 para/kwh olduğunu kabul ederek o günkü ısıtma giderini (c) doğrudan elektrikli ısıtıcılar kullanılsaydı ısıtma giderinin ne olacağını hesaplayın. Ev için termodinamiğin. Yasası Ev, sıc=20 C sıc kayıp Çevre, o=2 C W sog ersinir Isı Pompası Ev iç hava sıcaklığı 20 C de sabit kaldığı için evin iç enerji değişimi sıfır olacağına göre du dt W 0 Ev için iş sıfırdır. Bu durumda eve olan ısı geçişi 0 sıı 0, 82000 kj saat bulunur. Bir gündeki ısı ihtiyacı ise kayıa sıı kayıa / 82000 24 968000 kj ersinir ısı pompası için (Carnot ısı pompası) 20 273 IP, C 6.278, aynı zamanda IP 6. 278 20 2 W sog Isı pompası çalıştığı zaman birim zamanda eve verebileceği ısı miktarı W 86.278 30. kw olduğuna göre bir gündeki gerekli 968000 kj IP 222 ısıyı verebilmesi için 968000 t, t 52.63 s 25.877 dak 4.98 saat 30.222 süre çalışması gerekir. Bu durumda bir günde harcanacak elektrik W W t 8 4.98 33. Buradan harcanacak para 584 kwh Gider W 8.5 33.5848.5 285. 46 para Not: doğrudan elektrikli ısıtıcı hesabı öğrenciye bırakılmıştır.
Soru 5-3 Bir Carnot ısı makinası 750 K sıcaklıktaki bir ortamdan ısı almakta ve 300 K sıcaklıktaki çevreye ısı vermektedir. Isı makinasının ürettiği gücün tümü bir soğutma makinasını çalıştırmak için kullanılmaktadır. Soğutma makinası -5 C sıcaklıktaki bir ortamdan dakikada 400 kj ısı çekmekte ve 300 K sıcaklıktaki çevreye ısı vermektedir. (a) ısı makinasına yüksek sıcaklıktaki ısıl enerji depeosundan olan ısı geçişini (b) çevreye her iki makinadan olan toplam ısı geçişini hesaplayın. 5-3 (a) he coefficient of performance of the Carnot refrigerator is /, C 300K / 258K hen power input to the refrigerator becomes W 400kJ 65., 6.4 kj in, C which is equal to the power output of the heat engine, W, out he thermal efficiency of the Carnot heat engine is determined from 300K 750K th, C 0.60 hen the rate of heat input to this heat engine is determined from the definition of thermal efficiency to be W, 65.kJ out, E 08.5kJ/min 0.60 th, E (b) he total rate of heat rejection to the ambient air is the sum of the heat rejected by the heat engine (, E ) and the heat discarded by the refrigerator ( and, E, Ambient, E, W W, in, out, ),. 6.4 08.5 65. 43.4kJ 400 65. 465.kJ 43.4 465. 508.5kJ/min, E, 750 K E, E, E 300 K -5C 400 kj/min,
Soru 5-5 Çözüm : 5-5 he coefficient of performance of the cycle is and / W in 293/ 263 8.77 8.772kJ 05.2kJ hen the amount of refrigerant which vaporizes during heat absorption is mh fg@ 0 C 05.2kJ m 0.673kg 56.3kJ / kg 20C -0C 4 3 2 v since the enthalpy of vaporization h fg at a given or P represents the amount of heat transfer per unit mass as a substance is converted from saturated liquid to saturated vapor at that or P. herefore, the fraction of mass which vaporized during heat addition process is 0.8kg 0.84 or 84.% 0.673kg he pressure at the end of the heat rejection process is P 4 P sat @20 C 0.5673MPa