EGE ÜNİVERSİTESİ

EGE ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ-MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
2007-2008 BAHAR DÖNEMİ-MK312 ISI TRANSFERİ II (2+2) DERSİ
KISA SINAV 01
Sınav Tarihi
Sınavın Başlama ve Bitiş Saati
12.03.2008
16:30-17:15
Adınızı ve soyadınızı yan tarafa
yazınız.
Öğrenci numaranızı yan tarafa
yazınız.
ITII_2008B_Q1 [HT-p.281-PSG]
Soru: Atmosfer basıncının 1.013 bar olduğu bir yerde, 1 L (litre) hacmindeki sıkıştırılmış
= 3 kW
sıvı su, bir tencere içinde bir elektrikli ısıtıcı ile kaynatılmaktadır. Isıtıcının gücü Q
ve silindirik ısıtıcının çapı 0.3 m değerindedir.
a-Sıkıştırılmış sıvı suyun başlangıç sıcaklığı 20°C ise, suyun kaynamaya başlaması için
geçmesi gereken süreyi [s] olarak hesaplayınız. Isı girişinin %30 kadarının çevreye ısı kaybı
olarak geçtiğini dikkate alınız.
b-Suyun kaynamaya başladığı andaki tencerenin dip sıcaklığını [K] olarak hesaplayınız. [0.5
bar ile 20 bar aralığı için geliştirilen h = 1.95(q ) 0.72 (P) 0.24 (Wm-2K-1) eşitliği kullanılabilir.
Eşitlikte yer alan q , (Wm-2) ve P, (bar) birimindedir].
c-Suyun kaynamaya başladığı noktadan tamamen buharlaştığı noktaya gelinceye kadar
geçmesi gereken süreyi [s] olarak hesaplayınız.
d-En fazla ısı akısı akımını [W/m²] olarak hesaplayınız.
Çözüm:
= 3 kW , 1 L = 1.10-3 m³
Verilenler: 1.013 bar için Tdoyma = 100°C, Tbaşlangıç = 20°C, Q
Film kaynaması hariç, diğer kaynama türlerinde özelikler doyma sıcaklığında alınır.
100°C sıcaklıktaki doymuş sıvı suyun özelikleri:
ρsıvı = 957.9 kg / m³, c p,sıvı = 4217 J /(kgK) ⎪⎫
⎬ Tablo A − 9, Sayfa :854
ρbuhar = 0.5978 kg / m³, h fg = 2257 kJ / kg ⎪⎭
σ = 0.0589 N / m} Tablo 10 − 1, Sayfa : 568
a) Suyun kaynama noktasına gelinceye sahip olması gereken enerji miktarı hesabı:
Q = mcp,sıvı (Tdoyma − Tbaşlangıç ) = ρsıvı Vcp,sıvı (Tdoyma − Tbaşlangıç )
= (957.9 kgm −3 )(1.10−3 m³)(4.217 kJkg −1K −1 )(100 − 20)K
= 323.12 kJ
− 0.3Q)t
=Q
Isı girişinin %30 kadarı çevreye ısı kaybı olarak geçiyor: (Q
Suyun kaynamaya başlaması için geçmesi gereken süre:
= 323.12 kJ / [ (0.7)(3 kW)] = 153.87 s
t = Q /(0.7Q)
b) Isı akısı : q = [(0.7)(3 kW)] /[(π / 4)(0.3)²] = 2.971.104 W / m²
Isı taşınım katsayısı : h = 1.95(2.971.104 Wm −2 )0.72 (1.013)0.24 = 3250 W /(m²K)
1
EGE ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ-MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
2007-2008 BAHAR DÖNEMİ-MK312 ISI TRANSFERİ II (2+2) DERSİ
KISA SINAV 01
Çözüm (Devam):
Isı taşınımı : q = h∆Tsu ⇒ Sıcaklık farkı : ∆T = (2.971.14 Wm −2 ) /(3250 Wm −2 K −1 ) = 9.1°C
Tencerenin dip sıcaklığı:
Tdip = Tdoyma + ∆T = 100 + 9.1 = 109.1°C, Tdip = 109.1 + 273.15 = 382.25 K
c) Suyun tamamen buharlaşması için gerekli enerji miktarı:
Q = ρsıvı Vh fg = (957.9 kgm −3 )(1.10−3 m³)(2257 kJkg −1 ) = 2161.98 kJ
Suyun tamamen buharlaşması için geçmesi gereken süre:
= 2161.98 kJ / [ (0.7)(3 kW)] = 1029.5 s
t = Q /(0.7Q)
d) En fazla ısı akısı akımı:
1/ 4
q en fazla
⎡ σg(ρsıvı − ρbuhar ) ⎤
= 0.15h fg ρbuhar ⎢
⎥
ρ2buhar
⎣
⎦
1/ 4
⎡ (0.0589 Nm −1 )(9.81 ms −2 )(957.9 − 0.5978)kgm −3 ⎤
= 0.15(2257000 Jkg )(0.5978 kgm ) ⎢
⎥
(0.5978 kgm −3 )²
⎣
⎦
= 1269431.04 W / m²
−1
−3
Dr.Hüseyin GÜNERHAN
Termodinamik Anabilim Dalı Öğretim Üyesi
Temmuz 2008
2