Ondokuz Mayıs Üniversitesi 1 Mart 2015 Kimya Mühendisliği

Ondokuz Mayıs Üniversitesi
1 Mart 2015
Kimya Mühendisliği Bölümü
KMB-204 Akışkanlar Mekaniği
Berker Fıçıcılar
Problem Set -1
(Ödev Teslim Tarihi: 9 Mart 2015)
Problem setinden rastgele seçtiğiniz 5 soruyu ödev olarak teslim ediniz!
P1) Su boru hattı ve yağ boru hattı aşağıdaki manometre sistemi ile birbirine bağlanmıştır. Manometre
üzerindeki bilgileri kullanarak iki boru hattı arasındaki basınç farkı kaç atmosferdir? (Yağın
yoğunluğu : 0,84 g/cm3 olarak alınabilir)
P2) Kapalı bir tank (aşağıdaki şekil) sıkıştırılmış hava ve yağ içermektedir. U-tüp civa manometresi
aşağıdaki gibi tanka bağlanmıştır. Sütun yükseklikleri h1= 36 in. , h2= 6 in. ve h3= 9 in. olarak
ölçülmüştür. Gösterge basıncının kaç psi olduğunu hesaplayınız. Civa yerine su olsaydı manometrenin
açık ucundaki h3 yüksekliğinin kaç ft olması gerekirdi? (Yağın özgül ağırlığı 0.9 olarak alınabilir)
P3) Bir dağ gölünde ortalama sıcaklık 10 oC olarak ölçülmüştür. Gölde en derin noktanın yüzeye
uzaklığı 40 m olup barometrik basınç 598 mmHg olarak kaydedilmiştir. Gölün en derin noktasındaki
mutlak basıncı pascal ve atm olarak hesaplayınız.
P4) Borulardaki hacimsel akış hızı, Q, boruya akış ağzı (flow nozzle, aşağıdaki şekil) bağlanarak
ölçülebilir. Yerleştirilen akış ağzı Pa-Pb basınç farkı oluşturur ve hacimsel akış hızı bağıntısı aşağıda
verilmiştir.
Yukarıdaki bağıntıda verilen K sabiti boru ve akış ağzı boyutuna göre değişmektedir. Borudaki basınç
farkı çoğu zaman U-tüp manometre ile ölçülmektedir.
a) Pa-Pb basınç farkını akışkan yoğunlukları ve şekilde verilen yükseklikler cinsinden ifade eden bir
denklem türetiniz.
b) Akışkan 1'in özgül ağırlığı 9,80 kN/m 3, akışkan 2'nin özgül ağırlığı 15,6 kN/m 3 ve h1=1,0 m ve
h2=0,5 m olursa basınç farkı (Pa-Pb) kaç olur?
c) h1 yüksekliği 10 katına çıkartılsa h2 yüksekliği kaç olur?
P5) 200 g'lık bir topun üzerindeki hava direnci (sürüklenme kuvveti, FD) aşağıdaki denklem ile ifade
edilmektedir ve k sabiti 2x10-4 N.s2/m2 ölçülmüştür. Yerden 500 m yukarıdan top düşmeye başlarsa
topun yere çarpma hızı (V) kaç m/s dir? Çarpma hızı topun terminal hızının (Vt) % kaçıdır? (Terminal
hız düşen kütle hızının zamanla değişmediği sabit (yatışkın) hızdır.)
P6) Sonsuz uzunlukta bir plaka 2. plakanın üzerindeki sıvı akışkanın üzerinden aşağıdaki şekildeki gibi
hareket ettirilmektedir. Plakalar arasındaki boşluk (d) çok küçük olduğu için sıvı içinde doğrusal hız
dağılımı olduğu varsayılmıştır. Sıvının viskozitesi 0,65 cP ve özgül ağırlığı 0,88 ise
a) Sıvının mutlak viskozitesi kaç lbf.s/ft2 dir?
b) Sıvının kinematik viskozitesi kaç m2/s dir?
c) Üst plakadaki kayma gerilimi kaç lbf/ft2 dir?
d) Alt plakadaki kayma gerilimi kaç Pa dır?
e) c ve d seçeneklerindeki kayma gerilimlerinin yönünü beliritiniz.
P7) Kısa mesafeli araba yarışçısı 7 m/s2 ile ivmelenirken kahve kupasını arabada yatay bir tepsi
üzerinde tutmaktadır. Kahve kupası 10 cm derinliğe sahip olup kupanın çapı 6 cm'dir. Araba hareket
etmiyorken kupa içindeki kahve yüksekliği 7 cmdir.
a) Kahvenin blok kütle ivmelenmesinin olduğunu varsayarsak araba ivmelenirken kahve kupadan
dökülür mü? (Çözümünüzü ayrıntılı olarak gösteriniz.)
b) Araba ivmelendiğinde A noktasındaki gösterge basıncı kaç bar'dır? (Kahvenin yoğunluğunu 1010
kg/m3 olarak alabilirsiniz.)
P8) Newton akışkanı ve newton olmayan akışkanlardan sınıfta bahsetmiştik. Sınıfta konuştuğumuz
akışkan türleri (dilatant, sanki plastik, bingham, newton, vd.) için 3er örnek veriniz. Seçtiğiniz
örneklerin neden o akışkan sınıfında olduğunu matematiksel olarak gösteriniz.
P9) Akış türlerini açıklamalı olarak belirtiniz. Her akış türü için üçer örnek veriniz.
P10) Web sayfasındaki viskozite tablosunu kullanarak hidrojen ve helyum için viskozite değerlerini 25
o
C, 50oC , 75 oC 100 oC 125 oC 150 oC için hesaplayıp viskozite sıcaklık grafiğini çiziniz. Viskoziteler
sıcaklıkla nasıl değişmektedir? Yorumlayın. Viskozite sıcaklık grafiğine excelde eğilim çizgisi
ekleyerek viskozite-sıcaklık arasındaki bağıntıyı gösteren denklemleri hidrojen ve helyum için bulunuz.
P11) Sıvıların viskozitesini ölçmek için 3 yöntem öneriniz. Önerdiğiniz yöntemleri şekil çizerek ve
denklemlerle anlatınız. Gazların viskozitesini deneysel olarak nasıl ölçebilirsiniz? Bir yöntem öneriniz.