Isı Aktarımı Dersi Çalışma Soruları - 5 (Kararsız Hal Isı Transferi) 1

Isı Aktarımı Dersi Çalışma Soruları - 5 (Kararsız Hal Isı Transferi)
1. Toprağın ortalama sıcaklığının birkaç metre derinliğe kadar 15.6°C olduğu bir günde ani bir soğuk hava dalgası ile
atmosferin sıcaklığı -17.8°C’ye kadar düşerek sabit kalıyor. Bu şartlarda 5 saat sonraki toprak yüzeyi sıcaklığını ve
sıcaklığı 0°C olan toprak derinliğini hesaplayınız. (h = 11.36 W/m2K, α = 4.65x10-7 m2/s, k = 0.865 W/mK,
dünyanın iç ısısı kaynaklı ısısal değişimleri ihmal ediniz.)
2. Büyük bir alüminyum parçasının (yarısonlu katı olarak düşününüz) ortalama sıcaklığı 505.4 K’dir. Bu alüminyum
parçasının yüzeyi aniden sıcaklığı 338.8 K ve konvektif ısı iletim katsayısı h = 455 W/m2K olan ortama maruz
bırakılıyor. Alüminyumun yüzeyden 25.4 mm derinlikteki kısmının sıcaklığının 388.8 K’e düşmesi için gereken
süreyi saat olarak hesaplayınız. (α = 0.340 m2/h, k = 208 W/mK)
3. Ortalama sıcaklığı 10°C olan, 25.4 mm kalınlığındaki düz bir et parçasının merkezi 121°C sıcaklığa ulaşana kadar
alt ve üst yüzeyinden ısı transferi gerçekleşecek şekilde, 177°C sıcaklıktaki bir fırında pişirilecektir. Bu işlem için
gerekli olan zamanı hesaplayınız. (h = 25.6 W/m2K α = 5.85x10-4 m2/sa, k = 0.69 W/mK olarak verilmiştir. Yan
yüzeylerden gerçekleşen ısı transferini ihmal ediniz.)
4. 121.1°C sıcaklığındaki bir otoklav, ilk sıcaklığı 21.1°C olan 101.6 mm çap ve 0.61 m uzunluğundaki sosislere
uygulanacak olan ısıl işlemde kullanılacaktır. İşlemin başlamasından 2 saat sonra sosislerin merkez sıcaklığı 98.9°C
sıcaklığa ulaşmıştır. Eğer üretilen sosislerin çapı 139.7 mm’ye çıkarılırsa merkez sıcaklığının aynı değere ulaşması
için ne kadar süre gerekli olacaktır? Verilen konvektif ısı iletim katsayısı dikkate alındığında, konvektif ısı iletimine
karşı olan direnç ihmal edilebilir mi ? gösteriniz. (h = 1100 W/m2K, k = 0.485 W/mK silindirik uçlardan gerçekleşen
ısı transferini ihmal ediniz.)
5. Bir meyve bahçesinde bulunan ağaçlardaki portakalların ortalama sıcaklığı 21.1°C’dir. eğer bu portakallar 6 saat
boyunca -3.9°C sıcaklıktaki soğuk havaya maruz kalırsa, portakalların merkez sıcaklığı ne olur? Bir portakalın çapı
102 mm’dir. (h = 11.4 W/m2K, k = 0.431 W/mK, α = 4.65x10-4 m2/sa, solunum ısısını ihmal ediniz)