No 2-3 soruları aşağıdaki bilgilere göre hesaplayınız 6 3894,3 / 700

Cumhuriyet Üniversitesi
Makina Mühendisliği Bölümü
Termodinamik II – Vize Sınav soruları
No
Adı Soyadı
1 ve 2. soruları aşağıdaki verilere göre çözünüz;
Sürtünmesiz bir piston silindir sisteminde, sıcaklığı 2000C, kütlesi 2 kg doymuş sıvı su, sabit
sıcaklık ve sabit basınçta bir işlemle doymuş buhar olması istenmektedir.
1- İşlemin 5000C’lik bir ısı deposundan ısı transfer edilerek gerçekleştirilmesi durumdaki entropi
2-3 soruları
aşağıdaki bilgilere göre hesaplayınız
üretimini hesaplayınız.
⎫
s1 = 2,3305kJ / kgK
⎬ h1 = 852, 26kJ / kg
⎭
⎫
T = 200 0C
s2 = 6, 4302 kJ / kgK
⎬ h2 = 2792 kJ / kg
Doymus buhar ⎭
Qg = m(h2 − h1 ) = 2(2792 − 852, 26) = 3879, 48 kJ
T = 200 0C
Doymus sıvı
Sür = m( s2 − s1 ) −
Q
= 2(6, 4302 − 2,3305)
Tk
Sür = 3, 297 kJ / K
2. Aynı işlemin mekanik bir karıştırıcı ile gerçekleşmesi durumundaki entropi üretimini
hesaplayınız.
Bu durumda ısı geçişi söz konusu değildir ve sadece iş söz konusudur. Entropi iş ile geçmediğinden;
Sür = m( s2 − s1 ) = 2(6, 4302 − 2,3305)
⇒
Sür = 8,1994kJ / K
3, 4 ve 5. soruları aşağıdaki verilere göre çözünüz;
Sürekli akışlı adyabatik bir türbine, su buharının giriş basıncı ve sıcaklığı sırasıyla 6MPa ve 7000C,
çıkış basıncı 100kPa ve türbinin izantropik verimi %90’dır.
3. Türbinde üretilen işi hesaplayınız.
P1 = 6 MPa
h1 = 3894,3 kJ / kg
T1 = 700 C
s1 = 7, 4247 kJ / kgK
P2 s = 100kPa
h2 s = 2702,38 kJ / kg
0
s2 s = 7, 4247kJ / kgK
ηad =
h1 − h2 g
h1 − h2 s
⇒ 0,9 =
3894,3 − h2 g
3894,3 − 2702,3
⇒ h2 g = 2821,51 kJ / kg
Wy = h1 − h2 = 3894,3 − 2821,51 = 1072, 79kJ / kg
4. Türbinde üretilebilecek maksimum işi hesaplayınız.
Ekserji denge sin den
Wtr = ψ 1 −ψ 2 = (h1 − h2 ) − T0 ( s1 − s2 )
Wtr = (3894,3 − 2821,51) − 298(7, 4247 − 7, 715) = 1159, 29kJ / kg
5. Türbinin ikinci yasa verimini hesaplayınız.
ηıı =
Wy
Wtr
=
1072, 79
= 0,925 = % 92,5
1159, 29
Cumhuriyet Üniversitesi
Makina Mühendisliği Bölümü
Termodinamik II – Vize Sınav soruları
No
Adı Soyadı
6. İdeal bir Otto çevriminde helyum gazı 200C sıcaklık ve 2.5 L hacimden, 0.25 L hacme
sıkıştırılmakta ve daha sonra ısı girişi sırasında fazladan 7000C sıcaklık artışı olmaktadır.
Genişleme işlemi öncesinde helyumun sıcaklığı ne kadardır?
k −1
0.667
T2 ⎡ v1 ⎤
⎡ 2.5 ⎤
= ⎢ ⎥ ⇒ T2 = 293 ⎢
⇒ T2 = 1361, 029 K
⎥
T1 ⎣ v2 ⎦
⎣ 0.25 ⎦
Isı geçişi sonrasında
⇒ T3 = T2 + 700 = 1361, 029 + 973 = 2334, 029 K
7- Carnot çevrimi, buhar çevrimleri için neden gerçekçi bir çevrim değildir açıklayınız.
- Sabit sıcaklıkta ısı geçişinin uygulamada gerçekleştirilebilmesi çok zordur. Sabit sıcaklıkta ısı geçişi
iki fazlı bölgede gerçekleştirilebilir, ancak bu durumda maksimum sıcaklık sınırlandırılmış olur.
Dolayısı ile verim çok düşük olur.
- Türbin çıkışında buharın kuruluk derecesinin düşük olmasından dolayı türbin kanatları zarar görür.
- İki fazlı akışkanın sıkıştırılması mümkün değildir.
8- Basit ideal Rankine çevrimini oluşturan hal değişimlerini T-s diyagramını çizerek izah ediniz.
1-2
2-3
3-4
4-1
Pompada izantropik sıkıştırma,
Kazanda sabit basınçta aracı akışkana ısı geçişi,
Türbinde izantropik genişleme,
Yoğuşturucuda sabit basınçta aracı akışkandan dış ortama ısı geçişi,
9- Rankine çevriminde verim artırma yöntemlerini belirtiniz.
Yoğuşturucu Basıncının Düşürülmesi : Dezavantajı türbinin son kademesinde kuruluk derecesi azalır.
Buharın Kızdırılması : Malzeme dayanımı sebebiyle sıcaklığın yükseltilebileceği limit sınırlıdır.
Kazan Basıncının Yükseltilmesi : Basıncın sınırı olduğu gibi, kuruluk derecesi azalır.
İdeal Ara ısıtma uygulanması : Yukarıda belirtilen sorunları giderebilen en uygun yöntemdir.
VERİLECEK FORMÜLLER:
S g − Sç + Sür = ΔS sis
T2 ⎡ v1 ⎤
=⎢ ⎥
T1 ⎣ v2 ⎦
k −1
ηT =
ψ = (h − h0 ) − T0 ( s − s0 ) +
Wg
WT
η II =
Wy
Wtr
26.04.2011
(1 ve 3. sorular 15’er puan diğerleri 10’ar puandır)
V2
+ gz
2
X g − X ç − X yokolan = ΔX sis
Başarılar
Prof. Dr. Ali PINARBAŞI