Adı Soyadı: Numarası: İmza: Puan Tablosu 1 (25P)

ÇANKIRI KARATEKİN ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Kimya Mühendisliği Bölümü
Termodinamik – (A) – Final – 100 dakika – 29.08.2016
Adı Soyadı:
Numarası:
1 (25P)
Puan Tablosu
2 (25P)
3 (25P)
SORU 3 (25 puan) Carnot çevrimine göre çalışan bir ısı makinası yüzde 75 ısıl verime sahiptir. Makinadan
İmza:
4 (25P)
Toplam
SORU 1 (25 puan) Çalışma basıncı 200 kPa olan 2,5 L hacmindeki bir düdüklü tencerede başlangıçta
doymuş sıvı buhar karışımı 1,7 kg su bulunmaktadır. Tencereye 1200 °C sıcaklıktaki bir kaynaktan (ısıl enerji
deposu) 100 W ısı geçişi olmaktadır. Isıtma, 0,55 kg su buharlaşıp tencereden çıktığında durdurulmaktadır.
a) Isı geçişini miktarını kJ olarak ve
b) Isı geçişinin olduğu süreyi dakika olarak hesaplayınız.
Not: 25 °C sıcaklıktaki çevreye ısı geçişi göz ardı edilebilir.
Çözüm :
a) Açık sistem: Düdüklü tencere
P, 200 kPa
İlk hal: P1= 200 kPa,
V1=0.0025 m ,
Son hal: P2= 200 kPa,
V2= V1= 0.0025 m
Giriş hali: Pç= 200 kPa,
m1=1.7 kg
3
υf, m3/kg
0,001061
uf, kj/kg
504,49
hf, kj/kg
504,70
3
xç =1.0
mç=0.55 kg
Kütlenin korunumu: Σmg −Σmç = (m2 - m1 )KH
mç = m1 - m2
mg =0
υ1 =
=
υ2 =
=
,
,
,
,
=0,001471 m3/kg
x1 =
=
=0,002174 m3/kg
x2 =
=
,
,
,
,
,
,
,
υg, m3/kg
0,8857
ufg, kj/kg
2025
hg, kj/kg
2706,7
=0,001258
u2= uf + x2*ufg= 504,49 + 0,002174*2025 = 507,0375 kj/kg
Enerjinin Korunumu: (Δke ~ Δpe ~ 0)
Q – W = (m2u2 − m1u1 )KH +Σmç hç -Σmg hg
W=0 mg=0
Q = (m2u2 − m1u1 ) + mç hç = (1.15× 505.4276 -1.7× 507.0375) + 0.55× 2706.7 = 1208 kJ
,
/
=12080 s ~ 201 min ~ 3 h 21 min
SORU 2 (25 puan) Su buharı sürekli akışlı bir türbine saatte 5000 lbm debide 1000 psia basınç ve 900 F
sıcaklıkta girmekte ve 5 psia basınçta doymuş buhar olarak çıkmaktadır. Türbinde üretilen güç 4000 kW
olduğuna göre çevreye olan ısı kaybını Btu/s cinsinden hesaplayınız.
Çözüm:
=−
5000
3600
1130,7 − 1448,6 − 4000
1
= −3350
1,055
/
→ 0,75 = 1 −
=
,
∙
=
500
→
= 2000
= 2000 ∙ 0,75 = 1500
∙
=
/
/
2000
∙ 288 = 1152
1500
= 25
SORU 4 (25 puan) Kapalı iyi yalıtılmış bir piston-silindir düzeneğinde başlangıç sıcaklığı -6 °C
olan 1,2 kg R-134a doymuş sıvı halde bulunmaktadır. Yanda gösterilen düzenekte bulunan
elektrik direncine 10V ve 3,2 A’lik akım uygulanmaktadır. Soğutucu akışkanın doymuş buhar
haline gelmesi için gereken süreyi ve son durumdaki sıcaklığı hesaplayınız.
Sıcaklık aynı olacaktır. Süreyi hesaplamak için:
Tetrafluoroetan (R-134a) CF3CH2F için tablo değerleri okunursa;
M = 102,03 kg/kmol; Gaz sabiti (R) = 0,08149 kJ/kg · K; vf@-6°C = 0,0007608 m³/kg; vg@-6°C = 0,085802 m³/kg;
hfg@-5°C = 203,07 kJ/kg;
∆ =
u1= uf + x1*ufg= 504,49 + 0,001471*2025 = 505,4276 kj/kg
b) Δt= =
= 1−
,
= 0,000463
,
çevredeki 15°C sıcaklıktaki bir göle atık enerji olarak 500 kJ/dakika ısı atılmaktadır. (a) Makinanın ürettiği gücü
ve, (b) Kaynağın sıcaklığını belirleyiniz.
∙
,
=
=
ℎ −ℎ
243,684 1000
∙
10 ∙ 3,2 1 /
= 1,2 ∙ 203,07 = 243,684
= 7615 =
=
Başarılar dilerim.
Yrd. Doç. Dr. Muhammed Bora AKIN