ISI VE KÜTLE AKTARIM İŞLEMLERİ DERSİ 2. ÖDEV SORULARI

ISI VE KÜTLE AKTARIM İŞLEMLERİ DERSİ 2. ÖDEV SORULARI
(Ödev Teslimi ve Sunumu 25.Ekim.2010 Pazartesi Günü yapılacaktır.)
1. GRUP
Bir yağ şekil 10.4.1 de gösterildiği gibi bir çift silindirik yüzey arasında yağlayıcı olarak
kullanılmaktadır. Dıştaki silindirin açısal dönüş hızı 7908 devir dk-1 dıştaki silindirin iç
yarıçapı 5,06 cm’dir ve silindirler arası açıklık 0,027 cm’dir. Eğer her iki yüzeyin
sıcaklıklarının 94oC olduğu biliniyorsa yağ içinde en yüksek sıcaklık nedir? Yağın
fiziksel özellikleri µ=92,3 cp, ρ=1,22gr cm-3, k=0,0055 cal cm-1s-1oC-1
2. GRUP
Sıvılaştırılmış gazların bir noktadan atmosfere açık ve çok iyi yalıtılmış küresel tanklarda
depolanması yaygın bir uygulamadır. Yalıtımın yanında kabın ince metal duvarının
direnci ihmal edilebilir. Böyle bir deponun duvarında yatışkın durumda ısı aktarımı için
bir bağıntı çıkarınız. Yalıtım katmanının iç ve dış yarıçapları sırasıyla r0 ve r1, iç ve dış
yüzeylerdeki sıcaklıklar T0 ve T1 ile gösterilsin. Yalıtımın ısıl iletkenliği sıcaklıkla
doğrusal olarak şöyle değişir;
3. GRUP
15 cm çaplı küresel bir nükleer yakıt 5 cm kalınlıkta alüminyumla kaplanmıştır.
Alüminyum 660oC de ergimeye başlar. Kaplamanın dış yüzey sıcaklığı ağır suyla 90oC de
tutulmaktadır. Nükleer yakıt içinde ısı üretim hızı
bağıntısıyla verilmektedir. Burada b=0,6 dır. Alüminyumun hiçbir noktasında sıcaklığın
ergime sıcaklığına 50oC den fazla yaklaşmaması için Sn0 ın değeri ne olmalıdır?
Alüminyumun ısıl iletkenliği 204 Wm-1K-1, yakıtın ısıl iletkenlik değeri 6,8Wm-1K-1dir.
4. GRUP
R yarıçaplı ısıtılan bir küre, devinimsiz büyük bir akışkan kütlesi içinde durmaktadır. Küreyi
çevreleyen akışkan içindeki ısı iletiminin doğal ulaşım olmaması durumunda incelenmesi
isteniyor.
a.) Çevreleyen akışkanın sıcaklığı T’yi kürenin merkezinden uzaklık r’nin bir fonksiyonu
olarak tanımlayan diferansiyel denklemi türetiniz.
b.) Diferansiyel denklemin integralini alınız ve integral sabitlerini ulmak için şu sınır
koşullarını kullanınız; r=R’de T=TR ve r=∞’da T=T∞
5. GRUP
İç yarıçapı r1 ve dış yarıçapı r2 olan içi boş bir kürenin iç yüzeyi T1 ve dış yüzeyi T2
sıcaklıklarında tutulmaktadır. Kürenin yapıldığı malzemenin ısıl iletkenliği k sabittir. Yatışkın
durumda küredeki sıcaklık dağılımını ve kürenin tüm yüzeyinden birim zamanda aktarılan
ısıyı veren bağıntıları elde ediniz.
6. GRUP
Şekil 10.9.1. de tanımlanan sistemde aşağıdaki koşullar altında akan hava için yukarı doğru
hareket eden akımın ortalama hızı nedir?
Basınç: 1atm
Isıtılan duvarın sıcaklığı: 100 oC
Soğutulan duvarın sıcaklığı: 20 oC
Duvarlar arsındaki boşluk: 0,6 cm
7.
GRUP
10 cm kalınlıkta diğer boyutları çok büyük bir düzlem duvarın içinde 0,8.10-4 W m-3 hızla ısı
üretilmektedir. Duvarın bir yüzü yalıtılmıştır ve diğer yüzü yatışkın durumda 96oC de
tutulacak şekilde kaynamakta olan su ile soğutulmaktadır. Duvarın ısıl iletkenliği 46 W/mK
dir. Duvarda birim alandan saatte aktarılan ısıyı ve duvardaki en yüksek sıcaklığı bulunuz.
8. GRUP
Aşağıdaki koşullar için bir dikdörtgen kanatçıktan ısı kaybını hesaplayınız.
Hava sıcaklığı: 176oC
Duvar sıcaklığı: 260oC
Kanatçığın ısıl iletkenliği: 0,248 cal/s cm K
Havanın ısıl iletkenliği: 9,10 cal/s cm K
Isı aktarım katsayısı: 0,0162 cal/s cm2 K
Kanatçığın uzunluğu: 6,1 cm
Kanatçığın genişliği: 30,5 cm
Kanatçığın kalınlığı: 0,40 cm