TERMODİNAMİK (CRN: 21098, 21100, 21102, 21103) 2005

24.05.2006
MAK 212 – TERMODİNAMİK (CRN: 21098, 21100, 21102, 21103)
2005-2006 BAHAR YARIYILI - YIL SONU SINAVI
Soru 1. 0.4 m3 hacminde rijit bir basınçlı kapta, 500
kPa basınç ve 25°C sıcaklıkta hava bulunmaktadır.
Hava
Daha sonra havanın bir bölümü vana açılıp
Q
0.4
m3
boşaltılmakta, kap içindeki basınç 300 kPa’e
400 K
500 kPa
düşürülmektedir. Bu işlem sırasında kaba 400 K
25°C
Hava
sıcaklıktaki bir kaynaktan ısı geçişi olmakta kap
içindeki havanın sıcaklığı 25°C kalmaktadır. Kaptan
çıkan havanın ortalama basıncını 400 kPa, ısı
geçişinin olduğu sınırın sıcaklığını 400 K kabul
ediniz. (a) Kaptan çıkan havanın kütlesini, (b) Kaba olan ısı geçişini, (c) İşlem sırasındaki
tersinmezliği hesaplayınız (Çevre sıcaklığı 25°C’tır).
Not: Özgül ısıları 300 K sıcaklıktaki değerlerinde sabit alınız.
Soru 2. Sürtünmesiz bir piston-silindir düzeneğinde başlangıçta
200 kPa basınçta 0.25 kg doymuş sıvı halinde su bulunmaktadır.
Daha sonra suya 400oC sıcaklıktaki bir kaynaktan 500 kJ ısı geçişi
ile su sabit basınçta hal değiştirmektedir. Bu hal değişimi için
toplam entropi değişimini ve toplam entropi üretimini kJ/K
cinsinden hesaplayınız.
Soru 3. Havayla çalışan basit bir Brayton çevriminin basınç
oranı 8 dir. Havanın kompresöre girişteki basıncı 100 kPa’dir.
Çevrimdeki en düşük ve en yüksek sıcaklıklar 300 K ve 1340 K
dir. Gaz türbininden çıkan gaz kullanılarak, adyabatik bir ısı
değiştiricisinde, 300 kPa basıncındaki doymuş sudan 2167 kg/h
doymuş buhar elde edilmektedir. Kompresörün adyabatik
(izantropik) verimi 0.8, türbinin adyabatik (izantropik) verimi
0.958’dir. Çevrimin net gücü 5 MW olduğuna göre, (a) hava
debisini, (b) havanın ısı değiştiricisinden çıkış sıcaklığını, (c) ısı
değiştiricisinden çıkan havanın kullanılabilirliğini hesaplayınız
(Çevre sıcaklığı 300 K ve basıncı 100 kPa’dir).
Not: Özgül ısıların sıcaklıkla değişimini gözönüne alınız.
Soru 4. Soğutucu akışkan-134a ile çalışan bir ısı
pompası, 12°C sıcaklıktaki yer altı suyunu ısı kaynağı
olarak kullanıp bir evi ısıtmaktadır. Evin ısı kaybı 54000
kJ/h’dir. Soğutucu akışkan kompresöre 280 kPa basınç ve
10°C sıcaklıkta girmekte, 0.9 MPa basınç ve 60°C
sıcaklıkta çıkmaktadır. Soğutucu akışkanın yoğuşturucudan
çıkış sıcaklığı 30°C’dir. (a) Isı pompasını çalıştırmak için
gerekli gücü, (b) yer altı suyundan birim zamanda çekilen
ısıyı, (c) ısı pompasının etkinlik katsayısını (ısıtma tesir
katsayısını), (d) kompresörün adyabatik verimini
(izantropik verimini), (e) evin sıcaklığı 22°C sıcaklıkta
sabit tutulmak istendiğine göre yoğuşturucudaki toplam
entropi üretimini hesaplayınız.
Kaynak
400°C
H2O
200 kPa
2
Y.O.
500 kJ
3
Komp
Türbin
Doymuş buhar
4
1
Isı
değiştiricisi
5
Doymuş su (x=0)
54 000 kJ/h
Ev
22°C
Q& H
3
Yoğuşturucu
2
Komp
Kısılma
vanası
W& k , g
Buharlaştırıcı
4
Q& L
1
Su, 12°C
Süre : 2.5 Saattir. – Bütün soruların puanları eşittir : (25’er puan).
Ders notları ve kitaplar kapalıdır. Sınavda kullanılacak Tablolar size verilecektir.
A4 boyutunda bir formül kağıdı kullanılabilir. Formül kağıdında konu anlatımı ve problem çözümü bulunamaz.
BAŞARILAR