ize - Mühendislik Fakültesi

Harran Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Makine Mühendisliği Bölümü Isı Transferi vize Soruları
Adı ve Soyadı :
No:
1-İçinden elektrik akımı geçmesiyle yüzey sıcaklığı 200ºC de sabit kalan ve çapı 10 mm
olan çubuk, sıcaklığı 25ºC ve ısı taşınım katsayısı 140 W/m2K olan bir akışkan içinde
bulunmaktadır. Bu çubuğun üzeri ısı iletim katsayısı 1.4 W/mK olan bakalit ile kritik
yarıçap kalınlığına kadar kaplanmak istenmektedir.
a) Bakalit kaplamanın kritik yarıçapını bulunuz.
b) Birim uzunluk başına çıplak çubuk için ve bakalit kaplı çubuk için ısı geçişlerini
hesaplayınız.
c) Çıplak çubuk halindeki ısı geçişini %25 azaltmak için bakalit kaplamanın
kalınlığı ne olmalıdır?
2 - 1 m kalınlığındaki bir duvarda belirli bir sıcaklıktaki sıcaklık dağılımı
T(x)
= a+bx+cx2 olarak verilmekte, burada a= 900ºC b= -300ºC/m ve c= -50 ºC/m2 iken T
Celcius ve x m olmaktadır. Özellikleri ρ = 1600 kg/m3, k= 40 W/mK ve cp= 4 kj/kgK
olan duvarın 10 m2 lik bölümünde q = 1000 W/m3 düzgün dağılımlı bir ısı üretimi
vardır.
a) Duvarın birim zamanda giren (x = 0) ve çıkan (x= 1) ısıyı belirleyin.
b) Duvarda depo edilen enerjinin zamanla değişimini bulunuz.
3- Kalınlığı 25 cm ve yüzeyi 10 m2 olan tuğla (k= 0.5 W/m ºC) bir duvar bulunmaktadır.
a) Bu duvarın dış yüzeyindeki sıcaklık -16 ºC ve iç yüzeyinde ise +10 ºC
ölçülmüştür. Bu duvardan kaybedilen ısı miktarını hesaplayınız. Birim m2
yüzeyden ısı kaybı ne kadardır?
b) Dış sıcaklık -20ºC ve oda sıcaklığı +20ºC olduğuna göre m2 yüzeyden ısı kaybını
ve dış yüzeylerin duvar sıcaklıklarını hesaplayınız.(Dış duvar yüzeyinde taşınım
katsayısı hd= 23 W/m2ºC, iç duvarda hi= 8 W/m2ºC)
4- İç ve dış yarıçapları 8 cm ve 12 cm olan 2 m uzunluğundaki bir borunun içinden 200
oC buhar geçmekte, dış tarafından ise 20oC sıcaklıkta hava akışı olmaktadır. Boru dış
yüzey sıcaklığının 30 oC dış taraftaki taşınım katsayısı 8 W/m2K dir. İç taraftaki taşınım
katsayısı 80 W/m2K, boru malzemesinin ısı iletim katsayısı 370 W/mK dir. Sadece
radyal yönde ısı geçişi olduğunu kabul ederek,
a) Işınımın olmadığı durum için borudan geçen ısı miktarını hesaplayınız.
b) Dış yüzey yayma katsayısını 0.8, çevre cisimlerin ortalama yüzey sıcaklığını 20oC
alarak ışınımın hesaba katıldığı durum için ısı geçişini hesaplayınız. (Borunun dış
yüzey sıcaklığının değişmediğini kabul ediniz.)
Yrd. Doç.Dr. Cuma ÇETİNER
3-a)T1= 10º C, T2 = -16 C
Q= (k*A/L)= (T1-T2) = (0.5*10/0.25)*26=520 W
q= 52 W/m2
Ti= 20ºC ve Td= -20 W/m2 hi= 8 W/m2 ºC hd = 23 W/m2 ºC
q= K A (Ti-Td)
K= 1 / (1/hi)+(L/k)+(1/hd) = 1.5 W/m2 ºC toplam ısı transfer katsayısı
q= 1.5 *(20-(-20)) = 60 W/m2
iç ve dış yüzey sıcaklıkları
T1 = Ti- (q/h1) = (20- (60/8)) = 12.5 ºC
T2 = (q/h2)+ Td = (60/23)-20) = -17.4ºC