1. Bir vites kutusunun her bir kenarı W = 0.3 metredir ve motordan Pi

1. Bir vites kutusunun her bir kenarı W = 0.3 metredir
ve motordan Pi = 110 kW’lık bir güç almaktadır.
Eğer vites kutusunun verimi  = 0.93 ve vites
kutusu etrafındaki havanın sıcaklığı ve ısı taşınım
katsayısı sırasıyla T = 30C ve h = 200 W/m2K
ise, vites kutusunun yüzey sıcaklığını hesaplayınız.
2. Paslanmaz çelik (k = 18 W/mK) malzemeden üretilen
türbin kanadının uzunluğu L = 6.3 cm, kesit alanı Ac
= 4.6x10-4 m2 ve çevresi P = 0.12 m’dir. Kanat
üzerinden geçen yanma gazlarının sıcaklığı ve taşınım
katsayısının sırasıyla T∞ = 871°C ve h = 454 W/m2K
olduğu kararlı bir durumda, kanat dibi sıcaklığı Tb =
482°C olarak ölçülmektedir. Kanat uçunun izole
olarak alınması durumunda,
a. Kanattan gerçekleşecek ısı transferini,
b. Kanat ucu sıcaklığını hesaplayınız.
3. 4 mm çapında ve 10 cm uzunluğundaki bir alüminyum kanat (k = 237 W/mK) bir yüzeye
tutturulmuştur. Kanat çevresindeki taşınım katsayısı 12 W/m2K olarak verilmiştir. Kanattan
dış ortama gerçekleşen ısı transferini elde etmek isteyen mühendislerden biri
hesaplamalarını sonsuz uzunlukta kanat kabulüyle, diğeri ise ucu yalıtılmış kanat kabulüyle
gerçekleştirmiştir. Hesaplamalar arasındaki fark kaçtır?
4. Bir buzdolabı duvarı 1 mm kalınlıktaki iki saç levha (k = 15.1
W/mK) arasına sıkıştırılmış fiberglass yalıtımı (k = 0.035 W/mK)
ile imal edilmiştir. Buzdolabı iç ortam sıcaklığı 3°C sıcaklıkta olup,
buzdolabı ve mutfak tarafındaki yüzeyler üzerindeki ısı taşınım
katsayıları sırasıyla 4 W/m2K ve 9 W/m2K'dir. Mutfak sıcaklığı
25°C'dir ve buzdolabının dış yüzeyi 20°C sıcaklığa düştüğünde bu
yüzeyde yoğuşma başlamaktadır. Belirtilen şartlar altında dış
yüzeyde yoğuşmanın engellenmesi için fiberglass yalıtım kalınlığı
en az ne kadar olmalıdır?
5. 120 mm kalınlığında ve ısı iletim katsayısı 120 W/mK olan bir duvarda, yüzey sıcaklıkları
T1 = 500 K ve T2 = 700 K olup, sürekli rejim söz konusudur. Gösterilen eksen sistemleri için,
𝒒"𝒙 ısı akısı ve dT/dx sıcaklık gradyanını (işaretiyle birlikte) hesaplayınız.
6. Uzun, silindirik bir alüminyum (kal = 237 W/mK) çubuk, bir ucundan sıcak bir duvara
tutturulmuş olup soğuk bir akışkana taşınımla ısı geçirmektedir.
a. Çubuğun çapı iki kat artırılırsa çekilen ısıdaki değişme ne olur?
b. Alüminyum yerine aynı çaplı bakır (kbakır = 401 W/mK) çubuk kullanılırsa çekilen
ısıdaki değişme ne olur?
7. Kalınlığı 50 mm ve ısı iletim katsayısı 5 W/mK olan bir
düzlemsel duvarın içinde ısı üretimi gerçekleşmektedir.
Bu koşullar için, sıcaklık dağılımı T(x)= a + bx + cx2
formundadır. x = 0’daki yüzey T(x=0) = 120°C
sıcaklıktadır ve bu yüzey üzerindeki ortam h = 500
W/m2K ve T∞ = 20°C’deki akış etkisindedir. x = L’deki
yüzey ise çok iyi yalıtılmıştır.
a. Yüzeyde toplam enerji dengesini uygulayarak
hacimsel ısı üretimini ( 𝑞̇ ) hesaplayın.
b. Tanımlanan sıcaklık dağılımına sınır koşullarını
uygulayarak, a, b ve c katsayılarını bulunuz.
8. İçinde 5x105 W/m3 uniform enerji üretimi olan ve 3 cm kalınlığında geniş bir çelik levha (k
= 15.1 W/mK) ele alınmaktadır. Levhanın her iki tarafı h = 60 W/m²K taşınım katsayısındaki
30°C sıcaklığındaki ortama maruzdur. Levha üzerindeki maksimum ve minimum sıcaklıkları
bulunuz.
9. 10 cm çapındaki bakır (ρ = 8954 kg/m3, c = 383 J/kgK, k = 386 W/mK) bir küre başlangıçta
Ti = 250°C sıcaklığındadır. Küre soğutulmak için T∞ = 50°C sıcaklıktaki sıvının içine
daldırılmaktadır. Küre ve çevresindeki akışkan arasında oluşan taşınım katsayısı h = 200
W/m2K olarak belirlendiğine göre,
a. Toplam kütle yaklaşımının uygulanabilirliğini kontrol ediniz
b. Toplam kütle yaklaşımı uygulanabiliyor ise, kürenin sıcaklığını 5dk, 10 dk ve 20 dk
sonunda hesaplayarak, sıcaklığın zamana bağlı değişimini grafik üzerinde gösteriniz.
10. 8 mm çapındaki çelik bilyeler (ρ = 7833 kg/m3, c = 465 J/kgK, k = 54 W/mK) fırında 900°C
sıcaklığa çıkarılarak tavlanmakta ve daha sonra 35°C sıcaklıktaki ortamda tutularak
100°C’ye soğutulmaktadır. Küre yüzeyi ile ortam havası arasındaki taşınım katsayısı 75
W/m2 ise, bilyelerin istenen sıcaklığa düşmesi için gereken süreyi belirleyiniz.