Final Çözüm

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü 0502304-Termodinamik I Final Sınavı (18/01/2012)
Adı ve Soyadı:…………………………………………………
No:……………………
Alınan Puanlar:
Sınav sonucu………………….
1…….2…….3…….4…….5…….6…..
İmza:………………
Süre: 90 dak.
Not: Verilmediği düşünülen değerler için mantıklı kabuller yapılabilir. Gözetmenlere soru sorulmayacaktır.
Soru No
S-1
(20 p)
Sorunun Tanımı
Bir araba lastiğinin basıncı, bir basınç ölçerle yolculuk öncesi 180 kPa ve yolculuk sonrası 205 kPa olarak
ölçülmektedir. Bu yerdeki atmosfer basıncı 95 kPa’dır. Lastiğinin hacminin değişmediği ve 0.05 m 3 olduğu
kabul edilirse, tekerlek içindeki havanın mutlak sıcaklığının artış yüzdesini bulunuz.
Not: Hava için R=0.287 kJ/kgK.
Çözüm

S-2
(20 p)


Bir piston silindir düzeneğinde başlangıçta 800 kPa basınç ve 70°C sıcaklıkta 5 kg soğutucu akışkan R-134a
bulunmaktadır. Daha sonra soğutucu akışkandan çevreye sabit basınçta ısı kaybederek, soğutucu akışkan
15°C sıvı hale gelmektedir. Buna göre; a) Sınır işi bulunuz (KJ). b) Isı geçişini bulunuz (KJ). c) Bu işlemi P-
ve T-  diyagramlarında gösteriniz.
Çözüm: Çengel Tabloları kullanılmıştır.
a)
∫
⁄
b)
,
⁄
Alternatif Çözüm

1.durum(Tablo A-13’ten)
⁄
⁄
⁄
2.durum (Tablo A-11’den)
⁄
⁄
⁄
Sayfa 1/4
Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız
Sorunun Tanımı
Soru No
S-3
(20 p)
Bir Carnot ısı makinesi 600°C sıcaklıktaki bir ısıl depoda 20 kW ısı almakta ve 35°C sıcaklıktaki ortama ısı
vermektedir. Isı makinesi ürettiği gücün tamamıyla bir soğutma makinesi çalıştırılmaktadır. Soğutma makinesi
-5°C sıcaklıktaki bir ortamdan ısı alarak 35°C sıcaklıktaki çevre ortama ısı vermektedir. Buna göre, a) ısı
makinesinin ısıl verimini b) soğutma makinesinin soğutma tesir katsayısı en fazla kaç olur (COP), c)
soğutulan ortamdan en çok ne kadar ısı çekilir (KW) d) çevreye atılan toplam ısı miktarını (KW) hesaplayınız.
a)Carnot ısı makinası verimi:
b)İki ısıl kaynak arasında çalışan bir SM’nin en yüksek
Tesir katsayısı(COP) ancak bir Carnot makinesinden
elde edilir.
Dolayısıyla:
c)En çok ısıyı çekebilmek için SM’nın carnot makinası olması gerekir. Dolayısıyla
c)Çevreye atılan toplam ısı :
 Çevreye atılan toplam ısı:108.1kW
Sayfa 2/4
Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız
Sorunun Tanımı
Soru No
S-4
(20 p)
5MPa basınç ve 400°C sıcaklıktaki su buharı bir lüleye 80 m/s hızla girmekte, 2MPa basınç ve 300°C
sıcaklıkta çıkmaktadır. Lülenin giriş kesiti 50 cm2 olup, çevreye 120 kJ/s ısı kaybı vardır. Sürekli akış hali için
a) Su buharının kütle debisini (kg/s), b) çıkış hızını (m/s), c) lülenin çıkış kesit alanını (m2) hesaplayınız.
Çözüm:Çengel Tabloları kullanılmıştır
⁄
1.Durum
Tablo A-6’dan
⁄
⁄
Su Buharı-Kızgın Buhar
⁄
2.Durum
⁄
⁄
Kızgın buhar
Tablo A-6’dan
a) ̇
̇
̇
̇
̇
⁄
⁄
̇
⁄
̇
̇
b) ̇
sürekli akışlı bir sistem olduğu için
̇
̇
Sistemin potansiyel enerjisi yok, kinetik enerjisi var, giriş ile çıkış arasında entalpi farkı var ve sistemden ısı
kaybı vardolayısıyla:
̇ (
)
̇ (
)
̇ (
⁄
(
)
⁄ )
⁄
(
)[
⁄
⁄
]
⁄
c)
̇
̇
Sayfa 3/4
⁄ 
Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız
Soru No
S-5
(10 p)
Sorunun Tanımı
10 m yüksekliğinde silindirik bir tank, eşit hacimde su ve yağ ile doldurulmuştur.
Silindirin üst ve alt noktaları arasındaki basınç farkını mSS ve Pa birimleri cinsinden
hesaplayınız. Suyun yoğunluğu 1000 m3/kg, yağın yoğunluğu 890 m3/kg’dır.
Çözüm:

h1

S-6
Kapalı bir sistemde Politropik hal değişimi (PVn= sabit) için sınır işi (Ws) denklemini türetiniz?
P.Vn =C,
(10 p)
2
C
V  n1
dV

C
n
1 n
1V
2
W12   PdV  
1
W12 
2
1

P2V2  P1V1
1 n
R.(T1  T2 )
1

( P1 .V1  P2 .V2 )
n 1
n 1
Başarılar dileriz……………… Bülent Yeşilata & Hüsamettin Bulut & M.Azmi Aktacir
Sayfa 4/4
Not: Gerekirse arka sayfayı kullanınız