Isı İletimi Vize ve Final Soruları

ISI İLETİMİ
1999-2000 GÜZ YARIYILI ARASINAVI

(25) 1. Yüzey alanı 3 m² olan bir duvarın kalınlığı 10 cm, ortalama ısıl iletkenlik katsayısı 0.2 W/mK’dir. Bu duvarın iç ve dış yüzey sıcaklıkları sırasıyla 30°C ve 15°C olduğuna göre duvardan ısı aktarımı kaç kJ’dür ? Isı kaybını yarıya indirmek amacıyla kullanılacak olan izolasyon malzemesinin (k=0.04 W/mK) kalınlığını hesaplayınız.

(35) 2. 100°C sıcaklıktaki buhar yatay çelik bir borudan (D=40 mm, Ddış=46  mm, k=45 W/mK) nakledilmektedir. Borunun üzeri 25.4 mm kalınlığında asbest (k=0.182 W/m°C) ile izole edilmiştir. Boru iç yüzey sıcaklığı 100°C, izolasyon dış yüzey sıcaklığı 27°C’tır. 30.5 m boru boyu için ısı kaybını ve saatte yoğuşacak buhar miktarını hesaplayınız.

hfg100°C=2257 kJ/kg

(40) 3. 3.6 ton/h debideki balık yağı 85°C’tan 25°C’a soğutulmak isteniyor. 13°C’taki soğutma suyunun debisi 5 ton/h’tir. 21 mm iç, 25 mm dış çapındaki bir iç boru ve 50 mm iç çapındaki bir dış borudan oluşacak paslanmaz çelik (k=16 W/m°C) bir ısı değiştiricinin boyu en az ne olmalıdır ?

Balık yağı ve suyun özellikleri;

Balık yağı               Su

Viskozite, Pa.s                    0.022                       0.68×10-3

Yoğunluk, kg/m3                  925                        994

Isıl iletkenlik, W/mK             0.169                     0.628

Özgül ısı, kJ/kg°C                 1.9                        4.181


ISI AKTARIMI
2005-06 Güz Yarıyılı Final Sınavı
(Açık kitap ve not – 100 dk)

(25) 1. 450 K sıcaklığında bir gaz 2 inch Sch 40 paslanmaz çelik borudan (iç çap= 52.50 mm, et kalınlığı=3.91 mm, k=16.3 W/m°C) akmaktadır. Boru 51 mm kalınlığında bir malzeme (k=0.0623 W/mK) ile yalıtılmıştır. Gaz tarafı ısı aktarım katsayısı 30.7 W/m2K ve borunun bulunduğu ortamın ısı aktarım katsayısı 10.8 W/m2°C ve sıcaklığı 300 K’dir.

a. 1 m boru boyu için saatte olan ısı kaybını bulunuz.

b. İç ve dış alana dayandırılmış ısı aktarım katsayılarını hesaplayınız.

(20) 2. 114 mm çapında küre kabul edilebilecek bir elmanın yüzey sıcaklığı 277.6 K’dir ve bulunduğu ortamdaki havanın ısı aktarım katsayısı hesaplanacaktır. Aşağıdaki durumlar için ısı aktarım katsayılarını hesaplayınız.

a. Hava hızı 1.22 m/s, hava sıcaklığı 316.5 K

b. Hava hızı 0.61 m/s, hava sıcaklığı 316.5 K

c. Hava hızı 0.00 m/s, hava sıcaklığı 316.5 K

(20) 3. Dış çapı 25.4 mm, yüzey sıcaklığı 82.4°C olan yatay bir borudan sıcak su taşınmaktadır. Bu boru 21.3°C sıcaklıktaki durgun bir ortamdadır. 1 m boru boyu için ısı kaybını hesaplayınız.

(35) 4. 20.3 cm kalınlığındaki geniş et parçalarının ilk sıcaklığı 37.8°C’tır. Bu et parçaları, sıcaklığı 1.7°C ve ısı aktarım katsayısı 39.7 W/m2K olan bir ortamda merkez sıcaklığı 10°C olana kadar tutulacaktır.

a. Et parçalarının merkez sıcaklıklarının 10°C’a gelmesi için geçmesi gereken süreyi hesaplayınız.

b. Bu süre sonunda; yüzey ve yüzeyden 5 cm aşağıdaki sıcaklıklar ne olur ?

ret = 1073 kg/m3       Cpet = 3.48 kJ/kg°C      ket = 0.498 W/mK


ISI İLETİMİ
1999-2000 GÜZ YARIYILI ARASINAVI

(25) 1. Boş küp (kare prizma) boyunca ısı iletim denklemini çıkartınız.

Not : Köşe etkilerini ihmal ediniz.

(35) 2. 1 m uzunluğunda iç çapı 1 cm, dış çapı 1.2 cm olan paslanmaz çelik boru bir su banyosunu soğutma işleminde kullanılacaktır. Boru iç yüzey sıcaklığı 4°C, dış yüzey sıcaklığı 60°C’tır. Paslanmaz çelik borunun ısıl iletkenlik katsayısının sıcaklıkla değişimi;

k = 13.4 + 13.52 x 10-3 x T (°C)

şeklindedir. Borunun su banyosunda uzaklaştırabileceği ısı miktarını hesaplayınız.

(40) 3. 3.6 ton/h debideki balık yağı 85°C’tan 25°C’a soğutulmak isteniyor. 13°C’taki soğutma suyunun debisi 5 ton/h’tir. 21 mm iç, 25 mm dış çapındaki bir iç boru ve 50 mm çapındaki bir dış borudan oluşacak paslanmaz çelik (k=16 W/m°C) bir ısı değiştiricinin boyu en az ne olmalıdır ?

Balık yağı ve suyun özellikleri;

Balık yağı               Su

Viskozite, Pa.s                    0.022                       0.68×10-3

Yoğunluk, kg/m3                  925                        994

Isıl iletkenlik, W/mK             0.169                     0.628

Özgül ısı, kJ/kg°C                 1.9                        4.181


ISI AKTARIMI
2005-2006 GÜZ YARIYILI BÜTÜNLEME SINAVI
(Açık Kitap ve Not)

(30) 1. 35 mm çap ve 3.5 mm et kalınlığına sahip bir boruda (k=45 W/mK) 120°C sıcaklıkta buhar (h=3450 W/m2K) yoğuşturulmaktadır. Borunun bulunduğu 18°C sıcaklığa sahip durgun ortamdaki ısı aktarım katsayısı 25 W/m2°C’dir. 10 m boru boyu için ısı kaybını hesaplayınız. Boru 35 mm kalınlığında ısı iletkenlik katsayısı 0.06 W/mK olan malzeme ile yalıtılırsa ısı kaybındaki değişim yüzdesi ne olur ?

(30) 2. İç çapı 25 mm et kalınlığı 3 mm olan çift borulu ısı değiştiricinin içteki borusundan (k=45 W/mK) saatte 1500 kg debi ile akan su, 25°C’tan 40°C’a ısıtılacaktır. Cekette 95°C’ta buhar (h=8000 W/m2K) yoğuşturulmaktadır. Bu işlem için gerekli boru boyunu hesaplayınız.

Not: Isı değiştirici boyunca suyun viskozitesi değişmemektedir.

(40) 4. Konserve gıda 130°C’ta buharla (h=3000 W/m2°C) sterilize edilecektir. Konserve kutusu 10 cm çapında ve 15 cm yüksekliğindedir. Konserve kutusu, ısıl iletkenlik katsayısı 0.48 W/mK, özgül ısısı 3 kJ/kgK, yoğunluğu 800 kg/m3 ve ilk sıcaklığı 30°C olan gıda maddesi içermektedir. 90 dakika sonra;

(15) a. Konserve kutusunun merkezindeki sıcaklığı hesaplayınız.

(15) b. Merkezden 3.5 cm yanal yüzeye ve 5 cm tabana uzaklıkta bulunan noktadaki sıcaklığı hesaplayınız.

(10) c. Konserve kutusu buharla aynı sıcaklıkta fakat ısı aktarım katsayısı 20 W/m2K olan bir ortamda olsaydı aynı süre sonunda merkez sıcaklığı ne olurdu ?


ISI AKTARIMI
2005-2006 GÜZ YARIYILI ARASINAVI
(80 dk)

(27) 1. 1.27 cm kalınlığında plastik bir malzemeden (k=0.433 W/mK) yapılmış olan bir tavan yalıtılacaktır. Yalıtım malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı 0.0346 W/mºC’tır. Oda sıcaklığı ve tavanarası sıcaklığı sırası ile 18ºC ve 37ºC, her iki tarafa ait ısı aktarım katsayıları eşit ve 2.34 W/m2K’dir. Tavan iç yüzey sıcaklığının oda sıcaklığından en fazla 2.5 K yüksek olması için yalıtım kalınlığı ne olmalıdır?

(18) 2. 25 mm çapında ve 3 mm et kalınlığına sahip çelik borudan (k=45 W/mK) ısı aktarım katsayısı çok yüksek olan 110°C sıcaklıkta buhar nakledilmektedir. Borunun bulunduğu ortam 15°C ve ısı aktarım katsayısı 20 W/m2°C’dır.  Borunun 1 m’sinden olan ısı kaybını hesaplayınız. Logaritmik ortalama alan yerine aritmetik ortalama alan kullanılmış olsaydı sonuç % kaç değişirdi ?

(25) 3. 5 m uzunluğunda bir çift borulu ısı değiştiricide içi boru iç çapı 5 cm, dış boru iç çapı 10 cm’dir. İç borudan özgül ısısı 3.8 kJ/kg°C olan bir akışkan 0.5 kg/s debi ile akmaktadır. Dış boruda 150°C’da buhar yoğuşmaktadır. İç alana dayandırılmış ısı aktarım katsayısı 500 W/m2K’dir. Akışkan ısı değiştiriciye 40°C’ta giriyorsa çıkış sıcaklığı ne olur ?

(30) 4. 15°C sıcaklıktaki hava 1.5 m3/s debi ile yüzey sıcaklığı 95°C olan boru demeti üzerinde geçirilerek 65’a ısıtılacaktır. Borular 1 m uzunluğunda ve 55 mm dış çapındadır. Havanın ısı aktarım katsayısı 250 W/m2°C ise sistemde kullanılması gereken boru sayısını hesaplayınız.


ISI İLETİMİ
2000-2001 GÜZ YARIYILI BÜTÜNLEME SINAVI
(Açık kitap ve not)

(30) 1. Yüzey alanı 3 m² olan bir duvarın kalınlığı 10 cm, ortalama ısıl iletkenlik katsayısı 0.2 W/mK’dir. Bu duvarın iç ve dış yüzey sıcaklıkları sırasıyla 30°C ve 15°C olduğuna göre duvardan günlük ısı aktarımı kaç kJ’dür ? Isı kaybını yarıya indirmek için kullanılacak olan izolasyon malzemesinin (k=0.004 W/mK) kalınlığını ve alanını hesaplayınız.

(35) 2. 40°C sıcaklıktaki su, yatay çelik bir borudan (D= 40 mm, Ddış= 46 mm, k=45 W/mK) 1.7 m/s hızla akmaktadır. Suyu 90°C’a ısıtmak için borunun dışında 100°C’ta buhar yoğuşturulacaktır. Buhar tarafı ısı aktarım katsayısı 6500 W/m²°C olarak alınabilir. Su için gerekli ısıl ve fiziksel özellikler daha önce çözülmüş problemlerdeki değerler kullanılabilir.

  1. Gerekli buhar miktarını

  2. Su tarafı ısı aktarım katsayısını (hi)

  3. İç alana dayandırılmış toplu ısı aktarım katsayısını (Ui)

  4. Bu işlem için gerekli boru boyunu hesaplayınız.

(35) 3. 10°C sıcaklığa sahip balık filetoları 100 mm kalınlığında paketlenmiştir. Sonsuz levha kabul edilebilecek bu paketler 0°C’taki ortamda iki yüzünden soğutulmaktadır. Paketlerin yüzey sıcaklığı ortam ile aynıdır. Filetoların merkezinin 2°C’a gelmesi için geçmesi gereken süreyi hesaplayınız. Bu süre sonunda yüzeyden 20 mm aşağıdaki noktanın sıcaklığı ne olur ?

Filetoların özellikleri : k = 0.571 W/mK, r = 1052 kg/m3 , Cp = 4.02 kJ/kg°C


ISI İLETİMİ
2002-2003 GÜZ YARIYILI FİNAL SINAVI
(Açık kitap ve not)
(Sınav süresi 120 dk.)

(25) 1. 25.4 mm dış çapında 10 m uzunluğunda ve dış yüzey sıcaklığı 100ºC olan yatay bir boru 31ºC sıcaklıktaki durgun bir ortamdadır. Boru yüzeyinden 1 saatte olan ısı kaybını hesaplayınız.

(40) 2. 40ºC sıcaklıktaki su, yatay çelik bir borudan (D=40 mm, Ddış=46 mm, k=45 W/mºC) 1.7 m/s hızla akmaktadır. Suyu 90ºC’a ısıtmak için boru dışında 100ºC’ta buhar yoğuşturulacaktır. Buhar tarafı ısı aktarım katsayısı 6500 W/m2ºC olarak alınabilir. Su için ısıl ve fiziksel özellikleri daha önce çözülmüş problemlerden alabilirsiniz.

a. Gerekli buhar miktarını,

b. Su tarafı ısı aktarım katsayısını,

c. İç alana dayandırılmış toplu ısı aktarım katsayısını,

d. Bu işlem için gerekli boru boyunu hesaplayınız.

(35) 3. 10ºC sıcaklığa sahip balık filetoları 100 mm kalınlığında paketlenmiştir. Sonsuz levha kabul edilebilecek bu paketler 0ºC’taki ortamda iki yüzünden soğutulmaktadır. Ortamın ısı aktarım katsayısı 300 W/m2K dir. Filetoların merkezinin 2ºC’a gelmesi için geçmesi gereken süreyi hesaplayınız. Bu süre sonunda yüzeyden 20 mm aşağıdaki noktanın sıcaklığı ne olur ?

Balık filetolarının özellikleri : k=0.571 W/mK   ,   r=1052 kg/m3   ,  Cp=4.02 kJ/kgºC


ISI İLETİMİ
2003-2004 GÜZ YARIYILI ARASINAVI
(Sınav Süresi 100 dk)

(30) 1. 30°C’tan 4°C’a soğutulacak 30 kg/h debideki sütün (Cp=3.8kJ/kgK) soğutulmasında 0°C’ta giren ve 10°C’ta çıkan bir akışkan (Cp=4 kJ/kgK)kullanılacaktır. Gerekli akışkan debisini ve toplu ısı aktarım katsayısı 150 W/m²K olduğuna göre paralel ve karşıt akım için gerekli ısı aktarım alanlarını hesaplayınız.

(35) 2. Çevre sıcaklığının 20°C kabul edilebileceği bir işletmede (ho=5 W/m²K) bulunan 1.6*1.6*3 m boyutlarında kare tabanlı bir tankın içinde –20°C’ta sıvı amonyak (hi=150 W/m²K) saklanmaktadır. 8 mm kalınlığında bir malzemeden (k=45 W/mK) yapılmış olan tank, perlit (k=0.045 W/mK) ile yalıtılacaktır. Yanal ve üst yalıtım yüzey sıcaklığının 10°C olması için gerekli kalınlıkta malzeme ile yalıtılacak olan bu tankta –20°C’ta buharıyla denge halinde bulunan amonyaktan saatte kaç kg buharlaşma olur ?

hfgNH3=1325 kJ/kg

(40) 3. 3.6 ton/h debideki balık yağı 85°C’tan 25°C’a soğutulmak isteniyor. 13°C’taki soğutma suyunun debisi 5 ton/h’tir. 21 mm iç, 25 mm dış çapındaki bir iç boru ve 50 mm iç çapındaki bir dış borudan oluşacak paslanmaz çelik (k=16 W/m°C) bir ısı değiştiricinin boyu en az ne olmalıdır ?

Balık yağı ve suyun özellikleri;

Balık yağı               Su

Viskozite, Pa.s                    0.022                      0.68×10-3

Yoğunluk, kg/m3                  925                       994

Isıl iletkenlik, W/mK             0.169                    0.628

Özgül ısı, kJ/kg°C                 1.9                       4.181


ISI İLETİMİ
2004-2005 GÜZ YARIYILI ARASINAVI
(100 dk)

(25) 1. 1.27 cm kalınlığında plastik bir malzemeden (k=0.433 W/mK) yapılmış olan bir tavan yalıtılacaktır. Yalıtım malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı 0.0346 W/mºC’tır. Oda sıcaklığı ve tavanarası sıcaklığı sırası ile 20ºC ve 49ºC, her iki tarafa ait ısı aktarım katsayıları eşit ve 2.84 W/m2K’dir. Tavan iç yüzey sıcaklığının oda sıcaklığından en fazla 2ºC yüksek olması için yalıtım kalınlığı ne olmalıdır?

(35) 2. İç ısı aktarım alanı 0.11m2 olan küçük bir ısı değiştirici sürekli çalışacak bir sistemin verimliliğini test için kullanılacaktır. Sistemde 168 kg/h debideki ürün  (Cp=3.7 kJ/kgK) 25ºC’tan 72ºC’a 110ºC sıcaklıkta buhar yoğuşturularak ısıtılacaktır.

a. Sistemin toplu ısı aktarım katsayısını hesaplayınız.

b. Aynı toplu ısı aktarım katsayısına sahip iç alanı 0.75m2 olan daha büyük bir ısı değiştiricide 120ºC sıcaklıkta buhar kullanılması durumunda 25ºC’tan 72ºC’a ısıtılacak ürünün debisi ne olur ?

(40) 3. İç içe geçmiş iki borudan oluşan bir ısı değiştiricide iki boru arasındaki halkasal boşluktan 3240 kg/h debi ile akan gıda maddesi (% 12 KM, μ=2 cp, ρ=1200 kg/m3) 25ºC’tan 75ºC’a ısıtılacaktır. Isıtma ortamı olarak iç borudan akan 100ºC’ta yoğuşan buhar  (h=8000 W/mK) kullanılacaktır. İçteki paslanmaz çelik boru (k=16 W/mK) 40 mm iç çapındadır ve 3 mm et kalınlığı vardır. Dıştaki borunun iç çapı 55 mm’dir.

a. Bu işlem için gerekli buhar miktarını,

b. Karşıt ve paralel akım için gerekli boru boyunu hesaplayınız.

kgıda=ksu (1-0.5Xs)     Xs: KM kesiri                 hfg 100ºC=2257 kJ/kg


ISI İLETİMİ
2004-2005 GÜZ YARIYILI BÜTÜNLEME SINAVI
(Açık kitap ve not)

(30) 1. 25.4 mm dış çapında, 10 m uzunluğunda ve dış yüzey sıcaklığı 100.8°C olan yatay bir boru 31°C’ta durgun bir ortamdadır. Borunun 1 m’sinden 1 saatte olan ısı kaybını hesaplayınız.

(35) 2. 40°C sıcaklıktaki su, yatay çelik bir borudan (D= 40 mm, Ddış= 46 mm, k=45 W/mK) 1.7 m/s hızla akmaktadır. Suyu 90°C’a ısıtmak için borunun dışında 100°C’ta buhar yoğuşturulacaktır. Buhar tarafı ısı aktarım katsayısı 6500 W/m²°C olarak alınabilir. Su için gerekli ısıl ve fiziksel özellikler daha önce çözülmüş problemlerdeki değerler kullanılabilir.

  1. Gerekli buhar miktarını

  2. Su tarafı ısı aktarım katsayısını (hi)

  3. İç alana dayandırılmış toplu ısı aktarım katsayısını (Ui)

  4. Bu işlem için gerekli boru boyunu hesaplayınız.

(35) 3. 10°C sıcaklığa sahip balık filetoları 100 mm kalınlığında paketlenmiştir. Sonsuz levha kabul edilebilecek bu paketler 0°C’taki ortamda iki yüzünden soğutulmaktadır. Paketlerin yüzey sıcaklığı ortam ile aynıdır. Filetoların merkezinin 2°C’a gelmesi için geçmesi gereken süreyi hesaplayınız. Bu süre sonunda yüzeyden 20 mm aşağıdaki noktanın sıcaklığı ne olur ?

Filetoların özellikleri : k = 0.571 W/mK, r = 1052 kg/m3 , Cp = 4.02 kJ/kg°C


ISI İLETİMİ
2004-2005 GÜZ YARIYILI ARASINAVI
(100 dk)

(30) 1. 3.5 cm kalınlığında plastik bir malzemeden (k=0.4 W/mK) yapılmış olan bir tavan yalıtılacaktır. Yalıtım malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı 0.04 W/mºC’tır. Oda sıcaklığı ve tavanarası sıcaklığı sırası ile 20ºC ve 39ºC, her iki tarafa ait ısı aktarım katsayıları eşit ve 3.5 W/m2K’dir. Tavan iç yüzey sıcaklığının oda sıcaklığından en fazla 3ºC yüksek olması için yalıtım kalınlığı ne olmalıdır?

(40) 2. Çapı 25 mm, et kalınlığı 3 mm olan bir borudan (k=45 W/mK) 1.5 m3/h hacimsel debi ile akıtılan su 20°C’tan 40°C’a ısıtılacaktır. Isıtma ortamı olarak boru dışında 95°C sıcaklıkta yoğuşan, ısı aktarım katsayısı 8000 W/m2K olan buhar kullanılacaktır. Bu işlem için gerekli boru boyunu hesaplayınız.

rsu=998 kg/m3   Cpsu=3.36 kJ/kgK   ksu=1.05 W/mK   msu=0.8 cp

(40) 3. Kalınlığı 80 mm, ısıl iletkenlik katsayısı 1 W/mK, özgül ısısı 1.6 KJ/kgK, yoğunluğu 800 kg/m3 olan sonsuz levha şeklindeki donmuş et -10°C ilk sıcaklığa sahiptir. -30°C sıcaklıktaki bir depoda ısı aktarım katsayısının 5, 50 ve 5000 W/m2K olması durumunda her iki tarafından soğutulan etin merkez sıcaklığının -25°C olması için geçmesi gereken süreleri hesaplayınız.


ISI İLETİMİ
1999-2000 GÜZ YARIYILI FİNAL SINAVI
(Açık Kitap ve Not)

(20) 1. 50 mm dış çapında, 1 uzunluğunda ve dış yüzey sıcaklığı 100°C olan yatay bir boru 20°C sıcaklıktaki durgun bir ortamdadır. Boru yüzeyinde 1 saatte olan ısı kaybını hesaplayınız.

(40) 2. 15.6°C ve 1 atm basınçtaki hava, akış yönüne dik 10, akış yönüne paralel 10 adet boru içeren kare yerleşim düzenli bir sisteme 5 m/s hızla girmektedir. Boru yüzey sıcaklıkları 60°C’tır. Boru dış çapları 25.4 mm ve borular arası mesafe 38.1 mm’dir. 1 m boru boyu için ısı aktarım hızını ve hava çıkış sıcaklığını hesaplayınız.

(40) 3. 5 cm çap ve 5 cm yükseklikteki silindirik bir kutuda bulunan gıda maddesi –18°C ilk sıcaklığa sahiptir. Bu kutu, eksenine dik olarak akan 37.8°C sıcaklık ve 1 m/s hıza sahip hava akımına bırakılmaktadır. 30 dakika sonra;

a.    Kutu merkez sıcaklığını,

b.    Yanal yüzeyden 1 cm ve üst yüzeyden 2.5 cm aşağıdaki sıcaklığı hesaplayınız.

kgıda=2 W/m°C       rgıda= 961 kg/m3         Cpgıda= 2.51 kJ/kgK


ISI İLETİMİ
2000-2001 GÜZ YARIYILI FİNAL SINAVI
(Açık kitap ve not)

(40) 1. 1-1 geçişli bir gövde-boru ısı değiştiricide 100°C’ta buhar yoğuşturulmaktadır. Soğuk su, direnci ihmal edilebilir olan bakırdan yapılmış borulara 15°C ve 3.5 m/s hızla girmektedir. Bakır borular 14 mm çapa ve 50 cm uzunluğa sahiptir. Buhar tarafı ısı aktarım katsayısı 21,800 W/m²°C ise; 2.3 kg/s debideki buharı yoğuşturmak için su çıkış sıcaklığını ve gerekli boru sayısını hesaplayınız.

msu=1 cP   rsu= 1000 kg/m3   ksu= 0.628 W/mK   Cpsu= 4.18 kJ/kg°C   hfg100°C=2257.2 kJ/kg

(30) 2. 25.4 mm dış çapında, 10 m uzunluğunda ve dış yüzey sıcaklığı 100.8°C olan yatay bir boru 31°C’ta durgun bir ortamdadır. Borunun 1 m’sinden 1 saatte olan ısı kaybını hesaplayınız.

(30) 3. 5 cm çap ve 5 cm yükseklikteki silindirik bir kutuda bulunan donmuş gıda maddesinin sıcaklığı -20°C’dır. Bu kutu, 30°C sıcaklık ve 16 W/m²K ısı aktarım katsayısına sahip hava akımına bırakılmaktadır. 30 dakika sonra kutu merkez sıcaklığı ne olur ?

kgıda=2 W/m°C       rgıda= 960 kg/m3         Cpgıda= 2.51 kJ/kgK


TEMEL HESAPLAMA TEKNİKLERİ
1998-1999 GÜZ YARIYILI ARASINAVI
(Açık Kitap ve Not)

(30) 1. Fiyatı 250.000.- TL olan % 88 KM’li makarna, deniz yolu ile ihraç edilmektedir. Taşıma sırasında nem oranı % 22’ye yükseldiğine göre, ihracatçının aynı karı elde etmesi için makarnanın yeni satış fiyatı ne olmalıdır ?

(35) 2. 100 kg, % 75 şeker, %21 su ve % 4 suda çözünebilen safsızlık içeren çözelti kristalizatörde kristallendirilmektedir. Buradan elde edilen kristal şeker-doygun çözelti (% 67 şeker içerikli) karışımı separatörde ayrılmaktadır. Daha sonra uygulanan kurutma işlemiyle separatörden çıkan ıslak şeker kristalleri ağırlıklarının % 15’ini kaybederek tamamen kuruyor. Bu işlem sonucunda elde edilen kristal şekerdeki safsızlık miktarını bulunuz, verimi hesaplayınız.

Verim=(elde edilen şeker/başlangıçtaki şeker)*100

(35) 3. Bir fırında % 20 fazla hava ile % 2 CO2, % 28 CO, % 2 O2, % 10.4 H ve %57.6 N2 içeren gaz yakıt yakılmaktadır. Yanma sonucu oluşan gazların fırından çıktığı yer ile bacaya gittiği yol arasında baca gazına hava sızmaktadır. Bacadan alınan seyrelmiş baca gazının Orsat analizi % 4.6 CO2, % 3 CO, % 10.8 O2 ve % 81.6 N2 olarak bulunmuştur.

a.    Yakılan her 100 mol gaz için baca gazına ne kadar hava sızmıştır ?

b.    Fırın çıkışındaki baca gazının bileşimi nedir ?


ISI TRANSFERİ
2000-2001 GÜZ YARIYILI ARASINAVI
(Açık Kitap ve Not)

(30) 1. Uzunluğu L, iç yarıçapı r1, dış yarıçapı r2, iç yüzey sıcaklığı T1, dış yüzey sıcaklığı T2 olan içi boş bir silindirde sıcaklığın yarıçapla değişimini veren ifadeyi çıkarınız.

(35) 2. D iç çapındaki bir borudan kargaşalı akışta akmakta olan bir sıvı gıda için hi değeri 900 W/m²°C’dır. Aşağıdaki durumlar için hi’nin yeni değerlerini hesaplayınız.

a.    Boru çapının 1/3’e inmesi,

b.    Boru boyunun 3 katına çıkması,

c.    İşlem sıcaklığının yükselmesi nedeni ile diğer fiziksel özellikler aynı kalırken viskozite (mb) değerinin 1/3 azalması.

(35) 3. 3.6 ton/h debideki balık yağı 75°C’tan 25°C’a soğutulmak isteniyor. 13°C’taki soğutma suyunun debisi 5 ton/h’dir. 21 mm iç, 25 mm dış çapındaki bir iç boru ve 50 mm iç çapındaki dış borudan oluşacak paslanmaz çelik (k=16 W/m°C) bir ısı değiştiricinin boyu en az ne olmalıdır ?

Balık yağı ve suyun özellikleri:

 

Balık yağı

Su

m, Pa.s

0.022

0.68*10-3

r, kg/m3

925

994

k, W/mK

0.169

0.628

Cp, kJ/kgK

1.9

4.181


ISI İLETİMİ
1998-99 GÜZ YARIYILI BÜTÜNLEME SINAVI
(Açık Kitap ve Not)

(20) 1. Yüzey alanı 3 m² olan bir duvarın kalınlığı 10 cm, ortalama ısıl iletkenlik katsayısı 0.2 W/mK’dir. Bu duvarın iç ve dış yüzey sıcaklıkları sırasıyla 15°C ve 30°C olduğuna göre günlük ısı aktarımı kaç kJ’dür ?

(20) 2. 25.4 mm dış çapında, 10 m uzunluğunda ve dış yüzey sıcaklığı 100°C olan yatay bir boru 20°C sıcaklıktaki durgun bir ortamdadır. Boru yüzeyinden 1 saatte olan ısı kaybını hesaplayınız.

(30) 3. 15.6°C sıcaklıkta, 1 atm basınçtaki hava akış yönüne dik 10, akış yönüne paralel 1 boru içeren sisteme 8 m/s hızla girmektedir. Boru yüzeyleri 57.2°C sıcaklıktadır. Boru dış çapları 25.4 mm ve borular arası mesafe 38.1 mm’dir. 0.305 m boru boyu için ısı aktarım hızını ve hava çıkış sıcaklığını hesaplayınız.

(30) 4. 5 cm çap ve 5 cm yüksekliğindeki silindirik bir kutuda bulunan donmuş gıda maddesinin sıcaklığı –18°C’tır. 21°C sıcaklığında ve ısı aktarım katsayısı 5.7 w/m²K olan bir ortama bırakılan bu kutunun sıcaklığı 30 dakika sonra ne olur ?

kgıda = 2 W/m°C        rgıda = 961 kg/m3        Cpgıda = 2.51 kJ/kg°C

Bir cevap yazın