UYGULAMA – II –

I. & II. Yasa

Arş. Gör. Mehmet Akif EZAN

Dokuz Eylül Üniversitesi – Makina Mühendisliği Bölümü

05/08/08

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü Termodinamik I

2007 – 2008

YAZ DÖNEMİ

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Problem 4.40

Hava sürekli akışlı bir kompresöre 100 kPabasınç, 22 °C sıcaklıkta girmekte ve 1 MPabasınca sıkıştırılmaktadır. Bu aradakompresörüm gövdesinde dolaşan suylahavadan 16 kJ/kg ısı çekilmektedir. Havanıngirişteki hacimsel debisi 150 m3/dak vekompresörü çalıştırmak için gerekli güç 500kW’tır.(a) Kompresörden geçen havanın kütle

debisini,(b) Havanın kompresör çıkışındaki sıcaklığını,Hesaplayın.

Soru:

Problem 4.40

Hava

q = 16 kJ/kg

W

2

1

Termodinamik I

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

( )1 100 kPaP =

İstenen:? (kg/s)m =&Kütlesel debi:

1 295 KT =

( )2 1 MPaP =

Verilenler:

3150 (m /dk)V =&

( )=1 100  kPaP=1 295 KT

( )=2 1  MPaP

=& 3150 (m /dk)V

( )16 kJ/kgq =

Hava

q = 16 kJ/kg

2

1

W

2 ? ( C)T = °Çıkış sıcaklığı:

Problem 4.40

Problem 4.40

Termodinamik I

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Kütlesel debi,

Çözüm:

2.95 (kg/s)m =&

m Vρ= &&

( )=1 100  kPaP=1 295 KT

( )=2 1  MPaP

=& 3150 (m /dk)V

Hava

q = 16 kJ/kg

2

1

W

Havanın yoğunluğu ideal gaz denkleminden,PRT

ρ =

1000.287 295

ρ =×

31.181 (kg/m )ρ =

=& 3150 (m /dk)V =& 32.5 (m /s)V

Problem 4.40

Problem 4.40

Termodinamik I

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Enerjinin korunumundan,

Çözüm:

( )2 174.72 CT = °

, ,net in net out ç gQ W E E− = −& & & &

( ), , 2 1net in net outQ W m h h− = −& & &

Havanın mükemmel gaz kabulüyle: mCp(T2‐T1)

( ) ( ) ( )216 2.95 500 2.95 1.005 295T− × + = × −

( )=1 100  kPaP=1 295 KT

( )=2 1  MPaP

=& 3150 (m /dk)V

Hava

q = 16 kJ/kg

2

1

W

2 447.72 KT =

Problem 4.40

Problem 4.40

Termodinamik I

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Problem 4.87

Yalıtılmış, dikey bir piston silindir düzeneğindebaşlangıçta 10 kg su bulunmaktadır. Suyun 8 kg’lıkbölümü buhar fazındadır. Sürtünmesiz pistonunkütlesi, silindir içindeki basıncın 300 kPa olmasınısağlayacak büyüklüktedir. Silindir ayrıca bir vanaaracılığıyla içinden 0.5 MPa basınç ve 350°C sıcaklıktasu buharı akan bir boruya bağlanmıştır. Daha sonravana açılmakta ve silindirdeki tüm sıvı buharlaşıncayakadar borudan silindire buhar girmektedir.

(a) Silindir içindeki son haldeki sıcaklığı,(b) Kaba giren buhar kütlesini

hesaplayın.

Soru:

Problem 4.87

Termodinamik I

( )=1 300  kPaP( )=1 10  kgm

( )= 0.5  MPagP= °350  CgT

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

( )1 300 kPaP =

İstenen:2 ? T =Son sıcaklık:

( )1 10 kgm =

Verilenler:

? (kg)gm =Giren buhar:

Termodinamik I

Problem 4.87

Problem 4.87

( )=1 300  kPaP( )=1 10  kgm

( )= 0.5  MPagP= °350  CgT

( )0.5 MPagP = 350 CgT = °

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Enerjinin korunumundan,

Çözüm:

, , 2 2 1 1net in net out g g ç çQ W m h m h m u m u− + − = −∑ ∑& &

Termodinamik I

Problem 4.87

Problem 4.87

( )=1 300  kPaP( )=1 10  kgm

( )= 0.5  MPagP= °350  CgT

2 2 1 1 ,g g ç ç net outm h m h m u m u W− = − +∑ ∑ &

( )2 2 1 1 2 1g gm h m u m u P V V= − + −

h u pv= +

( )2 1 2 2 1 1gm m h m h m h− = −

12 1

2

g

g

h hm m

h h−

=−

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Çözüm:

Termodinamik I

Problem 4.87

Problem 4.87

( )=1 300  kPaP( )=1 10  kgm

( )= 0.5  MPagP= °350  CgT

1

12

2

g

g

h hm m

h h−

=−

Özelik tablolarından,

1 300 (kPa)P =

0.8x =1 2292.53 (kJ/kg)h =

0.5 (MPa)gP =

350 CgT = °3167.65 (kJ/kg)gh =

2 300 (kPa)P =( )Doymuş Buhar 2

2725.3 (kJ/kg)h =

2( 133.55 C)T = °

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Çözüm:

Termodinamik I

Problem 4.87

Problem 4.87

( )=1 300  kPaP( )=1 10  kgm

( )= 0.5  MPagP= °350  CgT

( )23167.65 2292.53 103167.65 2725.3

m −=−

( )2 19.78 kgm =

2 1gm m m= −

19.78 (kg)gm =

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Problem 5.95

Bir evin ısı kaybı, iç ve dış sıcaklıklararasındaki her 1 °C fark için 5400 kJ/h. °Cdeğerindedir. Şebekeden çektiği güç 6 kWolan bir ısı pompası bu evin iç sıcaklığının 21°C’de kalmasını sağlamaktadır.

Isı pompasının istenen koşulları yerinegetirebildiği en düşük sıcaklık ne olabilir?

Soru:

Problem 5.95

Termodinamik I

I.P.

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

21 CHT = °

İstenen:? LT =Dış sıcaklık:

( )5400 kJ/h. CHQT= °

Δ

Verilenler:

Termodinamik I

Problem 5.95

Problem 5.95

( )6 kWW =&

I.P.

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Isı pompası için COP

Çözüm:

,

HIP

net in

QCOPW

=

Termodinamik I

Problem 5.95

Problem 5.95

Elde edilen

Harcanan

Carnot ısı pompası için COP,

HIP

H L

TCOPT T

=−

I.P.

İki oranın eşitliğinden,

,

H H

H L net in

T QT T W

=−

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Çözüm:

Termodinamik I

Problem 5.95

Problem 5.95

I.P.

( )( )5400294 36006

H L

H L

T T

T T

−=

−

34.3H LT T− =

13.3 CLT = − °

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Problem 6.63

Su buharı sürekli akışlı bir türbine 8 MPabasınç ve 450 °C sıcaklıkta girmekte ve 50 kPabasınçta doymuş buhar olarak çıkmaktadır.Türbinden geçen su buharının debisi 25000kg/h, türbinin gücü ise 4 MW’tır.

Türbindeki akış sırasında birim zamandaüretilen toplam entropiyi hesaplayın.Çevre sıcaklığı 25 °C

Soru:

Problem 6.63

Termodinamik I

Su buharı

q

W

1

2

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

( )1 8 MPaP =

İstenen:? üretimS =Entropi üretimi

1 450 °CT =

Verilenler:

Termodinamik I

( )25000 kg/hm =&

( )2 50 kPaP =

( )4 MWW =&

Problem 6.63

Problem 6.63

Su buharı

q

W

1

2

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Termodinamiğin II. Yasası;

Çözüm:

çevresistem g g ç ç üretim

çevre

QS m s m s S

TΔ = + − +∑ ∑

Termodinamik I

Çevreyle olan ısı transferi I. Yasadan bulunur,

Problem 6.63

Problem 6.63

Su buharı

q

W

1

2

, , 0net in net out g g ç çQ W m h m h− + − =∑ ∑Özelik tablolarından,

8 (MPa)gP =

450 °CgT =

3271.99 (kJ/kg)gh =

50 (kPa)çP =( ) Doymuş Buhar

2645.87 (kJ/kg)çh =

6.555 (kJ/kg.K)gs =

7.5939 (kJ/kg.K)çs =

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Çözüm:

Termodinamik I

Problem 6.63

Problem 6.63

Su buharı

q

W

1

2

[ ],250004000 3271.99 2645.87 03600net in

Q ⎛ ⎞− + − =⎜ ⎟⎝ ⎠

( ), 348 kWnet inQ = −

( )348 250000 6.555 7.5939298 3600 üretim

S− ⎛ ⎞= + − +⎜ ⎟⎝ ⎠

( )8.38 kW/KüretimS =

Mehmet Akif EZAN – DEÜ Makina Müh. Bölümü

Arş. Gör. Mehmet Akif EZAN

mehmet.ezan@deu.edu.tr

Termodinamik I

Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19