Ege Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi
Makina Mühendisliği Bölümü
2010-2011 Öğretim Yılı
MK309 Akışkanlar Mekaniği I (2+2) Dersi
Problem Seti Numarası: 01
Problemler
1.Bir lastik bot imalatı için CO2 gazının kullanımı düşünülmektedir. Lastik botun boyutları şekil ile
verilmiştir. Botun şişirilmesi için yerel atmosferik basıncın 21 kPa üzerinde bir basınca ihtiyaç vardır.
Kullanılacak CO2 gazının kütlesini [kg] ve ağırlığını [N] olarak hesaplayınız.
2.Azotun (nitrogen) 288 K sıcaklıktaki dinamik viskozitesi 172.10-7 Ns/m² değerindedir. Sutherland
eşitliğini kullanarak 365 K sıcaklığındaki dinamik viskozitesini [Ns/m²] olarak hesaplayınız.
3.Aralarındaki uzaklığın 5 mm olduğu birbirine paralel iki plakayı göz önüne alalım. Alttaki plaka
hareketsiz olsun. Üstteki plaka ise 8 m/s hızında hareket etsin. İki plakanın arası tamamen yağ (SAE
10W, 38°C) ile dolu olsun ve üstteki plaka iç yüzeyine temas eden yağın hızı, plaka hızı ile eşit
değerde alınsın. Plakalar arasındaki hız dağılımı ise doğrusal olsun. Bu şartlardaki yağın kayma
gerilmesini [Pa] olarak hesaplayınız.
4.Bir duvarın üzerinde akan 20°C sıcaklıktaki suyun hız dağılımı u = a(y/b)1/6 olarak verilmiştir. (a =
10 m/s ve b = 2 mm alınabilir). y, duvardan olan uzaklığı göstermektedir. Suyun y = 1 mm
uzaklığındaki kayma gerilmesini [Pa] olarak hesaplayınız.
5.Dönen bir disk içi yağ dolu bir kap içine daldırılmıştır. Diskin çapını D, kap içindeki boşluk
uzunluğunu S, dönme hızını w ve yağın viskozitesini µ alarak tork kuvvetini verecek bir eşitlik
türetiniz.
6.Çengel-Cimbala, “Fluid Mechanics Fundamentals and Applications” kitabi, Problem 2.70.
7.Girişten uzak bölgelerde, bir boru içerisindeki akış bir boyutludur ve laminer akış için hız dağılımı
u(r)= umax(1-r2/R2) olarak verilmiştir. (R: boru yarıçapı, r: boru merkezinden olan radyal uzaklık, umax:
boru ekseninde oluşan en fazla akış hızı). L uzunluğundaki boru bölümüne akışkanın uyguladığı
1
direnç kuvveti için bir eşitlik elde ediniz. 20°C sıcaklıktaki su akışı için R = 0.08 m, L = 15 m, umax =
3 m/s ve µ = 0.0010 kg/m.s alarak oluşan direnç kuvvetini [N] olarak hesaplayınız.
8.İki paralel levha arasında viskozitesi µ olan Newton tipi bir akışkanın laminer akışı ele alınsın. Akış
bir boyutlu ve hız dağılımı u(y) = 4umax[y/h-(y/h)²] olarak verilsin. (umax, y ve h’nin konumu için şekle
bakınız). Her iki plaka üzerine akışkanın birim plaka alanı başına akış yönünde uyguladığı direnç
kuvveti için bir eşitlik elde ediniz.
9.Çengel-Cimbala, “Fluid Mechanics Fundamentals and Applications” kitabi, Problem 2.55.
10.Çengel-Cimbala, “Fluid Mechanics Fundamentals and Applications” kitabi, Problem 2.39.
11.Sabit basınç altında, sıcaklık 28°C değerinden 38°C değerine arttırılırsa, başlangıçta hacmi 0.03 m³
olan hava ve su için hacim değişimini hesaplayınız. (33°C ortalama sıcaklıktaki su için hacimsel
genleşme katsayısı 1.67.10-4 K-1 alınabilir).
12.Şekil ile verilen sistem, 0.0010 m çapındaki tübün içinde 15 cm sıvı yüksekliği ölçülmesiyle
tanktaki P1 basıncının hesaplanması için kullanılmaktadır.
a.Akışkan su ise, kılcallık nedeni ile, tüpteki gerçek akışkan yüksekliğini [m] olarak hesaplayınız.
b.Kılcallıktan dolayı oluşan hata yüzdesini belirleyiniz.
[Su, 1 atm basınçta ve 20°C sıcaklıktadır].
2
Download

Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü