BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MIM 305 ISI TRANSFERİ DERSİ / ÖDEV 1
Veriliş Tarihi: 27 Şubat 2015
Teslim Tarihi: 06 Mart 2015
Soru 1: Disk şeklindeki bir hacim
elemanı üzerinde enerji dengesinden yola
çıkarak, ısıl iletkenliği sabit, içerisinde ısı
üretimi olan ve yan yüzeyleri yalıtılmış D
çaplı şekildeki gibi bir silindir için tek
boyutlu
zamana
bağlı
ısı
iletim
denklemini türetiniz.
Soru 2: Şekilde bir evin L kalınlıklı duvarı gösterilmiştir.
Duvarın dış yüzeyi hem taşınım hem de ışınım ile ısı alışverişi yapmaktadır. Dış ortam havası
havası
iken evin iç ortam
Tgök
sıcaklığına sahiptir. Bu bölgedeki gökyüzü, toprak
ve çevresel yapıların yüzeyleri, dış yüzeydeki ışınımla ısı
transferi için Tgök sıcaklığındaki bir yüzey olarak dikkate
alınabilir. Duvarın iç ve dış yüzeyindeki ısı taşınım katsayıları
sırası ile h1 ve h2 dir. Duvar malzemesinin ısıl iletkenliği k ve
dış yüzeyin yayıcılığı
dir. Duvardaki ısı transferinin
diferansiyel denklemini yazarak ve sınır şartlarını belirtiniz.
Soru 3: Isıl iletkenliği k = 12.5 W/mK, iç yarı çapı r1 = 5 cm,
dış çapı r2 = 6 cm ve uzunluğu L = 9 m olan bir buhar
borusunu göz önüne alınız. Buhar, boru içerinde ortalama
120 oC sıcaklıkta akmaktadır; iç yüzeyde ortalama taşınım ısı
transfer katsayısı h = 70 W/m2K olarak verilmiştir. Eğer
borunu dış yüzeyinin sıcaklığı T2 = 70 oC ise;
a) Borudaki sıcaklık dağılımını belirleyiniz.
b) Borudaki buhardan ısı kayıp hızını bulunuz.
h1
h2
T∞1
T∞2
Soru 4: İçerisinde ısının
hızla üniform oarak üretildiği
kalınlığı L olan şekildeki gibi bir plaka göz önüne alınız.
Plakanın bir tarafına yalıtım uygulanırken diğer tarafı h ısı
taşınım katsayısı ile T∞ sıcaklığına sahip ortama açıktır.
a) Plakadaki sürekli tek boyutlu ısı iletimini temsil eden
denklemi türeterek sınır şartlarını belirtiniz.
b) Plakadaki sıcaklık dağılımını belirleyiniz.
c) Yüzeydeki
sıcaklıklar
için,
verilen
parametreler
cinsinden, bir bağıntı elde ediniz.
Soru 5: Bir nükleer reaktörde dışındaki su ile soğutulan 1 cm çaplı, ısı iletim katsayısı k = 29.5 W/mK
olan silindirik uranyum yakıt çubuklarında üniform olarak 4 x 107 W/m3 hızla ısı üretmektedir. Eğer
çubukların dış yüzey sıcaklığı 220 oC ise çubuk merkezinin sıcaklığını bulunuz.
Soru 6: İçerisinde üniform olarak 2 x 105 W/m3 hızla ısı
üretilen 5 cm kalınlıklı ve ısı iletim katsayısı k = 111 W/mK
olan şekildeki gibi geniş pirinç bir plakayı göz önüne alınız.
Plakanın bir yüzeyi yalıtılmış iken diğer yüzeyi h = 44 W/m2K
ısı taşınım katsayısına ve T = 25 oC sıcaklığına sahip bir ortama
açıktır. En yüksek ve en düşük sıcaklığın plakanın neresinde
meydana geleceğini açıklayınız ve değerlerini hesaplayınız.
Ders Sorumluları: Dr. Emin AÇIKKALP
Dr. Osman TURAN
Download

bilecik şeyh edebali üniversitesi makine ve imalat mühendisliği