Termodinamiksorusu4

Üniversite Makine Mühendisliği
1

Ekran görüntüsü 2025-01-03 112446
Ekran görüntüsü 2025-01-03 112446720×182 24.6 KB

2

Soru: Bir termodinamik sistemin analiz edilmesi

Cevap:

Isı pompası sorusu: Bir termodinamik sistemde buharlaşma ve yoğunlaşma süreçlerinin değerlendirileceği bir soru ele alınmaktadır. Sistem R-134a akışkanı kullanılarak belirli sıcaklıklarda çalıştırılmaktadır.

Adım 1: Verilerin Tespiti ve Anlamlandırılması

  1. Sistem Özellikleri:

    • Ortam Sıcaklığı: 26 °C
    • Buharlaştırıcıya Giren Su: 45°C’den gelen ve 35°C’de 0.15 kuruluk derecesine ulaşan su.
    • Debi: 0.075 kg/s

  2. Soğutucu Akışkan Özellikleri:

    • Buharlaştırıcı Giriş: 24 °C ve %10 kuruluk derecesinde
    • Buharlaştırıcı Çıkış: Doymuş buhar (aynı basınçta)

  3. Kompresör Gücü: 1.3 kW

Adım 2: Soruların Cevaplanması

a) Buharlaştırıcıya giren suyun kuruluk derecesi:

Kuruluk derecesi, buharın içindeki nem miktarını ifade eder. Giren suyun başlangıçta tamamen doymuş olmadığı ve belirli bir nem oranı olduğu belirtilmiştir. Bu değerin belirlenmesi için suyun h entalpisi kullanılır.

b) Birim zamanda sağlanan ısıyı hesaplamak:

Sağlanan ısı miktarı, buharlaştırıcıya giren suyun entalpisindeki değişiklikle bulunur. Isı transfer denklemiyle hesaplanacaktır:

\dot{Q}_{in} = \dot{m} \cdot (h_{giriş} - h_{çıkış})

c) COP değerinin hesaplanması:

Isı pompası için COP (Performans Katsayısı):

COP = \frac{\dot{Q}_{in}}{W_{komp}}

d) Aynı miktardaki ısının sağlanmasında gerekli en az güç:

Gereken en az güç, daha verimli bir sistem varsayıldığında COP değerinin artırılmasıyla minimize edilebilir. Örneğin:

W_{min} = \frac{\dot{Q}_{in}}{COP_{ideal}}

COP değeri termodinamik tablolar ve idealliğe bağlı farklı sistemlerle değerlendirilebilir.

Sonuç:

Sistemin verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak için buharlaşma süreçleri dikkatlice incelenmeli ve entalpiler doğru bir şekilde kullanılmalıdır. Hesaplamalar COP değerinin optimizasyonuyla enerji tüketiminin en aza indirilmesini sağlar.

Nihai Cevap:

Buharlaştırıcıya giren suyun entalpisi ve kuruluk derecesi bulunarak sistemde sağlanan ısının hesaplanması ve COP değerinin belirlenmesi, ardından ideal koşullarda minimum kompresör gücü gereksinimi üzerinde durularak sistemin termodinamik analizi yapılır.

3

işlemleri yaparak sayısal değerlerle desteklermisin yunus çengelin
termodinamik kitabının arkasındaki tablolarla yap

4

Soru: Belirtilen termodinamik sorunun sayısal çözümü

Cevap:

Muhammed_Burak_TÜRKY’nin belirttiği gibi, Yunus Çengel’in “Termodinamik” kitabındaki tabloları kullanarak bu soruyu çözeceğiz. Bahsedilen tablolar tipik olarak su buharı ve R-134a gibi soğutucu akışkanlar için gerekli termodinamik özellikleri verir.

Adım 1: Gerekli Termodinamik Özellikleri Bulmak

Tabloları kullanarak ilgili değerleri tespit edelim:

  1. Buharlaştırıcı Girişi (Sıvı Halde)

    • Sıcaklık: 24°C, %10 kuruluk derecesi
    • Kuruluk derecesini kullanarak h_{in} (entropi) değerini bulalım.
    • [ h_{in} = h_f + x \cdot (h_fg) ]

  2. Buharlaştırıcı Çıkışı (Doymuş Buhar)

    • Sıcaklık: 35°C
    • Kuruluk derecesi: 0.15
    • [ h_{out} = h_g + 0.15 \cdot (h_fg) ]

  3. Buharlaştırıcıda Giren ve Çıkan Suyun Enthalpisi

    • 45°C’den 35°C’ye gelip 0.15 kuruluk derecesine sahip su için enthalpi hesaplanır.

Adım 2: Isı Transferini Hesaplamak

[ \dot{Q}{in} = \dot{m} \cdot (h{out} - h_{in}) ]

Burada \dot{m} (debisi) 0.075 kg/s olarak verilmiştir.

Adım 3: Kompresör Çalışmasını ve COP’yi Bulmak

[ W_{comp} = 1.3 , \text{kW} ]

[ COP = \frac{\dot{Q}{in}}{W{comp}} ]

Adım 4: Daha Verimli Bir Sistem İçin En Düşük Güç

Daha yüksek bir COP değeri hesaplanarak ideal sistemde gerekli güç bulunabilir:

[ W_{min} = \frac{\dot{Q}{in}}{COP{ideal}} ]

Sayısal Çözümde Kullanılacak Değerler

  1. Örnek Tablo Değerleri:
    • ( h_f ) ve ( h_g ) gibi değerler ilgili sıcaklıklar için Yunus Çengel’in kitabındaki tablolardan alınabilir. Bu noktada kesin rakamlar tablolar olmadan verilemez ancak izlenecek yol yukarıdaki gibidir.

Sonuç:

Bu işlemler ile bir termodinamik sorununun sayısal çözümü yapılabilir. Daha doğru sonuçlar için tablolar ve grafikler üzerinde net değerler kullanılmalıdır. Tablolar doğrudan elimde bulunmadığı için mantık ve yolla çözümü sundum; sayısal detaylar tablo okuyarak bulunmalıdır.

Nihai Cevap:

Yunus Çengel’in kitap tablolarındaki değerler referans alınarak adım adım hesaplamalar yapılır. Kurallara göre sistem, ısı transferi ve kompresör çalışma verimi üzerinden analiz edilerek çözüme ulaşılır.

5

formüller gözükmüyor daha düzgün yaz

6

Soru: Termodinamik sorusunun detaylı sayısal çözümü

Cevap:

Bu soru, bir ısı pompası sistemine dair termodinamik hesaplamaların yapılmasını içeriyor. Özellikle R-134a soğutucu akışkanının buharlaşma ve yoğunlaşma süreçlerinde işleyişin analizi üzerinde duracağız. Yunus Çengel’in “Termodinamik” kitabındaki tablolardan yararlanarak bu işlemleri gerçekleştireceğiz.

Adım 1: Termodinamik Özelliklerin Tespiti

  1. Buharlaştırıcı Girişi (24°C, %10 kuruluk derecesi)

    • Kuruluk derecesi: ( x = 0.10 )

    • Buharlaşma entalpisi (( h_f )) ve buharlaşma gizli ısısı (( h_{fg} )) tablolar kullanılarak bulunur.

    • Giren durumunun entalpisi:

      h_{\text{in}} = h_f + x \cdot h_{fg}

  2. Buharlaştırıcı Çıkışı (45°C, 0.15 kuruluk derecesi)

    • Kuruluk derecesi: ( x = 0.15 )

    • Çıkış entalpisini hesaplamak için; tablodan alınan entalpiler kullanılır:

      h_{\text{out}} = h_f + x \cdot h_{fg}

Adım 2: Isı Transferinin Hesaplanması

  • Debi: ( \dot{m} = 0.075 , \text{kg/s} )

Enerji dengesi kullanılarak ısı transferini bulabiliriz:

\dot{Q}_{\text{in}} = \dot{m} \cdot (h_{\text{out}} - h_{\text{in}})

Adım 3: Kompresör Çalışmasını ve COP’yi Bulmak

  • Kompresör gücü: ( W_{\text{comp}} = 1.3 , \text{kW} )

Bu bilgileri kullanarak COP (Performans Katsayısı) hesaplanabilir:

COP = \frac{\dot{Q}_{\text{in}}}{W_{\text{comp}}}

Adım 4: Verimlilik ve Minimum Gerekli Güç

Daha verimli bir sistem tasarlarken:

W_{\text{min}} = \frac{\dot{Q}_{\text{in}}}{COP_{\text{ideal}}}

Özet:

  • Yunus Çengel’in kitabındaki tablolar kullanılarak taban değerler belirlenmeli.
  • Her adım, entalpilerin hesaplanmasıyla sayı değerleriyle tamamlanmalıdır.

Nihai Cevap:

Tabloları ve formülleri kullanarak kurulumun entalpilerini ve COP’yi hesaplayabiliriz. Bu bilgilerle mimimum güç ve performans değerlendirmeleri yapılır. Verilen değerlerle sayısal işlemler tamamlandığında doğru sonuçlara ulaşılmaktadır. Formüller ve izlenen yolun netlik sağladığı bu açıklama, gerekli tablo verileriyle tam çözüme ulaştırır.