ISI TRANSFERİ DERSİ HAZIRLIK SORULARI

1. Boru ve gövde çapları sırasıyla 1.0 cm ve 2.5 cm olan ince duvarlı çift borulu uzun bir ısı değiştirici, soğutucu-134a’yı 20°C’deki suyla yoğuşturmak için kullanılmaktadır. Soğutucu borudan h =5000 i 2 W/m ·°C taşınım ısı transfer katsayısı ile akmaktadır. Gövde içinde akan suyun debisi 0.3 kg/s olduğuna 2 göre, bu ısı değiştiricinin toplam ısı transfer katsayısını bulunuz. (Cevap: 2020 W/m ·°C) 2. Çift borulu paralel akışlı bir ısı değiştirici, soğuk musluk suyunun sıcak su ile ısıtılmasında kullanılmaktadır. Sıcak su (c :4.25 kj/kg · °C) boruya 85°C’de 1.4 kg/s debi ile girmekte ve 50 °C’de p çıkmaktadır. Isı değiştirici iyi yalıtımlı değildir ve sıcak akışkanın verdiği ısının %3’ü ısı değiştiriciden kaybolmaktadır. Eğer ısı değiştiricinin toplam ısı transfer katsayısı ve yüzey alanı sırasıyla 1150 2 2 W/m ·°C ve 4 m ise, soğuk suya ısı transfer hızını ve bu ısı değiştirici için logaritmik ortalama sıcaklık farkını bulunuz. 3. Çift borulu, paralel akışlı bir ısı değiştirici suyu (c :4180 j/kg·°C) 0.2 kg/s debide 25°C’den 60°C’ye p kadar ısıtacaktır. Isıtma 140°C’de 0.3 kg/s kütle debisi olan jeotermal su (c :4310 j/kg·°C) ile p desteklenecektir. İç boru ince duvarlı ve 0.8 cm çaplıdır. Eğer ısı değiştiricinin toplam ısı transfer 2 katsayısı 550 W/m ·°C ise istenen ısıtmayı sağlayacak gerekli ısı değiştirici uzunluğunu bulunuz. 4. Bir gövdede ,ç çapı 1.2 cm ve uzunluğu 2 m olan 24 boruya sahip bir gövde borulu, yağ-su ısı değiştiricisinde toplam ısı transfer katsayısını belirlemek amacıyla bir deneme yapılmaktadır. Soğuk su (c :4180 j/kg · °C) borulara 20°C’de 3kg/s hızla girmekte ve 55°C’de çıkmaktadır. Yağ (c :2150 j/kg · p p °C) gövde kısmından akmakta, 25°C’den 45°C’ye soğutulmaktadır. Boruların iç yüzey alanını esas alarak, bu ısı değiştiricinin U toplam ısı transfer katsayısını bulunuz. i 5. Çift borulu ters akışlı bir ısı değiştirici, 20°C’de girip 55°C’de çıkan soğuk su (c :4180 j/kg·°C) ile 3.5 p kg/s debi ile akan etilen glikolü (c :2560 j/kg·°C) 80°C’den 40°C’ye soğutmaktadır. Boru iç yüzey alanı p 2 esaslı toplam ısı transfer katsayısı 250 W/m ·°C ise; a. Isı transfer hızını b. Suyun kütle debisini c. Borunun iç taraftaki ısı transfer yüzey alanını bulunuz. 6. Su (c :4180 j/kg·°C) boru iç çapı 2.5 cm olan çift borulu, ters akışlı bir ısı değiştiriciye 17°C’de 3kg/s p debi ile girmektedir. Su, gövde içinde 120°C’de yoğuşan buhar (hfg:2203 kj/kg) tarafından ısıtılmaktadır. 2 Eğer ısı değiştiricinin toplam ısı transfer katsayısı 1500 W/m ·°C ise suyu 80°C’ye kadar ısıtmak için gerekli boru uzunluğunu bulunuz. 7. Duşa giden soğuk su, (c :4180 j/kg·°C) ince duvarlı, çift borulu, ters akışlı bir ısı değiştiriciye 15°C’de p 1.25 kg/s hızla girmekte ve 100°C’de 3 kg/s hızla giren sıcak suyla 45°C’ye kadar ısıtılmaktadır. Eğer 2 toplam ısı transfer katsayısı 880 W/m ·°C ise ısı değiştiricinin ısı transfer hızını ve ısı transfer yüzey alanını bulunuz.

8. 0.3 kg/s debisinde motor yağı (c :2100 j/kg·°C) 2 cm çapında ince duvarlı bakır bir boruda 130°C p sıcaklıkta dışarıda yoğuşan buhar ile 20°C’den 60°C’ye ısıtılacaktır. Toplam ısı transfer katsayısı 650 2 W/m ·°C için ısı transfer hızı ve gerekli boru uzunluğunu hesaplayınız. (Cevap: 25.2 W ve 7 m) 9. 20°C’de 0.3 kg/s debisindeki gliserin (c :2400 j/kg·°C) 60°C’de etilen glikol (c :2500 j/kg·°C) ile ince p p duvarlı çift borulu paralel akışlı bir ısı değiştiricide ısıtılmaktadır. Isı değiştiricinin çıkışında iki akışkan 2 arasındaki sıcaklık farkı 15°C’dir. Eğer toplam ısı transfer katsayısı 240 W/m ·°C ve ısı transfer yüzey 2 alanı 3.2 m ise a. Isı transfer hızını b. Gliserinin çıkış sıcaklığını c. Etilen glikolün kütle debisini bulunuz. 10. Hava (c :1005 j/kg·°C) fırına girmeden önce çapraz akışlı bir ısı değiştiricide sıcak egzoz gazları ile p 3 önceden ısıtılmaktadır. Hava ısı değiştiriciye 95kPa ve 20°C’de 0.8 m /s hacimsel debi ile girmektedir. Yanma gazları (c :1100 j/kg·°C) 180°C’de 1.1 kg/s debi ile girmekte ve 95°C’de çıkmaktadır. Toplam p ısı transfer katsayısı ve ısı transfer yüzey alanının çarpımı UA = 1200 W/°C’dir. İki akışkanında s karışmadığını kabul ederek ısı transfer hızını ve havanın çıkış sıcaklığını hesaplayınız. 11. 2 gövde geçişli, 12 boru geçişli bir gövde-borulu ısı değiştirici, borulara 4.5 kg/s debideki suyu (c :4180 p j/kg·°C) 20°C’den 70°C ’ye ısıtmak için kullanılmaktadır. Isı, gövde tarafına 10 kg/s debide 170°C’de giren sıcak yağ (c :2300 j/kg·°C) ile sağlanmaktadır. Boru tarafındaki toplam ısı transfer katsayısı 350 p 2 W/m ·°C ise bu borudaki ısı transfer yüzey alanını bulunuz. 12. 2 gövde geçişli, 8 boru geçişli bir gövde-borulu ısı değiştirici, borulara 2.1 kg/s debili etil alkolü (c :2670 p j/kg·°C) 25°C’den 70°C’ye ısıtmak için kullanılmaktadır. Isıtma gövde tarafına 90°C’de giren ve 45°C’de çıkan su (c :4190 j/kg·°C) ile yapılmaktadır. Eğer toplam ısı transfer katsayısı 950 (c :4180 p p 2 W/m ·°C) ise ısı değiştiricinin ısı transfer yüzey alanını bulunuz.

…

Kaynak: http://gida.muhfak.akdeniz.edu.tr/_dinamik/31/378.pdf