GÜZ 2012 – 08.11.2013 GM 333 – ISI TRANSFERİ SORU SETİ

1 (3, 4, ve 5 nolu sorular için son teslim tarihi 15.11.2013) 1. Yüksekliği 0.8 m, genişliği 1.5 m ve kalınlığı 8 mm olan bir pencere camının ısıl iletkenlik katsayısı 0.78 W/m.°C’dir. Oda sıcaklığının 20°C ve dış ortam sıcaklığının -10°C olduğu bir günde yatışkın durumda meydana gelen ısı kaybını ve camın iç yüzey sıcaklığını bulunuz. Camın iç ve dış yüzeylerindeki ısı transfer katsayıları sırası ile h = 10 1 2 2 W/m .°C ve h = 40 W/m .°C’dir. 2 2. Yüksekliği 0.8 m ve genişliği 1.5 m olan bir çift-cam, birbirinden 10 mm kalınlıktaki durgun hava ile ayrılmış 4 mm kalınlığa sahip iki camdan oluşmaktadır. Oda sıcaklığının 20°C ve dış ortam sıcaklığının -10°C olduğu bir günde yatışkın durumda meydana gelen ısı kaybını ve camın iç yüzey sıcaklığını bulunuz. Camın iç ve dış yüzeylerindeki ısı 2 2 transfer katsayıları sırası ile h = 10 W/m .°C ve h = 40 W/m .°C’dir. 1 2 3. 120°C’deki sıcak su, ısıl iletkenlik katsayısı 15 W/m.°C, iç çapı 3.8 cm ve duvar kalınlığı 0.2 cm olan paslanmaz çelik boru içerisinde akmaktadır. Bu boru yalıtıldıktan sonra yalıtım malzemesinin dış yüzey sıcaklığının 40°C’ yi geçmemesi gerekiyor. Ortam sıcaklığı 25°C, borunun iç ve dış yüzeylerindeki ısı transfer katsayıları sırası ile h = 1000 1 2 2 W/m .°C ve h = 10 W/m .°C ise gerekli yalıtım kalınlığını hesaplayınız. (Yalıtım 2 malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı 0.038 W/m.°C’dir.) 4. 10 cm kalınlığa ve çok geniş bir yüzey alanına sahip bir plakanın (k = 5 W/m.°C) kenarları oldukça iyi bir şekilde yalıtılmıştır. Plakanın bir yüzeyi 100 °C olup, diğer yüzeyi ise konveksiyonel olarak 20 °C deki bir akışkan ile soğutulmaktadır. Isı üretiminin olmadığı, yatışkın durum koşullarında plakanın orta noktasındaki sıcaklık 80 °C olduğuna göre plakanın akışkan ile soğutulan yüzeyindeki ısı transfer katsayısını hesaplayınız. 5. Düz bir duvar, ısıl iletkenlik katsayısı 1.8 W/ m.°C ve kalınlığı 2.5 cm olan bir yalıtım malzemesi ile kaplanıyor. Ortam sıcaklığı 38°C ve duvar ile yalıtım malzemesi arasındaki arayüzey sıcaklığı 320°C ise yalıtım malzemesinin hava ile temas eden yüzeyinin sıcaklığının 40°C’ yi geçmemesi için bu yüzeyde ısı transfer katsayısı en az ne olmalıdır? 6. Oda sıcaklığının 20 °C, dış ortam sıcaklığının -10 °C olduğu bir durumda 20 cm kalınlıktaki duvardan meydana gelen ısı kaybını %90 azaltmak için yapılması gereken yalıtımın kalınlığı ne olmalıdır? Duvarın ısıl iletkenlik katsayısı = 1.2 W/m.K Yalıtım malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı = 0.034 W/m.K İç yüzeydeki ısı transfer katsayısı = 5 W/m².K Dış yüzeydeki ısı transfer katsayısı = 15 W/m².K 7. Kenar uzunluğu L ve başlangıç sıcaklığı T olan kare i şeklindeki iki boyutlu bir cismin kenarları, t > 0 için yandaki koşullara maruz kalmaktadır. Buna göre, bu problem için başlangıç ve sınır koşullarını yazınız .

…