(30) 1. 35 mm çap ve 3.5 mm et kalınlığına sahip bir boruda (k=45 W/mK) 120°C sıcaklıkta buhar (h=3450 W/m2K) yoğuşturulmaktadır. Borunun bulunduğu 18°C sıcaklığa sahip durgun ortamdaki ısı aktarım katsayısı 25 W/m2°C’dir. 10 m boru boyu için ısı kaybını hesaplayınız. Boru 35 mm kalınlığında ısı iletkenlik katsayısı 0.06 W/mK olan malzeme ile yalıtılırsa ısı kaybındaki değişim yüzdesi ne olur ?
(30) 2. İç çapı 25 mm et kalınlığı 3 mm olan çift borulu ısı değiştiricinin içteki borusundan (k=45 W/mK) saatte 1500 kg debi ile akan su, 25°C’tan 40°C’a ısıtılacaktır. Cekette 95°C’ta buhar (h=8000 W/m2K) yoğuşturulmaktadır. Bu işlem için gerekli boru boyunu hesaplayınız.
Not: Isı değiştirici boyunca suyun viskozitesi değişmemektedir.
(40) 4. Konserve gıda 130°C’ta buharla (h=3000 W/m2°C) sterilize edilecektir. Konserve kutusu 10 cm çapında ve 15 cm yüksekliğindedir. Konserve kutusu, ısıl iletkenlik katsayısı 0.48 W/mK, özgül ısısı 3 kJ/kgK, yoğunluğu 800 kg/m3 ve ilk sıcaklığı 30°C olan gıda maddesi içermektedir. 90 dakika sonra;
(15) a. Konserve kutusunun merkezindeki sıcaklığı hesaplayınız.
(15) b. Merkezden 3.5 cm yanal yüzeye ve 5 cm tabana uzaklıkta bulunan noktadaki sıcaklığı hesaplayınız.
(10) c. Konserve kutusu buharla aynı sıcaklıkta fakat ısı aktarım katsayısı 20 W/m2K olan bir ortamda olsaydı aynı süre sonunda merkez sıcaklığı ne olurdu ?
(25) 1. 1.27 cm kalınlığında plastik bir malzemeden (k=0.433 W/mK) yapılmış olan bir tavan yalıtılacaktır. Yalıtım malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı 0.0346 W/mºC’tır. Oda sıcaklığı ve tavanarası sıcaklığı sırası ile 20ºC ve 49ºC, her iki tarafa ait ısı aktarım katsayıları eşit ve 2.84 W/m2K’dir. Tavan iç yüzey sıcaklığının oda sıcaklığından en fazla 2ºC yüksek olması için yalıtım kalınlığı ne olmalıdır?
(35) 2. İç ısı aktarım alanı 0.11m2 olan küçük bir ısı değiştirici sürekli çalışacak bir sistemin verimliliğini test için kullanılacaktır. Sistemde 168 kg/h debideki ürün (Cp=3.7 kJ/kgK) 25ºC’tan 72ºC’a 110ºC sıcaklıkta buhar yoğuşturularak ısıtılacaktır.
a. Sistemin toplu ısı aktarım katsayısını hesaplayınız.
b. Aynı toplu ısı aktarım katsayısına sahip iç alanı 0.75m2 olan daha büyük bir ısı değiştiricide 120ºC sıcaklıkta buhar kullanılması durumunda 25ºC’tan 72ºC’a ısıtılacak ürünün debisi ne olur ?
(40) 3. İç içe geçmiş iki borudan oluşan bir ısı değiştiricide iki boru arasındaki halkasal boşluktan 3240 kg/h debi ile akan gıda maddesi (% 12 KM,μ=2 cp, ρ=1200 kg/m3) 25ºC’tan 75ºC’a ısıtılacaktır. Isıtma ortamı olarak iç borudan akan 100ºC’ta yoğuşan buhar (h=8000 W/m2 K) kullanılacaktır. İçteki paslanmaz çelik boru (k=16 W/mK) 40 mm iç çapındadır ve 3 mm et kalınlığı vardır. Dıştaki borunun iç çapı 55 mm’dir.
a. Bu işlem için gerekli buhar miktarını,
b. Karşıt ve paralel akım için gerekli boru boyunu hesaplayınız.
kgıda=ksu (1-0.5Xs) Xs: KM kesiri hfg 100ºC=2257 kJ/kg
(30) 1. 3.5 cm kalınlığında plastik bir malzemeden (k=0.4 W/mK) yapılmış olan bir tavan yalıtılacaktır. Yalıtım malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı 0.04 W/mºC’tır. Oda sıcaklığı ve tavanarası sıcaklığı sırası ile 20ºC ve 39ºC, her iki tarafa ait ısı aktarım katsayıları eşit ve 3.5 W/m2K’dir. Tavan iç yüzey sıcaklığının oda sıcaklığından en fazla 3ºC yüksek olması için yalıtım kalınlığı ne olmalıdır?
(40) 2. Çapı 25 mm, et kalınlığı 3 mm olan bir borudan (k=45 W/mK) 1.5 m3/h hacimsel debi ile akıtılan su 20°C’tan 40°C’a ısıtılacaktır. Isıtma ortamı olarak boru dışında 95°C sıcaklıkta yoğuşan, ısı aktarım katsayısı 8000 W/m2K olan buhar kullanılacaktır. Bu işlem için gerekli boru boyunu hesaplayınız.
(40) 3. Kalınlığı 80 mm, ısıl iletkenlik katsayısı 1 W/mK, özgül ısısı 1.6 KJ/kgK, yoğunluğu 800 kg/m3 olan sonsuz levha şeklindeki donmuş et -10°C ilk sıcaklığa sahiptir. -30°C sıcaklıktaki bir depoda ısı aktarım katsayısının 5, 50 ve 5000 W/m2K olması durumunda her iki tarafından soğutulan etin merkez sıcaklığının -25°C olması için geçmesi gereken süreleri hesaplayınız.
