Isı Transferi: alıştırma soruları ve sınav soruları

Duvarlardan iletim, ısıl direnç ağları, taşınım ve logaritmik ortalama sıcaklık farkıyla ısı değiştiricisi tasarımı.

Bu derse ücretsiz çalışBu dersi çalışDeneme sınavına girHer gün 5 ücretsiz soru. Kart gerekmez.

Hızlı tekrar paketi (PDF)Formül kâğıtları, yöntem adımları ve tam çözümlü alıştırma soruları, yazdırmaya hazır.

Bu dersteki konular

  1. Isı iletimitek katmanlı duvar · bileşik duvar · taşınımlı duvarhesaplamalar
  2. Isı değiştiriciler (LMTD)LMTD · gereken alan · tam tasarımhesaplamalar

Isı Transferi için sınav ipuçları

  • Seri ısıl dirençler, tıpkı elektrik dirençleri gibi toplanır.
  • Bir sıcaklık farkı K ve °C cinsinden aynıdır; bu yüzden farklar °C olarak kalabilir.
  • LMTD için ΔT’yi değiştiricinin her iki ucunda alın; paralel akış ve ters akış sıcaklıkları farklı eşleştirir.

Çözümlü örnekler

Isı iletimiKolay
Ahşap, k = 0,17150 mm20 °C-9 °CQ̇ = ?

ahşap bir duvar 150 mm kalınlığında ve 6 m² alanında. Yüzeyleri 20 °C ve -9 °C sıcaklığında tutuluyor. Duvardan iletimle geçen ısı akısı Q̇ değerini bulun.

k = 0,17 W/(m·K)L = 150 mmA = 6 m²T1 = 20 °CT2 = -9 °C

İstenen: Q̇ (W)

İpuçlarını göster
  1. Düzlem duvar için Fourier yasası: Q̇ = k·A·ΔT/L.
  2. k’nin birimleriyle uyuşması için kalınlığı metreye çevirin.
  3. ΔT = 29 K.
Cevabı ve adım adım çözümü göster

Isıl direnç: seri katmanlardan geçen kararlı ısı akışı, seri dirençlerden geçen akım gibi davranır: Q̇ = ΔT/ΣR; iletken bir katman için R = L/(kA), taşınımlı bir yüzey için R = 1/(hA). Her katmandaki sıcaklık düşümü direnciyle orantılıdır.

Fourier yasası

ΔT = 20 − (-9) = 29 K
Q̇ = kAΔT/L = 0,17·6·29/(150/1000) = 197,2 W

Cevap

Q̇ = 197,2 W
Isı değiştiriciler (LMTD)Orta
uzunlukT165 °C115 °C10 °C80 °CΔT₁ΔT₂paralel akış

Paralel akışlı bir ısı değiştirici 60 kW aktarıyor. Sıcak akışkan 165 değerinden 115 °C değerine soğuyor, soğuk akışkan 10 değerinden 80 °C değerine ısınıyor. Toplam ısı geçiş katsayısı 500 W/(m²·K). Gereken ısı transfer alanı A değerini bulun.

Q̇ = 60 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 165 → 115 °CTc: 10 → 80 °C

İstenen: A (m²)

İpuçlarını göster
  1. Q̇ = U·A·ΔTlm kullanıp A için çözün.
  2. Paralel akışta iki giriş aynı uçta, iki çıkış diğer uçtadır.
  3. ΔTlm = 80,64 K.
Cevabı ve adım adım çözümü göster

LMTD yöntemi: akımlar arasındaki sıcaklık farkı değiştirici boyunca değişir, bu yüzden hız denklemi logaritmik ortalamasını kullanır: Q̇ = U·A·ΔTlm, ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂); ΔT₁ ve ΔT₂ iki uçtaki farklardır. Aynı giriş ve çıkış sıcaklıkları için ters akış, paralel akıştan daha büyük ΔTlm verir.

Uç sıcaklık farkları

Paralel akışta iki giriş aynı uçta, iki çıkış diğer uçtadır.

ΔT₁ = Th,in − Tc,in = 165 − 10 = 155 K
ΔT₂ = Th,out − Tc,out = 115 − 80 = 35 K

Logaritmik ortalama sıcaklık farkı

ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂) = (155 − 35)/ln(155/35) = 80,64 K

Alan

A = Q̇/(U·ΔTlm) = 60000/(500·80,64) = 1,488 m²

Cevap

A = 1,488 m²

Çalışma nasıl işler

  • “Bu dersi çalış”, gerçek bir sınavdaki gibi tüm konulardan karışık sorular getirir.
  • Her soruda yeni değerler olur; böylece bir cevabı değil, yöntemi öğrenirsiniz.
  • Takıldınız mı? Önce küçük bir ipucu açın, tam açıklamayı ise yalnızca gerektiğinde.
  • Deneme sınavları süreli ve ipuçsuzdur; sonunda puanınızı ve tam bir değerlendirmeyi görürsünüz.

Bu dersin hesaplayıcıları

Isı iletimi hesaplayıcıLMTD hesaplayıcı (logaritmik ortalama sıcaklık farkı)

İlgili dersler

FE Chemical sınav hazırlığıFE Mechanical sınav hazırlığıStatikMukavemetDinamikTermodinamik 1Akışkanlar MekaniğiMühendislik Fiziği
Bu derse ücretsiz çalışBu dersi çalışDeneme sınavına girHer gün 5 ücretsiz soru. Kart gerekmez.