Isı Transferi #11 | Şekil Faktörü: Toprağa Gömülü Borudan Isı Kaybı

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Şimdiye kadar ısı hep tek yönde aktı; toprağa gömülü bir boruda ise her yöne yayılır ve karı tam borunun üstünde eritir. Sınavda soru şöyle gelir: boru toprağa gömülü; çapı, derinliği, sıcaklıklar ve toprağın ısıl iletkenliği verilmiş. Borudan kaçan ısı ne kadar? Yarı derinliğe gömseydik ne olurdu? Hepsini adım adım, her işlemi tek tek göstererek hesaplıyoruz. Bu derste: - Tek fikir: iki izotermal yüzey arasındaki iki boyutlu iletimde geometrinin bütün etkisi tek bir sayıda toplanır: şekil faktörü S (birimi metre). Isı kaybı = S × k × (T1 − T2), ısıl direnç R = 1/(S k). - Üç klasik yanlış: derinliği borunun tepesine kadar ölçmek (eksene kadar ölçülür); iki kat derine gömünce kaybın yarıya ineceğini sanmak (derinlik logaritmanın içinde); şekil faktörünü metrekare sanıp alanla çarpmak. - Soru 1 (sınav tipi, tam çözüm): D = 10 cm, z = 1 m, L = 50 m, 75 / 0 °C, k = 1.1: S = 85.16 m, kayıp 7026 W (metre başına 140.5 W, günde 168.6 kWh); 0.5 m derinde 8652 W (yalnız 1.23 kat), 2 m'de 5915 W. - Soru 2 (kısa varyant): betonda yan yana sıcak ve soğuk boru (D = 4 cm, eksenler arası 30 cm, L = 10 m, k = 0.8): S = 11.62 m, 511 W. - Soru 3: siz deneyin, sonra çözüm (gömülü küresel tank D = 2 m, z = 4 m: S = 14.36 m, 1379 W). Bölümler: 0:00 Sınav sorusu 0:46 Tek fikir 1:49 Üç klasik yanlış 2:16 Soru 1: gömülü ısıtma borusu 2:50 Adım 1–2: şekil faktörü 3:37 Adım 3: ısı kaybı 4:22 Adım 4: derinlik ne kadar önemli? 5:18 Sağlama 5:53 Soru 2: betonda iki boru 6:55 Soru 3: sıra sizde 7:08 Soru 3: çözüm 7:44 Ne yaptık? Yöntem geri sayımı 8:03 Akılda kalacak kural Gelecek derste: geçici rejim ve toplu sistem analizi (fırından çıkan bilye nasıl soğur?). Kaynak kitap: Y. A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — §3-7 ortak geometrilerde ısı transferi: iletim şekil faktörü (Tablo 3-5: gömülü silindir, paralel iki silindir, gömülü küre) (konu sırası, problem tipleri ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine mühendisliği öğrencileri için Isı Transferi serisinin on birinci dersi.