Isı Transferi #12 | Toplu Sistem Analizi: Fırından Çıkan Bilye Ne Zaman Soğur?

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Fırından çıkan kızgın bir bilye havada dakikalarca, suda saniyeler içinde soğur. Sınavda soru şöyle gelir: bilye ne zaman 150 dereceye iner ve ne kadar ısı verir? Hepsini adım adım, her işlemi tek tek göstererek hesaplıyoruz. Bu derste: - Tek fikir: Biot 0.1 ya da daha küçükse cismin içi tek sıcaklıktır; (T − T∞)/(Ti − T∞) = e^(−bt), b = h/(ρ cp Lc), zaman sabiti τ = 1/b. - Üç klasik yanlış: karakteristik uzunluğu yarıçap almak (V/A, kürede D/6); Biot'ta akışkanın k'sini kullanmak; bir zaman sabitinde soğumanın bittiğini sanmak (farkın yalnız %63'ü kapanır). - Soru 1 (sınav tipi, tam çözüm): D = 10 mm çelik bilye 850 °C'den 30 °C havaya, h = 25: Lc = 1.667 mm, Bi = 0.00093, b = 0.003822 1/s, τ = 261.7 s, 150 °C'ye 502.8 s (8.4 dk), verilen ısı 1438.6 J (%85); suda h = 500 ile 25.1 s. - Soru 2 (kısa varyant, tam adımlı): termokupl ucu D = 1 mm, h = 100: Bi = 0.00048, b = 0.2206 1/s, τ = 4.53 s, %99'a 20.9 s. - Soru 3: siz deneyin, sonra çözüm (bakır küp a = 2 cm, havada h = 15: Bi = 0.000125, τ = 761 s ≈ 12.7 dk). Bölümler: 0:00 Sınav sorusu 0:44 Tek fikir 1:49 Üç klasik yanlış 2:14 Soru 1: fırından çıkan çelik bilye 2:51 Adım 1: Biot kontrolü 3:28 Adım 2: b ve zaman sabiti 4:07 Adım 3: 150 °C'ye ne zaman? 4:48 Adım 4: ısı ve suda soğuma 5:34 Soru 2: termokupl ne kadar hızlı? 6:53 Soru 3: sıra sizde 7:08 Soru 3: çözüm 8:00 Ne yaptık? Yöntem geri sayımı 8:18 Akılda kalacak kural Gelecek derste: kalın levhada geçici iletim: Biot büyükse bir terimli çözüm ve Fourier sayısı. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — §4-1 toplu sistem analizi (Biot sayısı, karakteristik uzunluk, zaman sabiti) (konu sırası, problem tipleri ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine mühendisliği öğrencileri için Isı Transferi serisinin on ikinci dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.