Termodinamik #13 | Sürekli Akışlı Cihazlar I: Lüle, Difüzör, Türbin, Kompresör

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Bir gaz türbininde 1000 kelvinlik sıcak gaz kanatların arasından geçiyor ve rotoru döndürüyor. Rotorun mili bir jeneratörü çeviriyor. Gaz türbinden 650 kelvine soğumuş olarak çıkıyor; dışarıya neredeyse hiç ısı kaçmıyor. Peki gazın kaybettiği enerji nereye gitti? Mile, iş olarak. Bugün sürekli akış dengesini dört cihaza uyguluyoruz: lüle, difüzör, türbin ve kompresör. Bu derste: - Dört Sürekli Akışlı Cihaz: Dördü de sürekli akışlı cihazdır. Lüle akışkanı hızlandırır, difüzör yavaşlatır; ikisinde de iş yoktur ve ısı alışverişi genellikle ihmal edilir. - Lüle: Entalpi → Hız: Lüleden başlayalım. Isı yok, iş yok, yükseklik farkı yok. Enerji dengesinde geriye entalpi ve kinetik enerji kalır: girişteki entalpi artı hızın karesinin yarısı, çıkıştakine eşit. - Lüle Örneği: Lüleye hava 400 kelvinde ve saniyede 20 metre hızla giriyor, 350 kelvinde çıkıyor. - Difüzör: Hız → Entalpi: Difüzör tersini yapar: hızı düşürür, akışkanı ısıtır ve basıncını yükseltir. Hava saniyede 250 metreyle girip 30 metreyle çıksın. - Türbin: Entalpi → İş: Türbine dönelim. Isı kaybı ve kinetik ile potansiyel enerji değişimleri küçükse denge çok sadeleşir: kilogram başına alınan iş, giriş entalpisi eksi çıkış entalpisi. - Türbin Örneği: Kancadaki türbin: saniyede 2 kilogram gaz, 1000 kelvinden 650 kelvine soğuyor. Gazı sabit özgül ısılı hava gibi alalım. - Kinetik Enerji Payı: Kinetik enerjiyi ihmal etmek ne kadar hata getirdi? Gazın türbine saniyede 40 metre ile girip 120 metre ile çıktığını düşünelim. - Kompresör: Kompresörde iş tersine akar: akışkana iş verilir. Bir atölye kompresörü saniyede 0.05 kilogram havayı 20 dereceden alıyor ve 180 dereceye ısınmış olarak basıyor; ısı kaybını ihmal edelim. - Pompa: Pompa da aynı mantıkla çalışır, ama sıvıyla. Bir pompa saniyede 0.5 kilogram suyu 100 kilopaskaldan 500 kilopaskala basıyor; sıcaklık, hız ve yükseklik değişmiyor. - Hangi Terim Atılır?: Toparlayalım. Lüle ve difüzörde ısı ve iş yoktur; entalpi ile kinetik enerji yer değiştirir. Bölümler: 0:00 Peki gazın kaybettiği enerji nereye gitti? 0:28 Dört Sürekli Akışlı Cihaz 0:49 Lüle: Entalpi → Hız 1:09 Lüle Örneği 1:48 Difüzör: Hız → Entalpi 2:16 Türbin: Entalpi → İş 2:33 Türbin Örneği 2:58 Kinetik Enerji Payı 3:26 Kompresör 3:56 Pompa 4:26 Hangi Terim Atılır? 4:43 Üç Tuzak 5:05 Özet ve Sıradaki Ders Sırada kısılma vanaları, karışma odaları ve ısı değiştiricileri var. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, M. A. Boles, M. Kanoğlu, Thermodynamics: An Engineering Approach, 10. baskı (konu sırası ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine mühendisliği öğrencileri için Termodinamik serisinin on üçüncü dersi.