Isı Transferi #06 | Kararlı Bir Boyutlu İletim ve Isı Üretimi: Duvar, Boru, Tel ve Yakıt Çubuğu

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Geçen derste sınır ve başlangıç koşullarını gördük. Bu derste ısı iletim denklemini bu koşullarla birlikte çözüyor, cismin içindeki sıcaklık dağılımını gerçekten buluyoruz: önce ısı üretimi olmayan duvar ve boru, sonra içinde ısı üretilen katılar. Açılışta 3D animasyonda bir reaktör kalbindeki yakıt çubukları var; çubukların arasından akan su yaklaşık 300 °C. Termal kesitte güç yavaşça artarken yüzey suyun biraz üstünde kalıyor, merkez ise hızla ısınıyor. Merkez yüzeyden kaç derece daha sıcak? Cevabı dersin sonunda adım adım hesaplıyoruz. Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Çözüm yolu: denklemi ve iki sınır koşulunu yaz, iki kez integre et, iki sabiti koşullardan bul, sıcaklık dağılımından ısı akısını hesapla; ısı üretimi olmayan düzlem duvarda sonuç her zaman düz bir çizgidir - Ütü tabanı: 1200 W, 200 cm² = 0.02 m², 4 mm, paslanmaz çelik k = 16, dış yüz 150 °C; ısı akısı 60 000 W/m², birinci sabit −3750 °C/m, ikinci sabit 165; iç yüz 165 °C - Silindir: sıcaklık yarıçapın logaritmasıyla değişir. Sıcak su borusunun yalıtımı: 5 cm'de 90 °C, 15 cm'de 30 °C; birinci sabit yaklaşık −54.61; 10 cm'de yaklaşık 52.2 °C (düz çizgi 60 °C derdi; içte alan küçük) - Isı üretimi, yüzey: üretilen ısının hepsi yüzeyden çıkar; silindirde hacim bölü yüzey alanı yarıçapın yarısı. Dördüncü dersteki rezistans teli suda (20 °C, h = 2000): yüzey akısı yaklaşık 79 600 W/m², yüzey yaklaşık 59.8 °C - Isı üretimi, merkez: en sıcak nokta merkezdir; parabolik profil, merkez ile yüzey farkı ė r₀² / (4k); tel için yaklaşık 3.3 °C, merkez yaklaşık 63.1 °C - Cevap, yakıt çubuğu (basit model, tek malzeme): ė = 2 × 10⁸ W/m³, r₀ = 5 mm, k = 3, su 300 °C, h = 25 000; yüzey 320 °C, fark 5000 / 12 ≈ 416.7 °C, merkez yaklaşık 736.7 °C; tele göre yaklaşık 126 kat büyük fark - Duvar, silindir ve küre: hacim bölü yüzey alanı L, r₀ / 2, r₀ / 3; paydalar 2k, 4k, 6k; aynı malzeme ve yarıçapla küre daha serin (277.8 °C) - Üç klasik tuzak: üretimsiz duvarda eğri beklemek, silindirde doğrusal ara değer almak, ısı üretiminde yüzeyi en sıcak sanmak Bölümler: 0:00 Geçen ders ve bugün 0:25 Yakıt çubuğunun merkezi 0:53 Çözüm yolu: dört adım 1:22 Ütünün tabanı 2:27 Silindir: yalıtılmış boru 3:34 Isı üretimi: yüzey sıcaklığı 4:36 Isı üretimi: merkez sıcaklığı 5:40 Cevap: yakıt çubuğu 6:41 Duvar, silindir, küre 7:12 Üç tuzak 7:38 Özet ve sıradaki ders Sıradaki derste düzlem duvara ısıl direnç kavramıyla bakıyoruz: çok katmanlı duvarları bir elektrik devresi gibi çözeceğiz. Kaynak kitap: Yunus A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — Bölüm 2-5 ve 2-6 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Makine, Kimya, Enerji, Nükleer, Uçak ve Mekatronik Mühendisliği öğrencileri için Isı Transferi serisinin altıncı dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.