Isı Transferi #28 | Birleşik Doğal ve Zorlanmış Taşınım ve Pencerelerden Isı Kaybı

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Önceki derste kanatçıklara ve kapalı boşluklara baktık; orada hava kendi kendine hareket ediyordu. Bugün bir fan açıyoruz. Sınavda soru şöyle gelir: dik bir plaka 75 °C'de, yüksekliği 30 cm, ortam havası 20 °C; bir fan havayı saniyede 1 m hızla yukarı üflüyor. Doğal taşınım ihmal edilebilir mi, plaka kaç vat atar? Hepsini adım adım, her işlemi tek tek göstererek hesaplıyoruz. Bu derste: - Tek fikir: doğal ve zorlanmış taşınımın hangisinin baskın olduğunu Gr/Re² söyler; çok küçükse zorlanmış, çok büyükse doğal, bire yakınsa ikisi birlikte hesaplanır. Birleşik Nusselt küplerle birleşir: yardımcı akışta Nu³ = Nu_z³ + Nu_d³, karşıt akışta fark alınır. Pencerede cam ortası seri dirençlerle, toplam katsayı ise orta, kenar ve çerçeve alanlarının ağırlıklı ortalamasıyla bulunur. - Soru 1 (fanlı dik plaka, tam çözüm): 30 cm × 50 cm, 75 °C / 20 °C, fan 1 m/s. Gr = 1.444·10⁸, Re = 16 911, Gr/Re² = 0.505: ikisi birlikte. Nu_z = 77.52, Nu_d = 59.65; yardımcı akışta birleşik Nu = 87.85, Q ≈ 65.6 W; fan ters çevrilince Nu = 63.29, Q ≈ 47.3 W. En sık hata Nusselt sayılarını düz toplamak: 102 W çıkar. - Soru 2 (çift camlı pencere, tam çözüm): 1.2 m × 1.5 m, 10 cm ahşap çerçeve, 13 mm hava boşluğu, içeri 22 °C, dışarı −5 °C, rüzgâr 12 km/h. Cam ortası seri dirençlerden U = 2.94 W/m²K, alan ağırlıklı U = 2.973 W/m²K, ısı kaybı ≈ 144.5 W. Tek camlı pencerede 270.7 W; çift cam kaybı %47 azaltır, ayda ≈ 60.6 kWh tasarruf. Kenar, çerçeve ve yüzey katsayıları tablo değerleridir. - Soru 3 (kısa varyant): aynı plakada doğal taşınımı ihmal edebilmek için fan hızı en az ≈ 2.25 m/s olmalı; bu sınırda doğalı ihmal etmek ≈ %4 hata getirir. Bölümler: 0:00 Sınav sorusu 0:52 Kaynak kitap ve kapsam 1:23 Gr/Re² ölçütü ve akış yönleri 2:27 Nusselt sayılarını birleştirme 3:10 Pencere: bölgeler ve seri dirençler 4:01 Tuzaklar: kelvin, uzunluk, düz toplama 4:29 Soru 1: fanlı sıcak plaka 5:20 Adım 1: özellikler ve Grashof 6:26 Adım 1–2: Reynolds, oran ve zorlanmış Nusselt 7:29 Adım 2–3: doğal Nusselt, birleşim ve ısı 8:46 Adım 4: karşıt akış, sağlama ve en sık hata 10:00 Soru 2: çift camlı pencere 10:55 Adım 1: camın ortası, seri dirençler 11:55 Adım 2: alanlar ve ağırlıklı katsayı 13:29 Adım 3–4: ısı kaybı, tek cam ve aylık tasarruf 14:32 Soru 2: sağlama ve en sık hata 15:07 Soru 3: doğalı ihmal ettiren fan hızı 15:32 Soru 3: hız, hata ve sağlama 16:36 Özet 17:04 Kural ve sonraki ders Gelecek derste: kaynama ve yoğuşma: faz değişimiyle ısı geçişi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — Bölüm 9 (§9-6 ve özel konu) birleşik doğal ve zorlanmış taşınım: Gr/Re² ölçütü, yardımcı, karşıt ve dik akış, Nusselt sayılarının birleştirilmesi; pencerelerden ısı geçişi: cam ortası, kenar ve çerçeve bölgeleri, alan ağırlıklı toplam ısı geçiş katsayısı (konu sırası, problem tipleri ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine mühendisliği öğrencileri için Isı Transferi serisinin yirmi sekizinci dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.