Sıra | DOSYA ADI | Format | Bağlantı |
---|---|---|---|
01. | Termodi̇nami̇k | ppt | Sunumu İndir |
Transkript
TERMODİNAMİK BÖLÜM 5. İKİNCİ YASA
İçindekiler1. Giriş2. Termodinamiğin II. Yasasına Giriş3. Isıl Enerji Depoları4. Isı Makineleri (İş Üreten Sistemler)5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları (İş Tüketen Sistemler)6. Devridaim Makineleri1. DERS
İçindekiler7. Tersinir ve Tersinmez Hal Değişimleri8. Carnot Çevrimi (Isı Makineleri için İdeal Çevrim)9. Carnot İlkeleri10. Termodinamik Sıcaklık Ölçeği11. Carnot Isı Makinesi12. Carnot Soğutma Makinesi ve Isı Pompası13. Örnek Problemler (1-4)1. DERS2. DERS
1. Giriş Termodinamiğin I.yasası bir hal değişimi sırasında enerjinin korunumunu gerektirir. Termodinamiğin 2. Yasası, hal değişimlerinin hangi yönde gerçekleşebileceğini belirler ve enerjinin niceliği yanında niteliğini de vurgular. Doğadaki hal değişimleri Termodinamiğin 1. ve 2. Yasalarına uyarak gerçekleşebilir.
2. Termodinamiğin II. Yasasına Giriş Hal değişimleri sadece belirli yönde gerçekleşir. O da entropinin arttığı yöndür
3. Isıl Enerji Depoları Yüksek enerji yoğunluğuna sahip ortamlardır. Bir başka deyişle bir miktar ısı alıp verdiğimizde sıcaklığı değişmeyen kaynaklardır.
3. Isıl Enerji Depoları
4. Isı Makineleri (İş Üreten Mak.) İş kolaylıkla diğer enerji biçimlerine dönüşebilir. Genel olarak ısı enerjisini kullanarak güç üreten sistemlerin genel adı “ISI MAKİNELERİ”dir. BUHARI GÜÇ SANTRALİ; Isı makinesi tanımına en çok uyan makine, dıştan yanmalı (yanma işlemi makinenin dışında olur) bir motor olan buharlı güç santralidir.
4. Isı Makineleri (İş Üreten Mak.)
4. Isı Makineleri (İş Üreten Mak.) Elde edilen net iş; Wnet,çıkan=Wçıkan-Wgiren (kJ)
4. Isı Makineleri (İş Üreten Mak.) Elde edilen net iş; Wnet,çıkan=Wçıkan-Wgiren (kJ) Isıl verim; Etkinlik (Verim)= elde edilmek istenen değer / bu amaç için harcanması gereken değer Isıl Verim ηısıl = Wnet,çıkan / Qgiren = 1- (Qçıkan/Qgiren)
4. Isı Makineleri (İş Üreten Mak.) NOT: Isı makineleri, soğutma makineleri ve ya ısı pompaları yüksek sıcaklıklı (TH) ortam ile düşük sıcaklıklı ortam (TL) arasında çalıştıklarından “H” ve “L” indislerini kullanmak daha doğrudur. NOT: Bir ısı makinesinin verimi her zaman 1’den küçüktür. Çünkü her zaman QL<QH dır.
4. Isı Makineleri (İş Üreten Mak.) TERMODİNAMİĞİN 2. YASASININ KELVIN-PLANCK İFADESİ; “Termodinamik bir çevrim gerçekleştirerek çalışan bir makinenin sadece bir kaynaktan ısı alıp, net iş üretmesi olanaksızdır.”
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler) Isı geçişi her zaman sıcaklığın azaldığı yönde gerçekleşir. Bunun tam tersi ancak dışarıdan bir enerji verilerek gerçekleştirilebilir. Bu işlemi yapan makinelere “Soğutma Makineleri” denir. En yaygın kullanılan soğutma çevrimi buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimidir.
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler)
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler)
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler)
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler) ETKİNLİK KATSAYISI; Bir soğutma makinesinin verimi etkinlik katsayısı (COP) ile ifade edilir. Etkinlik (Verim)= elde edilmek istenen değer / bu amaç için harcanması gereken değer COPSM = QL/WNET NOT: Bu denklemde de görüldüğü gibi COPSM değeri birden büyük olabilir.
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler) ISI POMPALARI; Tıpkı soğutma makineleri gibi düşük sıcaklıklı ortamdan ısı alıp yüksek sıcaklıklı ortama veren makinelerdir. Soğutma makineleriyle aynı çevrimi gerçekleştirirler ancak amaç soğutmak değil ısının atıldığı ortamı ısıtmaktır.
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler)
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler) ETKİNLİK KATSAYISI; Bir ısı pompasının verimi etkinlik katsayısı (COP) ile ifade edilir. Etkinlik (Verim)= elde edilmek istenen değer / bu amaç için harcanması gereken değer COPIP = QH/WNET
5. Soğutma Makineleri ve Isı Pompaları ( İş Tüketen Sistemler) TERMODİNAMİĞİN 2. YASASININ CLAUSIUS İFADESİ; “Termodinamik bir çevrim gerçekleştirerek çalışan bir makinenin başka hiçbir enerji etkileşiminde bulunmadan, düşük sıcaklıktaki bir cisimden ısı alıp yüksek sıcaklıktaki bir cisme ısı vermesi olanaksızdır.”
6. Devridaim Makineleri Termodinamiğin 1. Ve 2. Yasasına aykırı olan makinelerdir.
7. Tersinir ve Tersinmez Hal Değişimleri Hal değişimleri gerçekleştikten sonra, sistemin çevreyle aynı etkileşimleri ters yönde gerçekleştirerek ilk haline dönmesi olanaksızdır. Tıpkı sıcak bir fincan kahvenin çevreye ısı vererek soğuduktan sonra, çevreyle eşit fakat ters yönlü bir etkileşimle ilk haline dönmesi gibi. Bu tür hal değişimlerine “Tersinir hal değişimleri” denir. Bunlar bir yönde gerçekleştikten sonra, çevre üzerinde hiçbir iz bırakmadan ters yönde de gerçekleşebilen hal değişimleridir. Yani ters yönlü hal değişiminde hem sistem hem de çevre ilk aline döner. Bu ancak her iki durumda da net ısı ve iş geçişinin sıfır olmasıyla mümkündür. NOT: Doğada tersinir hal değişimleri mümkün değildir. Çünkü verilen ısının tamamı işe dönüşemez kayıplar vardır. Veya verilen işin tamamı ısıya dönüşemez.
7. Tersinir ve Tersinmez Hal Değişimleri TERSİNMEZLİKLER; Sürtünme Sanki dengeli olmayan genleşme ve sıkıştırma Isı geçişi İKİNCİ YASA VERİMİ; Tersinir hal değişimleri ulaşılması mükemmel (kayıpsız) makinelerin hali olduğu için bu makinelerin verimine yaklaşmak her zaman en üst hedeftir.
8. Carnot Çevrimi 2’si sabit sıcaklıkta 2’si adyabatik olmak üzere 4 hal değişiminden oluşan bir çevrimdir.
9. Carnot İlkeleri Aynı ısıl enerji depoları arasında çalışan tersinir ve tersinmez ısı makineleri karşılaştırıldığında, tersinir makinenin verimi her zaman daha fazla olur. Aynı ısıl enerji depoları arasında çalışan tüm tersinir ısı makinalarının verimleri eşittir.
10. Termodinamik Sıcaklık Ölçeği Sıcaklık ölçmek için kullanılan ve maddelerin özelliklerinden bağımsız olan sıcaklık ölçeğine denilir. Tanımı tersinir ısı makineleri kullanılarak yapılmıştır;
11. Carnot Isı Makinesi Tersinir Carnot çevrimiyle çalışan sanal bir ısı makinesidir;
12. Carnot Soğutma Makinesi ve Isı Pompası Ters Carnot çevrimiyle çalışan sanal bir iş tüketen makinedir;
13. Örnek Problemler (1-4) ÖRNEK 1 (P5.29- syf.252): Bir otomobil motoru 28L/h yakıt tüketirken tekerleklere 60kW’lık güç göndermektedir. Eğer yakıtın ısıl değeri 44000kJ/kg, yoğunluğu 0.8kg/L ise motorun verimini hesaplayınız.
13. Örnek Problemler (1-4) ÖRNEK 2 (P5.45- syf.253): 450W gücünde ve etkinlik katsayısı 2.5 olan bir ev tipi buzdolabının içinde bulunan ve her biri 10kg olan 5 adet karpuzu 8oC’de tutmaktadır. Karpuzlar dolabın içine konulduğunda 20oC ise ne kadar sürede istenilen sıcaklığa ulaşırlar. (ckarpuz=4.2kJ/kgoC)
13. Örnek Problemler (1-4) ÖRNEK 3: Bir ısı pompasında soğutucu akışkan 134a 800kPa basınç, 40oC sıcaklık ve 0.018kg/s debi ile kondensere (yoğuşturucu) girmektedir. Kondenserden 800kPa basınçta doymuş sıvı olarak çıkmaktadır. Eğer kompresör 1.2kW güç harcıyor ise; a) Isı pompasının etkinlik katsayısını, b) Dış ortamdan alınan ısıyı bulunuz
13. Örnek Problemler (1-4) ÖRNEK 4 (P5.89- syf.257): Bir Carnot soğutma makinası 25oC sıcaklıktaki bir odada çalışmaktadır. Makine 500W gücünde olup etkinlik katsayısı 4.5’ tir. a) Soğutulan ortamdan birim zamanda çekilen ısıyı b) Soğutulan ortamın sıcaklığını hesaplayınız.