7 NİSAN UYGULAMA SORULARI 1-) Bir gövdenin içine

7 NİSAN UYGULAMA SORULARI
1-) Bir gövdenin içine gömülü olan, kare seklindeki bir silikon chipin (k=150W/mK) bir kenarının
uzunluğu w=5mm’dir. Chipin arka ve yan yüzeyleri yalıtılmış olup, ön yüzeyi de T=15oC sıcaklıktaki
bir akışkan ile soğutulmaktadır. Chipin güvenli çalışabilmesi için sıcaklığının T=85oC değerini aşmaması
gerekmektedir. Akışkan hava ve ısı taşınım katsayısı h=200W/m2K ise; chipin yayabileceği maksimum
ısıl güç nedir? Akışkan olarak h=3000W/m2K ısı taşınım katsayısını sağlayan bir dielektrik (elektriği
iletmeyen) sıvı kullanılsaydı chipin yayabileceği maksimum ısıl güç ne olurdu?
2-) Kalınlığı 4mm olan bir alüminyum levha, yatay olarak yerleştirilmiş ve alt yüzeyi tamamen
yalıtılmıştır. Levhanın üst yüzeyine, üzerine gelen güneş ışınımının %80’ini yutan ve ışınım yayma
katsayısı ise 0.25 olan bir özel malzeme ile çok ince bir kaplama yapılmıştır. Alüminyumun yoğunluğu 
ve özgül ısısı c; sırasıyla 2700kg/m3 ve 900 J/kgK olarak bilinmektedir.
a) Levha 25oC sıcaklıkta iken, üst yüzeninin ansızın T=20oC sıcaklıktaki ortam havası ile temasa geçtiği
ve üzerine 900W/m2 akı ile güneş ışınımı gelmeye başladığı düşünülsün. Yüzey ile hava arasındaki ısı
taşınım katsayısı h=20W/m2K olduğuna göre, ilk anda levha sıcaklığında birim zamandaki değişme
(sıcaklık değişim hızı) ne kadar olur?
b) Sürekli rejime ulaşıldığında, levhanın sıcaklığı nedir?
3-) Isı iletim katsayısı 50W/mK ve kalınlığı 50mm olan bir boyutlu duvarın sürekli rejimdeki sıcaklık
dağılımı a=200oC, b=2000C/m2 ve x metre biriminde olmak üzere, T(x)=a+bx2 olarak gözlenmektedir.
a) Duvarda üretilen ısıl güç ̇ (W/m3) ne kadardır?
b) Duvarın iki yüzeyindeki ısı akılarını belirleyin. Bu ısı akılarının, üretilen ısıl güç ile ilişkisi nasıldır?
4-) Bir fırının duvarı üç katmandan oluşmaktadır. İç ve dış katmanların ısı iletim katsayıları ka=20W/mK
(LA=30cm) ve kc=50W/mK (LC=15cm) olarak bilinmektedir. Üçüncü katman olan B, diğer katmanlar
arasında bulunmakta, kalınlığı bilinmekte (LB=0.15m), fakat ısı iletim katsayısı kb bilinmemektedir.
Sürekli rejimde yapılan ölçümler; dış yüzey sıcaklığını Ts,o=20oC, iç yüzey sıcaklığını Ts,i=600oC ve
fırındaki hava sıcaklığını T=800oC olarak göstermektedir. İç taraftaki ısı taşınım katsayısı, h=25W/m2K
olduğuna göre kb değeri nedir?
5-) Düzlemsel çok tabakalı bir duvarda bir boyutlu ısı iletimi olmaktadır. Dış yüzeyler 25oC sıcaklıkta bir
akışkanla temas halindedir ve ısı taşınım katsayısı 1000W/m2K’dir. A (ka=25W/mK; LA=3cm) ve C
(kC=50W/mK; LC=2cm) tabakalarında ısı üretimi olmayıp ortadaki B (2LB=6cm) tabakasında ̇
düzgün yayılı ısı üretimi vardır. Ara yüzeylerdeki sıcaklıklar T1=261oC ve T2=211oC’ dir. Ara
yüzeylerdeki temas dirençlerini göz ardı ederek, ̇ hacimsel ısı üretimini ve kB ısı iletim katsayısını
belirleyin.