Mühendislik Termodinamiği · 2. Ünite: Saf Maddelerin Özellikleri

Termodinamik Özellik Tablolarının Kullanımı

Suyun, soğutucu akışkanların ve diğer saf maddelerin özelliklerini hesaplamak için tablolar kullanılır; çünkü bu maddelerin hâli basit bir cebirsel denklemle ifade edilemez. Bu konuda doymuş su tablolarını (sıcaklık ve basınç bazlı), kızgın buhar tablosunu ve sıkıştırılmış sıvı için yaklaşımları kullanmayı öğrenirsin: verilen iki bağımsız özellikten hâli belirler, kuruluk (x) bulur, doğrusal interpolasyon yaparsın. Sonunda bir problemde "hangi tablo, hangi satır, hangi bağıntı?" sorusunu sistematik biçimde yanıtlayabilirsin.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Bağlam: Neden Tablolar?

  2. Doymuş Su Tabloları (A-4 ve A-5)

  3. Doymuş Karışım ve Kuruluk

  4. Kızgın Buhar Tablosu ve İnterpolasyon (A-6)

  5. Sıkıştırılmış Sıvı (A-7) ve Yaklaşımlar

  6. Çözümlü Örnekler

  7. Simülasyonda Dene

  8. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları

Anahtar terimler

Doymuş su tabloları (A-4, A-5)
Doyma sıcaklığı ya da basıncına göre doymuş sıvı (f) ve doymuş buhar (g) özelliklerini veren tablolar.
Kızgın buhar tablosu (A-6)
Sabit basınçlarda sıcaklığa göre v, u, h, s değerlerini veren tablo; ilk satırı doymuş buhardır.
Sıkıştırılmış sıvı yaklaşımı
v ≈ v_f@T, u ≈ u_f@T ve h ≈ h_f@T + v_f(P − P_doy@T): sıvının basınca az duyarlı olması varsayımı.
Kuruluk (x)
Doymuş karışımda buharın kütle oranı; x = (y − y_f)/y_fg ile hesaplanır.
Doğrusal interpolasyon
Tabloda olmayan bir değeri komşu iki satır arasında doğrusal olarak tahmin etme yöntemi.
Çift interpolasyon
Hem T hem P tablo satırları arasındaysa önce bir değişkende iki kez, sonra diğerinde bir kez yapılan interpolasyon.
Referans hâli
Tablolarda u_f = s_f = 0 olarak seçilen hâl (su için üçlü nokta, 0,01 °C); yalnızca özellik farkları fiziksel anlam taşır.
Özgül hacim v = V/m
Rijit kap ve piston–silindir problemlerinde tablo girişi için kullanılan hacim/kütle oranı.

Örnek soru

P = 200 kPa ve h = 1800 kJ/kg olan suyun kuruluğu kaçtır? (200 kPa: h_f = 504,7; h_fg = 2201,6; h_g = 2706,2 kJ/kg)

  1. 0,41
  2. 0,48
  3. 0,59
  4. 0,67
  5. Karışım değil, kızgın buhar; x tanımsız

Doğru cevap: C

Çözüm

1. $h_f = 504{,}7 < h = 1800 < h_g = 2706{,}2$: hâl doymuş karışım.
2. $x = \dfrac{h - h_f}{h_{fg}} = \dfrac{1800 - 504{,}7}{2201{,}6} = 0{,}588 \approx 0{,}59$.
Sonuç: 0,59 (C). $x = h/h_g = 0{,}665$ (D) $h_f$'yi atlamaktır; $(h - h_f)/h_g = 0{,}479$ (B) paydada $h_{fg}$ yerine $h_g$ kullanmaktır; $(h_g - h)/h_{fg} = 0{,}412$ (A) ise kuruluk yerine sıvı oranını hesaplamaktır.

Mühendislik Termodinamiği: tüm konular