ÇÖZÜMLÜ ISI TAŞINIMI PROBLEMLERİ – Osman F. Genceli
ÖNSÖZ
2000 yılında basılan “Çözümlü Isı İletimi Problemleri” kitabına gerek öğrencilerden, gerekse de öğretim üyelerinden gelen olumlu tepkilerden güç alınarak, bu serinin ikinci kitabı olarak “Çözümlü Isı Taşınımı Problemleri” hazırlanmıştır. Sunulan bu eser esas olarak ısı geçişinin ikinci önemli konusu olan ısı taşınımı (konveksiyon) konularını içermesine rağmen; ısı taşınmanın “Akışkanlar Mekaniği ” ile yakın ilişkisi nedeniyle, kitapta birçok problem akışkanlar mekaniği ağırlıklıdır.
Birinci kitapta olduğu gibi burada da konular, çözümlü problemler ile açıklanmaya çalışılmıştır. Kitapta hem lisans hem de yüksek lisans seviyesindeki problemler bulunmaktadır. Verilen problemler, kolaydan zora doğru hazırlandığından, öğrenciler konuları rahatlıkla takip edebilirler.
Sunulan kitabın birinci bölümünde verilen “Taşınımla Isı geçişinin Esasları”, ısı taşımını ve akışkanlar mekaniği konularında yeteri bilgiye sahip olmayan öğrenciler için hazırlanmıştır. Bu bölümde ısı taşınmanın çeşitleri ve karşılaşılan problemlerin çözüm yöntemleri sunulmuştur. “Korunum Denklemleri”nin verildiği ikinci bölümde, ısı taşınımının teorik çözümü için kullanılan denklemlerin çıkarılışına ait problemler en genel haliyle verilmiştir.
“Zorlanmış Laminer îç ve Dış Akışlar”, üçüncü ve dördüncü bölümlerde sunulmuştur. Bu bölümlerde, tam gelişmiş akışların yanı sıra, gelişmekte olan akışlara ait ısı taşınım bağıntılarının çıkarılışına ait problemler ve uygulamaları da göz önüne alınmıştır.
Bölüm beşte, “Türbülanslı Akış”a ait Tanımlar ve modellere ait örnek problemler verildikten sonra, türbülanslı iç ve dış akışlar incelenmiştir. “Silindir, Küre, Boru Demeti” gibi cisimlerin dışındaki ısı taşınım problemleri ise altıncı bölümde verilmiştir.
Isı taşımının diğer önemli bir dalını içeren “Doğal Isı Taşınımı"na ait problemler ise bölüm yedide incelenmiştir. Ayrıca bu bölümde, “Birleşik Doğal ve Zorlanmış Isı Taşınımı” konusu ile ilgili problemler de göz önüne alınmıştır.
Farklı ısı taşınım mekanizmalarına sahip, “Yoğuşma” ve “Kaynama” konulan ise sırasıyla sekizinci ve dokuzuncu bölümlerde sunulmuştur.
Bütün bu bölümlerdeki konularda, çoğu problemde tamamen teorik tam çözümler ile birlikte, deneysel bulgulardan bulunmuş bağıntılar da kullanılarak, bazen aynı problemde bazen de farklı problemlerde, deneysel ve teorik bağıntıların karşılaştırılması yapılmıştır. Bu şekilde, değişik yöntemler ile çözülen problemlerin sonuçları arasındaki farklılıklar verilmeye çalışılmıştır.
Ekler kısmında, değişik geometrilere ait metin içinde gerek çıkarılan gerekse de deneysel olarak kullanılan ısı taşınım bağıntıları özet tablolar halinde ilgili problem numaraları ile birlikte verilmiştir. Okuyucu, doğrudan bu tablolar yardımıyla istenilen geometriye veya cidar şartlarına ait ısı taşınım problemlerine ulaşılabilir.
Kitapta 391 adet problem çözümlü ve açıklamalı olarak sunulmuştur. Birinci kitapta da vurgulandığı gibi, konunun daha iyi anlaşılabilmesi için okuyucunun problemi anladıktan sonra doğrudan kendisinin çözmesi ve eğer takıldığı bir nokta varsa verilen çözümden yararlanması önerilir. Ayrıca, öğrencilerin kendilerinin de çözebilmesi için kitapta sadece sonuçları verilen 195 adet problem de bulunmaktadır.
Kitabın öğrencilere yararlı olmasını diler, basılması için destekleyen Birsen Yayınevi’ne teşekkürlerimi arz ederim.
Şubat 2002
O. F. Genceli
İÇİNDEKİLER
Önsöz Semboller- Metin İçi Tablolar
Taşımmla Isı Geçişi Esasları
Tanımlar Boyut Analizi İlave Problemler
Korunum Denklemleri
Süreklilik Denklemi Momentum Denklemleri Enerji ve Antropi Denklemleri İlave Problemler
Laminer Zorlanmış İç Akışlarda Isı Taşınımı
Tek Boyutlu Isı Taşımını Tam Gelişmiş Şartlarda İç Akışlar
Dairesel Kesitli Borularda Tam Gelişmiş Zorlanmış İç Akışlar Sonsuz Paralel Levhalar Arasında Tam Gelişmiş İç Akışlar
Diğer Kesitli Kanallarda Tam Gelişmiş Zorlanmış İç Akışlar Hidrodinamik Bakımdan Tam Gelişmiş
Isıl Bakımdan Gelişmekte Olan Akışlar
Dairesel Kesitli Borularda Hidrodinamik Bakımdan Tam Gelişmiş,
Isıl Bakımdan Gelişmekte Olan Akışlar Sonsuz Paralel Levhalar Arasında Hidrodinamik Bakımdan Tam Gelişmiş Isıl Bakımdan Gelişmekte Olan Akışlar
Diğer Kesitli Kanallarda Hidrodinamik Bakımdan Tam Gelişmiş, Isıl Bakımdan Gelişmekte Olan İç Akışlar
Hem Hidrodinamik hem de Isıl Bakımdan Gelişmekte Olan Akışlar
Dairesel Kesitli Borularda Hidrodinamik ve Isıl Bakımdan Gelişmekte Olan Akışlar
Sonsuz Paralel Levhalar Arasında Hidrodinamik ve Isıl Bakımdan Gelişmekte Olan Akışlar
Diğer Kesitli Kanallarda hem Hidrodinamik Bakımdan hem de Isıl Bakımdan Gelişmekte Olan İç Akışlar
İlave Problemler
Laminer Zorlanmış Dış Akışlarda Isı Taşımını
Düzlemsel Levha Üzerinde Paralel Akış Düzlemsel Levha Üzerinde Paralel Akış Hidrodinamik Sınır Tabakanın İntegral (Yaklaşık) Çözümü Isıl Sınır Tabakanın Benzerlik (Tam) Çözümü S Isıl Sınır Tabakanın İntegral (Yaklaşık) Çözümü Basınç Gradyam Olan Akışlar
Uoo — Cxm Olan Akışlarda Benzerlik Çözümü Durma Noktası Yakınındaki Çözümler
Basınç Gradyam Olan Akışlarda İntegral Yöntem İle Çözümler Üzerinde Emme veya Püskürtme Olan Gözenekli Yüzeyde Zorlanmış Laminer Akış Tam Çözüm
İlave Problemler
Türbülanslı Zorlanmış Akışlarda Isı Taşınımı
Türbülansa ait Tanımlar ve Bağıntılar
Türbülans Modelleri Türbülanslı İç Akışlarda Isı Taşımını Türbülanslı Dış Akışlarda Isı Taşınımı
İlave Problemler
Akışkan İçine Daldırılmış Cisimler Etrafında Zorlanmış Isı Taşınımı
Daldırılmış Cisimler Etrafındaki Akışlar
Silindir Eksenine Dik Zorlanmış Akış Halinde Isı Taşınımı
Küre Dışında Zorlanmış Akış Halinde Isı Taşınımı
Boru Demetine Zorlanmış Dik Akış Halinde Isı Taşınımı
İlave Problemler
Doğal Isı Taşınımı
Düşey Levha Etrafında Doğal Isı Taşmımı
Laminer Sınır Tabaka Denklemleri
Düşey Levhada Doğal Isı Taşınımında Benzerlik (Tam) Çözümü Düşey Levhada Doğal Isı Taşınımının İntegral (Yaklaşık) Çözümü (von Karman-Pahlhausen Yöntemi)
Düşey Levhada Türbülanslı Doğal Isı Taşınımı
Düşey Levha Etrafında Doğal Akış Halinde Deneysel Bağıntılar
Diğer Geometriler Etrafında Doğal Isı Taşınımı
Düşey Silindirlerin Dış Yüzeyi Etrafında Doğal Isı Taşınımı
Eğik Levha ve Yüzeylerden Olan Doğal Isı Taşınımı
Yatay Levhadan Olan Doğal Isı Taşınımı
Yatay Silindirlerden Olan Doğal Isı Taşınımı
Küre Etrafında Doğal Isı Taşınımı
Karmaşık Şekilli Cisimler Etrafındaki Doğal Isı Taşınımı
Düşey ve Eğik Kanallar İçindeki Doğal Isı Taşınımı
Kapalı Hacimler İçinde Doğal Isı Taşınımı
Dikdörtgen Kapalı Kutular İçinde Doğal Isı Taşınımı
Eşeksenli Silindirler veya Eşmerkezli Küreler Arasındaki Doğal Isı Taşınımı
Birleşik Doğal ve Zorlanmış Isı Taşınımı
İlave Problemler
Yoğuşma Halinde Isı Geçişi
Eğik ve Düşey Yüzeyler Üzerinde Yoğuşma
Diğer Geometrik Yüzeylerde Yoğuşma
Yatay ve Eğik Yüzeylerin Altında Yoğuşma
Yatay Silindir Üzerinde Yoğuşma
Yatay Borular İçinde Yoğuşma
Küre Dışında Yoğuşma Düşey Koni Dışında Yoğuşma
Damlacıklı Yoğuşma İlave Problemler
Kaynama Halinde Isı Geçişi
Tanımlar ve Kaynama Rejimleri
Havuz Kaynaması Zorlanmış Akış Kaynaması
İlave Problemler
Ekler
Kaynaklar
İndeks
