Ünite 11: Fosil Yakıtlı Enerji Dönüşüm Sistemleri — Alıştırmalar
Ders kitabının açık uçlu alıştırmaları. Bunlar çoktan seçmeli sınav sorusu değil — düşünmeni, araştırmanı, kendi cümlelerinle anlatmanı isteyen etkinlikler. Kitabın verdiği örnek yanıtlar kapalı duruyor; önce kendin dene.
Alıştırma 1myders hazırladı
Duyulur enerji ile gizli enerji arasındaki farkları, suyun bir termik santral çevrimindeki (kazan ve yoğuşturucu aşamalarındaki) faz değişimlerini göz önünde bulundurarak açıklayınız.
Yanıt / ipucu
Duyulur enerji moleküllerin kinetik enerjisiyle ve doğrudan sıcaklık artışıyla ilişkiliyken, gizli enerji faz değişimi esnasında bağların kopmasıyla ilgilidir. Termik santralde su kazanda ısıtılarak faz değiştirip kızgın buhar olurken gizli enerjisi artar, yoğuşturucuda ise bu gizli enerjiyi dışarıya vererek tekrar sıvı fazına döner.
Alıştırma 2myders hazırladı
Termodinamiğin ikinci yasası ve Kelvin-Planck ifadesi çerçevesinde, %100 verimle çalışan bir buhar türbinli güç santrali tasarlamanın neden imkansız olduğunu tartışınız.
Yanıt / ipucu
Kelvin-Planck ifadesine göre bir makinenin tek bir kaynaktan ısı alıp bunu tamamen işe dönüştürmesi imkansızdır. Santralin sürekli çalışabilmesi için türbinden çıkan buharın yoğuşturucuda düşük sıcaklıktaki bir kuyuya ısı aktarması gerekir, bu da kaçınılmaz olarak enerji kaybına ve verimin %100'ün altında kalmasına yol açar.
Alıştırma 3myders hazırladı
Dört zamanlı benzinli ve dizel motorların emme ve sıkıştırma zamanlarında silindire alınan maddeler ile ateşleme mekanizmalarını karşılaştırınız.
Yanıt / ipucu
Benzinli motorlarda emme zamanında silindire hava-yakıt karışımı alınır ve sıkıştırma sonrası buji ile ateşlenir. Dizel motorlarda ise sadece hava emilip yüksek oranda sıkıştırılır ve üzerine enjektörle yakıt püskürtülerek kendiliğinden tutuşma sağlanır.
Alıştırma 4myders hazırladı
Buhar türbinli santraller ile gaz türbinli santralleri; iş akışkanları, devreye girme hızları ve suya olan ihtiyaçları açısından kıyaslayınız.
Yanıt / ipucu
Buhar türbinli santraller iş akışkanı olarak su kullanır ve yoğuşturulması için yüksek miktarda suya ihtiyaç duyar. Gaz türbinli santraller ise iş akışkanı olarak hava kullanır, suya çok az ihtiyaç duyar, daha hızlı rejime girer ve genellikle zirve yük anlarında hızlıca devreye alınır.
Alıştırma 5myders hazırladı
Kojenerasyon ve trijenerasyon sistemlerinin çalışma prensiplerini açıklayarak, bu sistemlerin sadece elektrik üreten modern termik santrallere göre neden daha yüksek verimliliğe ulaştığını araştırınız.
Yanıt / ipucu
Kojenerasyon elektrik ve ısıyı, trijenerasyon ise elektrik, ısı ve soğutmayı aynı kaynaktan eş zamanlı üretir. Atık ısıyı doğrudan değerlendirdikleri için sadece elektrik üreten santrallerin %40-45 olan verimliliğini %70 ila %90 seviyelerine çıkarırlar.
