Enerji Denkliği ve Faz Değişimi Hesaplayıcı
Akışkanların ısıtılması/soğutulması veya faz değişimi (erime, buharlaşma) için transfer edilen enerji miktarını hızlıca hesaplayın.
Yapmak İstediğiniz Hesaplama Türünü Seçin
Isı Transferi Hesapla (Q = m ⋅ cp ⋅ ΔT)
Bir akışkanın sıcaklık değişimi için transfer edilen ısı miktarını hesaplar. Pozitif sonuç ısı alımını, negatif sonuç ısı kaybını gösterir.
Q = m ⋅ cp ⋅ ΔT
- Q: Transfer edilen ısı (kJ, J, kcal, Btu)
- m: Akışkanın kütlesi
- cp: Özgül ısı kapasitesi
- ΔT: Sıcaklık değişimi (Tson - Tilk)
Enerji Denkliği Nedir?
Enerji denkliği, termodinamiğin birinci yasasına dayanır ve bir sistemdeki toplam enerjinin korunduğunu ifade eder. Yani, bir sisteme giren toplam enerji, sistemden çıkan toplam enerjiye ve sistemde depolanan enerji değişimine eşit olmalıdır. Kimya mühendisliğinde proseslerin ısınma, soğuma, reaksiyon veya faz değişimi gibi enerji transferlerini anlamak ve tasarlamak için temel bir araçtır.
Giren Enerji - Çıkan Enerji + Üretilen Enerji = Biriken Enerji
Durgun (steady-state) sistemlerde (zamanla değişmeyen sistemler) birikme ve üretim terimleri genellikle sıfır kabul edilir. Bu durumda denklem şöyle basitleşir:
Giren Enerji = Çıkan Enerji
Isı Transferi ve Faz Değişimi Hesaplamaları
Bu hesaplayıcı, bir akışkanın sıcaklık değişimi veya faz değişimi sonucunda transfer edilen ısı miktarını bulmak için kullanılan yaygın formülleri uygular:
-
Duyulur Isı Transferi (Q = m ⋅ cp ⋅ ΔT):
Maddenin fazı değişmeden sadece sıcaklığının değişmesiyle ilişkili ısıdır.
- m: Akışkanın kütlesi (kg, g, lb)
- cp: Özgül ısı kapasitesi (kJ/(kg⋅°C), J/(g⋅°C) vb.)
- ΔT: Sıcaklık değişimi (Tson - Tilk), pozitif (ısınma) veya negatif (soğuma) olabilir.
-
Gizli Isı Transferi (Q = m ⋅ L):
Maddenin sıcaklığı değişmeden sadece faz değiştirmesi (erime, buharlaşma, yoğuşma, donma) için gereken ısıdır.
- m: Maddenin kütlesi (kg, g, lb)
- L: Gizli ısı (erime ısısı, buharlaşma ısısı). Örneğin su için erime ısısı yaklaşık 333.5 kJ/kg, buharlaşma ısısı yaklaşık 2260 kJ/kg'dır.
Önemli Birim Dönüşümleri ve Bilgiler
- Isı (Q): Joule (J), kilojoule (kJ), kalori (cal), kilokalori (kcal), British Thermal Unit (Btu).
- 1 kcal = 4.184 kJ
- 1 Btu = 1.055 kJ
- Sıcaklık Değişimi: Kelvin (K) ve Santigrat (°C) cinsinden sıcaklık farkları sayısal olarak aynıdır. Fahrenhayt (°F) için farklıdır (1 °F = 5/9 °C/K).
Uygulama Alanları:
- Proses akışkanlarının ısıtılması veya soğutulması için gerekli enerji.
- Isı geri kazanım sistemlerinin verimlilik analizi.
- Buhar kazanları, kondenserler ve ısı eşanjörlerinin tasarımı.
- Gıda işleme endüstrisinde dondurma, kurutma, pişirme gibi süreçlerde enerji gereksinimleri.
- Kimyasal reaktörlerdeki termal yönetim ve sıcaklık kontrolü.
Bu hesaplayıcı, termodinamik ve ısı transferinin temel prensiplerini uygulamak için tasarlanmıştır. Gerçek mühendislik uygulamaları, faz değişimleri sırasında sıcaklık değişimleri, kimyasal reaksiyonlar, basınç değişimleri, iş transferi, ısı kayıpları ve farklı ısı transferi modları (iletim, taşınım, ışıma) gibi daha karmaşık faktörleri içerebilir. Detaylı analiz ve tasarım için kapsamlı termodinamik ve ısı transferi yazılımları ile mühendislik uzmanlığı gereklidir.