T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MM4006 BİTİRME PROJESİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM YILI

Transkript

1 T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MM006 BİTİRME PROJESİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM YILI ANİ-DARALMA VE ANİGENİŞLEME BAĞLANANTI ELEMANI TASARIMI VE İMALATI Danışman Doç.D. Mete AVCI Doç.D. Yücel ÖZMEN 576 Mesu SAKLAR 50 Buak ÇOBAN 67 Muhamme Veli SOLAK 5 Baan MİNKARA MAYIS 08 TRABZON

2 ÖNSÖZ Bu çalışma Ani aalma ve ani genişleme bağlantı elemanı tasaımı ve imalatı tasaım pojesi kapsamına Kaaeniz Teknik Ünivesitesi Mühenislik Fakültesi Makine Mühenisliği Bölümü öğencileinen Buak ÇOBAN, Mesu SAKLAR, Muhamme Veli SOLAK ve Baan MİNKARA taafınan hazılanmıştı. Poje kapsamına eneysel çalışma için bi eney üzeneği kuulmuş olup ve ele eilen çıktıla ile sayısal çalışma yüütülmüştü. Çalışma süecine bilgi ve tecübeleini bizen esigemeyen anışman hocalaımız Doç. D. Mete AVCI ve Doç. D. Yücel ÖZMEN e ve Aş. Gö. Tekmile CÜREBAL ve Oğuz Kağan YAĞCI ya tüm estekleinen olayı teşekküleimizi sunaız. I

3 ÖZET ANİ DARALMA VE ANİ GENİŞLEME BAĞLANTI ELEMANI TASARIMI VE İMALATI Pnömatik sistemle enüstieki moenleşme ve otomasyon ihtiyaçlaınan olayı yaygın olaak kullanılmaktaı. Bu sistemlee sıkça kullanılan bağlantı elemanlaına oluşan kayıpla, sistemlee veimleini ve geekli pompalama gücünü olumsuz yöne etkilemektei. Ani-aalma ve ani-genişleme bağlantı elemanlaı boulama sistemleine yaygın olaak kullanılan bi bileşeni. Bu çalışmaa ilgili bağlantı elemanlaının yeel kayıp katsayılaının minimize eilmesine yönelik sayısal ve eneysel çalışmala geçekleştiilecekti. Mevcut geometilein eneysel testi ve özgün geometi tasaımı çalışmanın aaştıma sousunu oluştumaktaı. Deneysel bölüme, ilgili bağlantı elemanlaının yeel kayıp katsayılaının belilenmesine yönelik bi eney sistemi kuulacak ve faklı akışkan hızlaına kapsamlı eneyle yapılacaktı. Sayısal bölüme ise mevcut geometile için FLUENT paket pogamı kullanılaak akış ve basınç alanının belilenmesine yönelik nümeik analizle geçekleştiilecekti. Ele eilen sonuçla üzeinen geekli tatışmala yapılaak, aha üşük yeel kayıp katsayısı için özgün geometile otaya konacaktı. Geliştiilen bağlantı elemanlaına ait fayalı moel başvuusu çalışmanın iğe bi önemli çıktısı olacaktı. II

4 SUMMARY SUDDEN CONTRACTION AND SUDDEN EXPANSION CONNECTION ELEMENT DESIGN AND MANUFACTURING Pneumatic systems ae wiely use ue to moenization an automation nees in the inusty.losses in the fastenes fequently use in these systems affect the efficiency an the equie pump powe in the negative.suen contaction an suen expansion ae common components use in fittings an piping systems.numeical an expeimental stuies will be caie out in this stuy to minimize the local loss coefficients of the elevant fastenes.the expeimental test of existing geometies an the oiginal geomety esign ae the eseach questions of the stuy. In the expeimental section, an expeimental system will be establishe to etemine the local loss coefficients of the elevant fastenes an extensive testing at iffeent flui velocities.in the numeical section, numeical analyzes will be caie out to etemine the flow an pessue fiel by using FLUENT package pogam fo existing geometies.though the necessay iscussions on the obtaine esults, oiginal geometies will be eveale fo lowe local loss coefficient.the utility moel efeence fo the evelope connection elements will be anothe impotant output of the stuy. III

5 ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa No Şekil.. Boua hız sını tabakasının gelişimi... Şekil.. Düz bi boua basıncın eğişimi... Şekil.. Gelişmiş akış için, bou kesitineki hız ağılımı... Şekil.. Yeel kayıp katsayısının tanımı... 5 Şekil.. Deney Düzeneğinin şematik esmi... Şekil.. Deney Düzeneğinin fotoğafı... Şekil.. Ani aalma ve ani genişleme bağlantı elemanlaı, uygulamaa mevcut olan geometile ve öneilen özgün geometilein şematik esmi... Şekil.. Ani aalma ve ani genişleme bağlantı elemanlaı, uygulamaa mevcut olan geometile ve öneilen özgün geometilein şematik imal esmi... Şekil.5. Difeansiyel basınçölçe... Şekil.6. Basınç pizleinin açılması... Şekil.7. Ani genişleme bağlantı elemanına efeans noktalaı gösteimi... 5 Şekil.8. ICEM CFD e geometinin belilenmesi... 0 Şekil.9. Ani genişleme ve ani aalma bağlantı elemanlaı basınç ağılımı... Şekil.0. Bağlantı elemanı için kaa veilen mesh yapılaı öneklei... Şekil.. Fluent pogamına çözüm metou ve yakınsama... Şekil.. Fluent pogamına sayısal çözüm gafiği... Şekil.. Bağlantı elemanı ve bou yüzeyleineki statik basınç ağılımı gafiği... Şekil.. Bağlantı elemanı ve bou yüzeyleineki statik basınç ağılımı gafiği... IV

6 Şekil.. R 0 bağlantı elemanı basınç eğelei (ani genişleme)... 7 Şekil.. R bağlantı elemanı basınç eğelei (ani genişleme)... 8 Şekil.. R bağlantı elemanı basınç eğelei (ani genişleme)... 8 Şekil.. R bağlantı elemanı basınç eğelei (ani genişleme)... 8 Şekil.5. R 0 bağlantı elemanı basınç eğelei (ani aalma)... 9 Şekil.6. R bağlantı elemanı basınç eğelei (ani aalma)... 9 Şekil.7. R bağlantı elemanı basınç eğelei (ani aalma)... 9 Şekil.8. R bağlantı elemanı basınç eğelei (ani aalma)... 0 Şekil 5.. Yeel kayıp katsayısının eğilik yaıçap oanına bağlı eğişimi (ani aalma)... Şekil 5. Yeel kayıp katsayısının eğilik yaıçap oanına bağlı eğişimi (ani genişleme) V

7 TABLOLAR DİZİNİ Sayfa No Tablo.. Ölçüm cihazlaına ait teknik özellikle... Tablo.. Ani genişleme elemanına ait ölçümle... 5 Tablo.. Ani aalma elemanına ait ölçümle... 5 Tablo.. Ani genişleme elemanlaına ait yeel kayıp katsayılaı... 6 Tablo.. Ani aalma elemanlaına ait yeel kayıp katsayılaı... 7 Tablo.5. Ani genişleme elemanlaına ait basınç faklaı... 0 Tablo.6. Ani aalma elemanlaına ait basınç faklaı... 0 Tablo.7. Ani genişleme elemanlaına ait yeel kayıp katsayılaı... Tablo.8. Ani aalma elemanlaına ait yeel kayıp katsayılaı... Tablo 6.. Ani aalma elemanlaına ait kayıp katsayılaı... Tablo 6.. Ani genişleme elemanlaına ait kayıp katsayılaı... VI

8 İÇİNDEKİLER Sayfa No.GENEL BİLGİLER..... Giiş..... Boula İçine Akış.... Boula İçinen Akışta Basınç Düşüşü Ve Yük Kaybı Yeel Kayıpla....LİTERATÜR ARAŞTIRMASI... 7.YAPILAN ÇALIŞMALAR Deneysel Yöntem Belisizlik Analizi Sayısal Yöntem Akışkan Haaketinin Temel Denklemlei Geometinin Oluştuulması Ağ Yapısının Oluştuulması Başlangıç ve Sını Şatlaı Çözüm Metou ve Yakınsama.... BULGULAR Deneysel Çalışmaa Ele Eilen Veile Sayısal Çalışma TARTIŞMA SONUÇLAR... 7.ÖNERİLER KAYNAKLAR EKLER

9 . GENEL BİLGİLER.. Giiş Boulaaki akışa he yee astlamak mümkünü. Şehi suyunun veya ısıtma ve soğutma için geekli olan sıcak ve soğuk suyun bou sistemlei ile binalaa ağıtılması, petol ve oğalgazın yine bou sistemlei ile nakleilmesi en temel öneklei. Günümüze, ısıtma ve soğutma sistemlei ile ağıtım şebekeleine yaygın olaak kullanılmakta olan boula içinen akışa ait poblemle yıllaan bei bilimsel aaştımalaın konusu olmuş ve hala biçok aaştımacı taafınan teoik, nümeik ve eneysel olaak incelenmektei. Basınçlı otama gaz veya sıvı, he tülü akışkanın bi yeen başka bi yee taşınmasını ve ağıtımını sağlayan atmosfee kapalı; bou, vana, bağlantı elemanlaı ve estekleen oluşan yapılaa boulama sistemlei eni. Bu tü uygulamalaa akışkan çoğunlukla fan veya pompa ile bi akış bölüme akmaya zolanı. Bu tü sistemlee yük kaybı ve basınç üşüşü ile oğua ilgisi olan sütünmenin önemi çok büyüktü. Çünkü basınç üşüşü kompesö gücü ihtiyacını belilemee oğuan kullanılı. Bou ve kanal teimlei, akış bölümlei için genellikle bibileinin yeine kullanılı. Genele aiesel kesitli akış bölümleini bou (özellikle akışkan sıvı olaak söz konusu ise) aiesel olmayan kesitlee ise kanal ( özellikle akışkan olaak gaz söz konusu ise) eni. Küçük çaplı boula çoğunlukla tüp olaak alanıılı. Sıvı veya gaz fak etmeksizin bütün akışkanla genel olaak aiesel kesitli boulala taşınılı. Bunun sebebi aiesel kesitli boulaın kaie eğe oana bozulmaya uğamaan içi ve ışı aasınaki büyük basınç faklaına ayanabilmesii. Bi bouaki akışkan hızı, kaymama koşulunan ötüü yüzeyeki sıfı eğeinen, bou mekezineki maksimum eğeine oğu eğişi. Akışkan akışına otalama hız V ot ile çalışmak aha uygunu. Bu eğe, sıkıştıılamaz akışta bounun kesit alanı eğişmeiği süece eğişmez. Akış yönüneki bi kesitin otalama hızı kütlenin kounumu ilkesinin sağlanması ile bulunu.

10 .. Boula İçinen Akış Şekil. e oluğu gibi, aiesel bi bouya ünifom hızla gien bi akışkanın bou ciaı üzeine hızı sıfıı. Çepee hızı sıfı olan bu akışkan tabakası kenisine bitişik akışkan tabakalaını etkile ve hızlaını yavaşlatı. Bou eksenine en büyük olan akışkan hızı bou ciaına oğu azalı. Akış bou boyunca ileleikçe viskoz kuvvetle ve viskoz etkilein göülüğü bölge büyü. Bu bölge hız sını tabakası ya a kısaca sını tabaka olaak alanıılı. Viskoz etkilein önemsiz oluğu ve ayal yöne hızın sabit kalığı bölge ise önümsüz akış bölgesii. Sını tabaka kalınlığı, bou eksenine ulaşıncaya kaa akış yönüne ata, sını tabakala bileşi ve önümsüz akış bölgesi kaybolu. Bounun giişinen sını tabakanın mekez çizgisi ile bileştiği yee kaa olan bölgeye hioinamik giiş bölgesi ve bu bölgenin uzunluğuna ise hioinamik giiş uzunluğu (L h ) eni. Bu bölgeen sona akış tamamen sütünmelii ve giiş bölgesine gelişmekte olan hız pofili atık tam olaak gelişmişti. Hız pofilinin sabit kalığı bu bölge ise hioinamik olaak tam gelişmiş akış olaak alanıılı []. Şekil. e gösteiliği gibi, basınç üşüşü hioinamik giiş bölgesine oğusal olmayan bi eğişim göstei ve buaaki basınç üşüşü aha fazlaı. Hioinamik olaak tam gelişmiş bölgee ise basınç üşüşü oğusal olaak azalı. Şekil.. Boua hız sını tabakasının gelişimi (lamine akış) [].

11 Şekil.. Düz bi boua basıncın eğişimi []. Tübülanslı akışta sını tabaka aha hızlı büyüüğü için hioinamik giiş uzunluğu lamine akışa göe aha kısaı. Uygulamaa kaşılaşılan çoğu bou akışına, bou çapının 0 katı bi uzunluktan sona giiş etkilei önemsiz hale geli ve hioinamik giiş uzunluğu yaklaşık olaak, L h,tübülans 0D alınabili []. Daiesel kesitli boula içinen akışta, hioinamik olaak tam gelişmiş bölgeeki hız pofili lamine akış için paabolikti (Şekil.a). Hacimsel şekli bi paaboloi oluğunan bi silini hacminin yaısıı, bou eksenineki en büyük hız otalama hızın iki katıı []. Tübülanslı akış için hız pofili aha yassıı (Şekil.b). Tübülanslı akış öt bölgeen oluşmaktaı. Çepee yakın çok ince tabaka viskoz veya lamine alt tabakaı. Bu tabaka a hız pofili oğusala çok yakını. Viskoz alt tabakanın kalınlığı bou çapının % inen çok aha küçüktü. Viskoz alt tabakanın yanına tübülans etkileinin önemli olmaya başlaığı fakat akışta viskoz etkilein hala baskın oluğu bi tampon tabaka vaı. Tampon tabakanın üzeine ise tübülans etkileinin aha önem kazanığı fakat hala baskın olmaığı, atalet alt tabakası a enilen ötüşme tabakası (geçiş tabakası) vaı. Bunun a üzeine tübülans etkileinin moleküle ifüzyon (viskoz) etkileini bastıığı ve akışın gei kalanını temsil een ış tabaka (veya tübülans tabakası) vaı [].

12 Şekil.. Gelişmiş akış için, bou kesitineki hız ağılımı: (a) lamine akış, (b) tübülanslı akış [5]... Boula İçinen Akışta Basınç Düşüşü ve Yük Kaybı Basınç üşüşü, bou ve kanal içineki akışlaa incelenmesi ve kontol altına alınması geekli bi büyüklüktü. Fayalı enejinin kaybıı ve akışı süüebilmek için geeken fan veya pompa gücü ile oğuan ilgili oluğu için mühenislik poblemleine önem az etmektei. Bou veya kanal içineki akışlaa bou ciaınaki sütünmelee ilaveten boulaaki ani genişleme ya a aalma, isek, Te-paçası, eüksiyon gibi bağlantı elamanlaının kullanılması akışkanın üzgün akışını kesintiye uğattığınan olayı akış basınç kaybına uğa ve kayıplaa neen olu. Boula içineki akışlaa kayıpla, süekli yük kayıplaı ve yeel kayıpla aı altına inceleni. Bou sistemleineki toplam yük kaybı, süekli ve yeel kayıplaın toplanmasıyla ele eilebili.... Yeel Kayıpla Bou sistemlei üz boulaın yanı sıa bağlantı elemanlaını a içei. Bu bağlantı elemanlaı akış hızının eğeini, yönünü eğiştii, akışkanın üzgün akışını kesintiye uğatı ve akışı ayııklaı, akışın kaışmasına yol açtıklaı için süekli yük kayıplaınan faklı eğeleniilen ilave kayıplaa sebep olula. Şekil., üz bi boua hehangi bi ilave eleman olmaığı uuma oluşan kayıp ile bouya hehangi bi ilave eleman ekleniği uuma oluşan kaybı göstemektei. Hehangi bi bou sistemi için, bou boyunca hesaplanan süekli yük kayıplaına ek olaak:

13 -Bou giişi veya çıkışı -Ani genişleme veya aalma -Kıvımla, isekle, te le ve iğe bağlantı elamanlaı -Vanala, açık veya kısmi kapalı -Süekli genişleme veya aalmala gibi etkenleen oğan bu ilave kayıpla yeel kayıp olaak alanıılı []. Genele yeel kayıpla, süekli yük kayıplaı ile kıyaslanıklaına küçük kalsala a bazen bu uumun tesi söz konusu olabili ve yeel kayıpla çok cii basınç üşüşüne sebep olabilile. Vana ve bağlantı elemanlaınaki akış kamaşık akış oluğu için teoik olaak analizi yeine buaaki kayıpla aha çok eneysel veilee ayanmaktaı ve imalatçıla taafınan otalama tasaım tahmin eğelei veilmektei. Şekil.. Yeel kayıp katsayısının tanımı [6]. Bağlantı elemanlaına meyana gelen kayıplaın hesaplanmasına çeşitli yöntemle kullanılabili. En yaygın ve geniş kullanım K faktöü yöntemii []. K faktöü, yeel kayıplaı kayıp katsayısı K ile tanımlanmaktaı. Kayıp katsayısı K bouaki ilave elemanlaın yol açtığı ilave tesinmez yük kaybı h K,yeel =ΔP/ ρg nin hız yükü C / g ye oanı olaak veili: 5

14 kayıp katsayısı, hk, yeel PK K (.) C g C Yeel kayıpla ise, C, K (.) g h K yeel Giiş, çıkış, önüş, ani ve yavaş kesit eğişikliklei ile vanala için temsili kayıp katsayılaı eğelei liteatüe mevcuttu veya imalatçıla taafınan bu kayıp katsayılaı keni tasaımlaı için tavsiye eilmektei. Genele kayıp katsayılaı; bou çapı, yüzey püüzlülüğü, Reynols sayısı ve tasaım ayıntılaı ile eğiştiği için bu eğelee önemli miktaa belisizlikle vaı []. 6

15 . LİTERATÜR ARAŞTIRMASI Boulama sistemleine ye alan faklı bağlantı elemanlaının ienç avanışlaına ait kapsamlı bi liteatü aaştıması yapılmasına kaşın, bu bölüme iekt olaak aaştıma konusuyla ilgili olana ani-aalma ve ani genişleme bağlantı elemanlaına ye veilmişti. Escuie ve Simith [7], bi ani genişleme bağlantı elamanın akış iencini Newtonumsu ve Newtonumsu olmayan akışkan akışlaı için eneysel olaak kaşılaştımıştı. Çalışma, hioinamik açıan tam gelişmiş bölgee ve tübülanslı akış ejimine geçekleştiilmişti. Ani genişleme elemanının faklı eksenel istasyonlaınan alınan hız ağılımlaının ve e-sikülasyon bölgesi uzunluğunun akışkan tüüne bağlı olaak önemli bi eğişim göstemeiğini otaya koymuşlaı. Peeia ve Pinho [8], / çap oanına sahip bi ani genişleme elemanınaki basınç üşümünü tübülanslı akış ejimine eneysel olaak incelemişlei. Faklı akışkan tüleinin (saf su ve saf su+(%0, ve %0,) ksantan sakızı çözeltisi) iş akışkanı olaak kullanılığı çalışmaa, ksantan sakızı çözelti oanının atışına bağlı olaak sikülasyon bölgesi uzunluğunun ve statik basınç katsayısının belili bi üzeye atış gösteiğini otaya koymuşlaı. Çalışmaa, laze göüntüleme tekniğinen yaalanılaak etaylı hız alanlaı belilenmiş ve ikincil akış bölgeleinin Reynols sayısına bağlı eğişimi geometik paametele cinsinen eğeleniilmişti. Miana v. [9], bi ani genişleme bağlantı elemanı içeisineki akış iencini lamine akış koşullaı için sayısal olaak incelemişti. Akışkan tüü, Reynols sayısı ve çap oanının aaştıma paametelei olaak tanımlanığı çalışmaa, sütünme faktöünün, powe-law ineksinin ve Reynols sayısının atışına ağlı olaak azalığını, buna kaşın çap oanıyla attığını otaya koymuşlaı. Çap oanınaki atışın ana akışa katılmayan ikincil akış bölgeleini büyüttüğünü ve bu avanışın ana akışa kaşı bi ienç oluştuuğunu vugulamışlaı. Günoğu v. [0], iki-fazlı pnömatik taşıma sistemleine ye alan an-genişleme elemanlaının neen oluğu basınç kaybını analitik olaak incelemişle ve basınç 7

16 kaybının belilenmesine yönelik yeni bi analitik moel önemişlei. Öneilen moel, mevcut liteatüeki ayılmış akış moeline gaz ve katı patikülle aasınaki kayma hızı etkisinin ilavesini kapsamaktaı. Yapılan liteatü kaşılaştımalaına, öneilen moelin liteatüe başaılı cevapla veiği otaya konmuştu. Raul ve Dash [], aiesel kesite sahip bi ani-aalma ve ani-genişleme elemanının akış iencini gaz ve sıvı akışkan akışlaı için sayısal olaak kaşılaştımıştı. Çalışmaa, en a ve en geniş kesit çaplaı sıasıyla 0,8 mm ve,6 mm olaak ikkate alınmıştı. Tübülanslı akış ejiminin geçeli oluğu akış hızlaına, gaz ve sıvı akışının aynı geometik paametele içesine faklı avanışla segileikleini otaya koymuşlaı. Ayıca, iki-fazlı akış uumu için yapılan testlee tek-fazlı akış uumuna kıyasla aha küçük yeel katsayılaının geçeli oluğunu belitmişlei. Yan ve Gu [], açısal önme haeketinin ani-aalma ve ani-genişleme elemanlaının yeel kayıp katsayılaı üzeineki etkileini sayısal olaak aaştımışlaı. Konvansiyonel eğelee kıyasla, Reynols sayısının eğeine bağlı olaak açısal hızın yeel kayıp katsayısı üzeine önemli eğişimlee neen oluğunu otaya koymuşlaı. Bae ve Kim [], faklı çap oanlaına sahip ( ve 6) bi genişleme elemanın akış ienci avanışını tübülanslı akış ejimine sayısal olaak incelemişlei. Haznele aasınaki eğim açısı aaştıma paametesi olaak tanımlanmıştı. Üç faklı eğim açısı içim kapsamlı analizle geçekleştiilmiş, akış alanlaına ait eş hız eğilei ve cia üzeine statik basınç ağılımlaı sunulmuştu. Süeklilik ve momentum enklemleinin çözümüne bi ticai akış analizi pogamı olan FLUENT kullanılmıştı. Eğim açısının azalışına bağlı olaak sütünme iencinin önemli üzeye azalığını belilemişlei. Ayıca, çalışma kapsamına üetilen sonuçla üzeinen, eğim açısının sütünme faktöü üzeineki etkisini belilemeye yönelik koelasyonla önemişlei. 8

17 Yukaı veilen liteatü özeti ikkatli bi şekile inceleniğine, ani-aalma ve ani-genişleme bağlantı elemanlaını konu alan çalışmalaın özellikle akışkan tüü ve akış ejimi üzeine yoğunlaştığını göstemektei. Buna kaşın, ilgili elemanlaın ienç katsayılaının azaltılmasını heef alan çalışmala olukça kısıtlıı. İlgili bağlantı elemanlaının kullanım alanlaı ve basınç üşümü üzeineki etkisi ikkate alınığına yeni çalışmalaa ihtiyaç uyuluğu açıktı. Bu eksene, öneilen çalışma ilgili eksikliğin gieilmesine yönelik vei üetmeyi heeflemektei. Çalışma kapsamına, mevcut geometile üzeine etaylı hioinamik analizle yapılacak ve ele eilen veile oğultusuna akış ienç katsayısı aha üşük olan özgün ani-aalma ve ani-genişleme bağlantı elamanı geometilei öneilecekti. 9

18 .YAPILAN ÇALIŞMALAR Bu çalışmaa, boulama sistemleine yaygın olaak kullanılan ani-aalma ve ani- genişleme bağlantı elemanlaına ait ienç avanışlaının incelenmesini ve ele eilecek bulgulala altenatif özgün geometileinin oluştuulması heeflenmişti. Çalışma eneysel ve sayısal olmak üzee iki aşamaa yüütülmüştü. He iki aşamaa öncelikle liteatüe va olan temel geometilein eneysel ve sayısal valiasyonlaı geçekleştiilmiş ve sonasına özgün geometilee ait çalışmala otaya konmuştu. Aşağıaki bölümlee çalışma süesince takip eilen eneysel ve sayısal çalışmala ayık bölümle haline sunulmuştu... Deneysel Çalışma Doğusal foma sahip boulama sistemi bağlantı elemanlaının yeel kayıp katsayılaının belilenmesine yönelik oluştuulacak eney sisteminin şematik esmi ve fotoğafı sıasıyla Şekil. ve Şekil. e veilmektei. Sistem ana hatlaıyla; akış besleme ünitesi (), test bölgesi () ve ölçüm sistemi () olmak üzee üç ana bölümen oluşmaktaı. Akış besleme ünitesinin boulama sistemineki göevi akışkanın basınçlanıılması ve test sistemi içeisinen istenilen ebi geçişinin sağlanmasıı. Ünite ana bileşenle olaak bi pistonlu kompesö, faklı çaplaaki plexiglass boula ( 8mm ve 6mm ), sızımazlık ve bağlantı elemanlaınan oluşmaktaı. Test bölgesi; ani-aalma ve ani-genişleme bağlantı elemanlaının ye alığı ve yeel kayıp katsayısının belilenmesine yönelik statik basınç ölçümleinin geçekleştiiliği kısımı. Çalışmaa, liteatüe ye alan temel iki geometi ve özgün olaak tanımlanan üç geometi için eneyle yapılacaktı. İlgili bağlantı elemanlaına ait teknik esimle ve fotoğafla sıasıyla Şekil. ve Şekil. e veilmektei. 0

19 . Kompesö. Destek ayağı 7. Bağlantı elemanı. Rotamete 5. Plexiglass bou 8. Plexiglass bou. Temomete 6. Manomete Şekil.: Deney üzeneğinin şematik esmi. Şekil. : Deney üzeneğinin fotoğafı. (a) (b) (c) () (e) Şekil. : Ani aalma ve ani genişleme bağlantı elemanlaı, uygulamaa mevcut olan geometile (a ve b) ve öneilen özgün geometilein şematik esmi (c, ve e).

20 Şekil.: Ani aalma ve ani genişleme bağlantı elemanlaı, uygulamaa mevcut olan geometile ( R 0 ) ve öneilen özgün geometilein imal esmi ( R, R ve R ). İlgili bağlantı elemanlaına yapı malzemesi olaak kestamit kullanılmıştı. He bi bağlantı elemanının üetimi klasik ve moen talaşlı imalat tekniklei (Ünivesal ve CNC tonalama ve fezeleme) kullanılaak geçekleştiilmişti. He bi bağlantı elemanının giiş ve çıkışına ait statik basınç ölçümlei için geekli olan basınç pizlei bağlantı elemanının 5 cm önüne ve 5 cm sonasına açılmıştı (Şekil.5). Pizlein konumlaı ise ANSYS Fluent paket pogamına ele eilen gafiklein analizlei yapılaak belilenmişti. Bu pizle uygun çaptaki hotumlala bi ifeansiyel basınçölçe ile ilişkileniilmişti (Şekil.6). Şekil.5 : Difeansiyel basınçölçe Şekil.6 : Basınç pizleinin açılması

21 Boulama sistemleineki akışla genellikle tübülanslı ejime oluğunan ve yeel kayıp katsayılaı tam gelişmiş akış koşullaı için tanımlanığınan, akışkan ebisi ve bou uzunluklaı bu koşullaı sağlayacak şekile seçilmişti. İlgili hioinamik ve geometik büyüklüklee ait hesaplama poseüü aşağıa veilmektei. Akışkan ebisi tübülanslı akış ejimini sağlayacak şekile Re= aalığına seçilmişti. Reynols sayısı Re ve hacimsel ebi olmak üzee, C.D Re ve = C.A (.) olmak üzee hacimsel ebi ve Reynols sayısı cinsinen; Re.. D D şekline yazılabili. (.) Buaa; bou çapını, kinematik viskoziteyi ve C akışkan hızını temsil etmektei. Reynols sayısı Eşitlik (.) ye taşınısa hacimsel ebi aalığı bou çapının 8mm ve 6mm eğelei için sıasıyla, D=8 mm için ; Re=5000 e =,89x0 m /s = 9,0958 l/k Re=7500 e =,58x0 m /s = 5,88 l/k ve D=6 mm için ; Re=5000 e =9,6987x0 m /s = 58,9 l/k Re=7500 e =,9096x0 m /s = 88,576 l/k olaak belileni.

22 8 mm lik bou için hesaplanan ebi aalıklaı ikkate alınaak, eney çalışması için ebi aalığı 0-50 L/k olaak seçilmişti. Çalışmaa, sütünme avanışı hioinamik açıan tam gelişmiş akış koşullaı için belilenmişti. Tübülanslı akış için hioinamik gelişme uzunluğu; L h =,9xDxRe / (.) enklemiyle belilenebili []. Reynols sayısının maximum eğei için hioinamik gelişme uzunluğu; D=8mm için L h = mm D=6mm için L h = mm olaak hesaplanı. Bou giiş ve çıkışınaki akış süeksizliklei ikkate alınaak hesaplanan bu eğele üzeine %5 oanına atıım uygulanmış ve nihai olaak D=8 mm ve D=6 mm çaplaı için giiş bou uzunluklaı sıasıyla, 50mm ve 00mm olaak ikkate alınmıştı. Yukaıaki hesaplamalaa akışkan olaak sıcaklığınaki hava kullanılmıştı. İlgili sıcaklıktaki havanın; temofiziksel özellikle hava için; =,56 x0 5 m ve,5 kg olaak ikkate alınmıştı. s m Deneylee ana büyüklük olaak basınç ve hacimsel ebi ölçülmüştü. Bu ölçümle sıasıyla ifeansiyel basınçölçe ve topaçlı bi otamete yaımıyla geçekleştiilmişti. İlgili ölçüm cihazlaını bünyesine toplayan bölge Şekil. e ölçüm ünitesine tanımlanmıştı. He bi ölçüm cihazlaına ait teknik ayıntıla Tablo. e veilmektei. Tablo. Ölçüm cihazlaına ait teknik özellikle. Ölçüm aletlei Ölçüm aalığı Hassasiyet Dijital Manomete ±00 kpa ±0, % Rotamete 0-80 L/k ±% tüm skalaa

23 Öneilen çalışmaa ana heef yeel kayıp katsayısının öneilen geometik moifikasyonlala minimize eilmesii. Basınç kayıp katsayısının belilenmesine yönelik hesaplama poseüü aşağıa veilmektei. Şekil.7 : Ani genişleme bağlantı elemanına efeans noktalaı gösteimi Yukaıa veilen bağlantı üzeni için () ve () noktalaı aasına enejinin kounumu pensibi uygulanısa; P C g z P C g z K AGAD C. g (.) ve (akışkan sıkıştıılamaz), z z oluğunan yeel kayıp katsayısı; k C ( P P ) C C (.5) fomuna üzenlenebili. Süeklilik enklemi ikkate alınaak, () nolu kesitteki otalama akışkan hızı () nolu kesitteki otalama akışkan hızı C cinsinen; C A C A (.6) yazılabili. Bu bağıntıla kullanılaak C ve C aasına; 5

24 A C C (.7) A fomuna bi ilişki üzenlenebili. Eşitlik (.7), Eşitlik (.5) e taşınaak üzenlenise yeel kayıp katsayısı nihai foma; k c ( P P ) c A A c (.8) olaak ele eili. Buaa P ve P sıasıyla bağlantı elemanı giiş ve çıkışınaki statik basınçlaını temsil etmektei.... Belisizlik Analizi Deneysel çalışmalaa, ele eilen sonuçlaın oğuluğunu etkileyen hata eeceleinin ve miktalaının belilenmesi olukça önemlii. Stanatlaa uygun olaak kuulan bi eney üzeneğine, yapılan eneyle sonucuna ele eilen veilee hatala iki faklı şekile otaya çıkmaktaı. Bunla; eney üzeneğinin ve ölçü aaçlaının yapısınan kaynaklanan kaçınılmaz hatala ve eney yapan kişien kaynaklanan hatalaı (Holman ve Gaja (980). Bu hatalaın eğeleniilmesi için yapılan belisizlik analizi sonuçlaının youmlanması açısınan olukça önemlii. Belisizlik analizi kısaca şöyle yapılabili: Sonuç R, x..., bağımsız eğişkenlein bi fonksiyonu olaak,, x, x xn şekline R= R( x, x, x..., xn ) (.9) şekline tanımlanabili. w..., belisizliklei olmak üzee R için toplam belisizlik,, w, w wn sözü eilen bağımsız eğişkelein R R R w... R w w wn (.0) x x xn 6

25 7 ifaesi ile belilenebili. Yeel kayıp katsayısı K, ölçülen büyüklükle ani-aalma eşitliği ile belileni. 6 P K (.) Bu eşitlikte ye alan bağımsız eğişkenle Eşitlik (.0) a yeine taşınısa; P K w K w K w K w K w P K w (.) fomuna üzenlenebili. Eşitlikte ye alan he bi tüev ifaesinin açık fomu aşağıa veilmektei. 6 P K, 6 P K, 6 P K, 5 K, 8 P K (.) olmak üzee eşitlik (.), eşitlik (.) ye taşınısa yeel kayıp katsayısının belilenmesine otaya çıkan hata miktaı ( K w ) ve hata oanı ( K w K ) sıasıyla, P K w P w w P w P w w (.)

26 ) ( 8 8 P w P P w P w P w P w K w P K (.5) olaak belileni. 0,00 P w ; 00 0, w ; 00 0, w ; Pa P 6 7, ; /,5 m kg ; 06 0, ; 0,008 ; s m x / 0 5 Sayısal eğele enklem.5 e yeine konusa ; %5,5 K w K. Sayısal Yöntem Bu bölüme, eneysel çalışmalaa tanımlanan geekli poblemlein sayısal analizi geçekleştiilmişti. Akış analizi için ticai bi hesaplama pogamı olan ANSYS FLUENT 6.0 pogamınan kullanılmıştı. Moele uygun ağ yapısı ANSYS 6.0 ın içeisine ye alan ICEM CFD 6.0 pogamı ile oluştuulmuş analizle ise ANSYS 6.0 ın içeisine bulunan FLUENT 6.0 paket pogamı ile yapılmıştı. FLUENT 6.0 pogamı, sonlu hacimle yöntemine göe çalışmaktaı. FLUENT 6.0 içeisine ye alan çok sayıaki fiziksel moel, uygun ağ yapısının oluştuulmasıyla he tülü lamine, geçiş ve tübülanslı iç veya ış akışın, tek fazlı veya çok fazlı akışkan akışının, ısı ve kütle tansfeinin hızlı ve güvenili bi şekile çözülmesine imkân sağlamaktaı... Akışkan Haeketinin Temel Denklemlei Sayısal analizlee kullanılacak temel enklemle aşağıa veilmişti. İki boyutlu siliniik kooinatlaa süeklilik ve momentumun kounumu enklemlei;

27 9 Süeklilik enklemi; 0 ) ( ) ( z u u z (.6) Momentumun kounumu enklemi -oğultusu için; z u u u g P z u u u u t u z (.7) z-oğultusu için; z u u g z P z u u u u t u z z z z z z z (.8) olaak yazılabili. İlgili enklemlein çözümüne faklı tübülans moellei (stanat k-ε, RNG k-ε, Realizable k-ε) test eilmiş ve eneysel veilele en iyi uyumu sağlayan moel olaak Realizable k-ε tübülans moeli seçilmişti. Sayısal çalışma sonucuna ele eilen yeel basınç eğelei, eneysel yöntem bölümüne tanımlanan hesaplama poseüüne taşınaak he bi bağlantı elemanına ait yeel kayıp katsayılaı aşağıa gösteilen aşamalala belilenmişti... Geometinin Oluştuulması Bu çalışmaa 8mm ve 6 mm olmak üzee iki çap aasınaki geçiş ikkate alınmıştı. Mevcut bağlantı elemanı ve özgün bağlantı elemanlaı olaak öt faklı geometinin tübülanslı akış ejimine kapsamlı incelemelei geçekleştiilmişti. Bağlantı elemanının giişine ve çıkışına sıasıyla, 50mm ve 00 mm bou bağlantılaı yapılaak geometi oluştuulmuştu. ICEM CFD 6.0 a geometiyi oluştuuken, geometinin iç yüzey sınılaı noktala haline belilenip Geomety kısmınan kenala çizili ve bu kenalaa Pats kısmınan Inlet, Outlet ve Wall isimlei veilmişti (Şekil.8). Daha sona Blocking kısmınan D Plana seçileek geometiye kaba bi blok giyiilmişti. Blocking kısmınan Split Block oluştuuluktan sona geometi ışına kalan (fazlaan oluştuulan) blokla silineek akış geometisi uygun hale getiilmişti. Associate komutuyla nokta-nokta ve kena-kena eşlemesi yapılaak uyumluluk sağlanmış ve Pe-Mesh Paams_Ege Paams komutunan he bi kenaa belili bi sıklıkta mesh (ağ) ataak analiz ağı oluştuulmuştu. FLUENT 6.0 pogamına bu oluştuulan geometi üzeine

28 çalışılabilmesi için Output Mesh_Wite Input kısmınan ışaı.mesh osyası olaak aktaılmıştı. Şekil.8 : ICEM CFD e geometinin belilenmesi.. Ağ Yapısının Oluştuulması Çalışılan geometiye uygun ağ yapısı ICEM CFD 6.0 ile oluştuulmuştu. ICEM CFD pogamı, bloklama özelliği ile he tülü geometiye ağ atanmasına olanak sağlamaktaı. ICEM CFD 6.0 pogamına yapılanıılmış ağ, yapılanıılmamış ağ ve melez ağ olmak üzee üç faklı ağ yapısı mevcuttu. Yapılanıılmış ağ, iki boyutlu poblemle için ötgen üzlemsel hüceleen oluşmaktaı. Bu çalışmaa aha hassas çözüm için yapılanıılmış ağ yapısı kullanılmıştı. Bağlantı elemanı içine çözüm hassasiyetinin atıılması amacıyla aha sık ağ kullanılıken, bağlantı elemanınan önce ve sonaki üz bou bölümleine saece cialaa aha sık ağ, ciaan uzak bölgelee aha seyek ağ yapısı kullanılmıştı. Ciaan ilk ağ noktasına olan mesafe, bütün isek moellei için 0.05 mm ve büyütme faktöü. alınmıştı. Ağan bağımsız çözümle ele eebilmek amacıyla, öncelikle liteatüe bulunan bağlantı elemanı (hem ani genişleme heme ani aalma için) moeli için hava giiş hızının 9.97 m/s oluğu uuma, hüce sayılaı 0, 590 ve 9970 için çözümlemele yapılmıştı. Analiz iki boyutlu (D) olaak geçekleştiiği için aha üşük ağ 0

29 sayılaına çalışma kolaylığı sağlanmaktaı. Bağlantı elemanı giiş ve çıkışına bulunan bou yüzeylei boyunca ve bağlantı elemanı yüzeyleineki statik basınç eğelei ağan bağımsız çözüm için Şekil.9 e veilmişti. a)ani genişleme elemanı için basınç ağılımı b) Ani aalma elemanı için basınç ağılımı Şekil.9 : Ani genişleme ve ani aalma bağlantı elemanlaı basınç ağılımlaı Gafikten e göülüğü üzee ağ yapısı 0, 590 ve 9970 için eğelein üst üste geliği göülmektei. Bu bulgulaa ayanaak ağ sayısı 0 olaak belilenmişti.

30 a) Ani genişleme-keskin köşeli bağlantı elemanı için ağ (mesh) yapısı b) Ani aalma - aius özgün bağlantı elemanı için ağ yapısı Şekil.0: Bağlantı elemanlaı için kaa veilen mesh yapılaı öneklei.. Başlangıç ve Sını Şatlaı Akış alanlaı için başlangıç ve sını şatlaı, ICEM CFD 6.0 pogamınaki şekliyle, giişte hız giiş koşulu, çıkışta basınç çıkış koşulu ve uvalaa ise uva sını koşulu olaak veilmişti. Akışkan olaak hava kullanılmıştı. Oa sıcaklığına havanın yoğunluğu ρ=,5 kg/m, inamik viskozitesi μ=,98x0 5 kg/ms alınmıştı. Giiş hızı 9.97 m/s ve çıkıştaki göstege basıncı sıfı olaak alınmıştı...5 Çözüm Metou ve Yakınsama Sayısal çözümlee Realizable k-ε tübülans moeli, Enhance Wall Teatment yaklaşımı ile kullanılmıştı. İteatif çözücü olaak SIMPLE algoitması ve basınç, momentum, tübülans kinetik enejisi ve yutulmanın ayıklaştıılması Secon Oe Upwin yöntemi ile geçekleştiilmişti (Şekil.). Hesaplanan büyüklükle için yakınsama kitei 0 5 olaak seçilmişti. Daha sona pogam

31 00000 iteasyon için koştuulup sayısal çözüm gafiğinin ele eilmesiyle sonlanıılmıştı (Şekil.). Şekil.: Fluent pogamına çözüm metou ve yakınsama Şekil. : Fluent pogamına sayısal çözüm gafiği

32 FLUENT 6.0 an ele eilen çözümleme WORKBENCH e aktaılaak bağlantı elemanı yüzeyineki ve bou yüzeyleineki statik basınç eğelei Result kısmınan yatay ekseni x (mete) üşey ekseni pesue (basınç) gösteen bi gafik ele eilmişti (Şekil.). Ele eilen gafik biçimi WORKBENCH te yetesiz oluğu için Expot (çıktı) eileek Micosoft Office EXCEL pogamıyı yaımıyla aha hassas ve etaylı bi gafik haline getiilmişti (Şekil.). Ayıca Expot sayesine istenilen hehangi bi x (mete) noktasına statik basınç eğei okunabilmektei. Deneysel çalışmaa açılan basınç pizlei göz önüne alınaak, söz konusu noktala aasınaki basınç fakı okunmuş ve yeel kayıp katsayısı eğei hesaplanmıştı. Şekil. : Bağlantı elemanı ve bou yüzeyleineki statik basınç ağılımı gafiği Şekil. : Bağlantı elemanı ve bou yüzeyineki statik basınç ağılımı gafiği

33 . BULGULAR..Deneysel çalışmaa ele eilen veile Bu bölüme faklı eğilik yaıçap oanlaına sahip ( R 0, R, R ve R ) aniaalma ve ani-genişleme elemanlaına ait eneysel sonuçla veilmektei. Eğilik yaıçap oanı iç köşeye ait yuvalatma çapının küçük bou çapına oanını temsil etmektei. Deneyle 5 faklı hacimsel ebi için (0, 5, 0, 5 ve 50 L/ k ) geçekleştiilmişti. He bi bağlantı elemanı için ölçülen basınç üşümlei ani aalma ve genişleme bağlantı elemanlaı için sıasıyla Tablo. ve Tablo. e veilmektei. Tablo. Ani genişleme elemanına ait ölçümle (L/k) R R 0 R R P (Pa) P (Pa) P (Pa) P (Pa) 0 7,, 6, 6, 6 5,,95 9,9 7, 0,9 9,,9, 5,8,9 9,89 7, ,86 9,89 7,7,87 Tablo. Ani aalma kısmınaki ölçümle (L/k) R R 0 R R P (Pa) P (Pa) P (Pa) P (Pa) 0 9,66 9,67 9,67 9, ,0,55, , 56,9 56,9 59, 5 0,77 9,80 96,79 0, , 6,65,6, 5

34 Yukaıaki tablolaa ye alan basınç faklaı hesaplama poseüüne tanılanan enklemlee taşınaak k eğelei hesaplanmıştı. Bu poseüe ait önek bi hesap etayı aşağıa veilmektei. 5L / k için ani genişlemeeki he bi bağlantı elemanının k eğelei; P, Pa ;,5kg / m ; L Ç 8mm ; D Ç 6mm ; V Ç,90m / s ; L G mm ; D G 8mm ; V G,6 m / s 0, 06 P v k. L D Ç Ç VÇ. L D G G VG. (.) enklemine taşınısa;,,6 k.,5 8,90 0,06. 6,6. 8 k 0,07 olaak ele eili. Diğe eğilik yaçaplaı için k eğelei yukaıaki işlem basamaklaı tekalanaak he bi bağlantı elemanı için ele eilen k eğelei Tablo. ve Tablo. e sunulmaktaı. Tablo. Ani genişleme elemanlaına ait yeel kayıp katsayılaı (L/k) R R 0 R R k k 0 k k 0 0,7 0,0 0,0 0,0 5 0,07 0,066 0,0769 0, ,066 0,00 0,066 0,0 5 0,077 0,079 0, ,0768 0,07 0,0570 0,0 6

35 Tablo. Ani aalma elemanına ait yeel kayıp katsayılaı (L/k) R R 0 R R k k 0 k k 0, 0,69,69,69 5,50,89,59,59 0,0,07,07,0 5,8,5,9,8 50,68,5,8,98.. Sayısal çalışma Bu kısıma ANSYS FLUENT pogamı kullanılaak he bi bağlantı elemanı için ele eilen yeel basınç ağılımlaı sunulmuştu. Faklı eğilik yaıçaplaına ait basınç ağılımlaı aşağıa veilmektei. Şekil. : R 0 için basınç eğelei (ani-genişleme) 7

36 Şekil. : R için basınç eğelei (ani-genişleme) Şekil. : R için basınç eğelei (ani-genişleme) Şekil. : R için basınç eğelei (ani-genişleme) 8

37 Şekil.5 : R 0 için basınç eğelei (ani-aalma) Şekil.6 : R için basınç eğelei (ani-aalma) Şekil.7 : R için basınç eğelei (ani-aalma) 9

38 Şekil.8 : R için basınç eğelei (ani-aalma) Faklı ebi eğei için bağlantı elemanlaının giişine ve çıkışına sıasıyla 5 cm ve 5 cm mesafelee açılan basınç pizleinen okunan basınç faklaı Tablo.5 ve Tablo.6 a veilmektei. Tablo.5 Ani genişleme elemanlaına ait basınç faklaı (L/k) R R 0 R R P (Pa) P (Pa) P (Pa) P (Pa) 0 5, 6,589 5,77 5,5 Tablo.6 Ani aalma elemanlaına ait basınç faklaı (L/k) R R 0 R R P (Pa) P (Pa) P (Pa) P (Pa) 0 56,5 56, 56,56 5,809 Yukaıa veilen basınç fakı eğelei Eşitlik (.) e yeine konulaak yeel kayıp katsayılaı hesaplanmış ve aşağıaki tablolaa veilmişti. 0

39 Tablo.7 Ani genişleme elemanlaına ait yeel kayıp katsayılaı (L/k) R R 0 R R k k 0 k k 0 0,50 0,7 0,56 0,5 Tablo.8 Ani aalma elemanlaına ait yeel kayıp katsayılaı (L/k) R R 0 R R k k 0 k k 0 0,50 0,7 0,56 0,5

40 5. TARTIŞMA Ani-aalma ve ani-genişleme bağlantı elemanlaına ait yeel kayıp katsayılaının eğilik yaıçap ( R 0, R, R ve R ) oanına bağlı eğişimlei sıasıyla Şekil 5. ve Şekil 5. e veilmektei. Ani-aalma uumu için yeel kayıp katsayısının eğilik yaıçap oanının atışıyla keskin köşeli uuma ( R 0 ) kıyasla aha üşük eğele alığı göülmektei. Yeel kayıp katsayısınaki bu azalma, % lük iyileşme üzeyiyle en fazla R geometisine otaya çıkmaktaı. Bu avanış keskin iç köşee yapılan geometik üzenlemenin ana akışa katılmayan ve akış iencini attıan voteks bölgeleini minimize etmesiyle açıklanabili. İlgili bağlantı elemanı tüünün kullanım alanı ve sıklığı ikkate alınığına ulaşılan bu iyileşme üzeyinin (yaklaşık %) önemli kazanımla sağlayacağı açıktı. Buaan yeel kayıp katsayısınaki bu iyileşmeye ana geometiyi eğiştimeen yapılan küçük geometik moifikasyonlala ulaşılığı not eilmelii. Ani-genişleme uumu için yeel kayıp katsayısının eğilik yaıçap oanına bağlı olaak eğişken bi avanış segileiği göülmektei. Ani-aalmaya benze şekile ani-genişleme uumu içine en iyi avanışı R geometisine ele eilmişti. Yeel kayıp katsayısına ulaşılan bu önemli iyileşme üzeyi akış iencine katkı sunan voteks bölgeleinin mevcut geometik üzenlemeyle en aza inigenmesinin bi sonucuu. He iki geometik üzenleme içine ulaşılan eneysel ve sayısal sonuçlaın, belili üzeye faklılığın oluğu gafiklee göülmektei. İlgili uyumsuzlukla; eneysel çalışmaa kullanılan ölçüm cihazlaına ait belisizlikle ve sayısal çalışmaa yapılan kabullele açıklanabili. Deneysel çalışma için maksimum belisizlik ±%5,5 olaak hesaplanmıştı.

41 Şekil 5.. Yeel kayıp katsayısının eğilik yaıçap oanına bağlı eğişimi (ani-aalma) Şekil 5.. Yeel kayıp katsayısının eğilik yaıçap oanına bağlı eğişimi (ani-genişleme)

42 6.SONUÇLAR Yapılan çalışma, boulama sistemleine yaygın olaak kullanılan ani-aalma ve ani-genişleme bağlantı elemanlaına ait kayıp katsayılaının basit geometik moifikasyonlala minimize eilmesini heeflemektei. Bu kapsama bi tane keskin köşeli (piyasaa mevcut geometi) olmak üzee faklı eğilik yaıçaap oanına sahip bağlantı elemanının faklı hızla altına sayısal ve eneysel olaak incelenmişti. Ele eilen bulgula inceleniğine, hem ani-aalma hem e ani-genişleme uumlaı için eğilik yaıçap oanının yeel kayıp katsayısı üzeine önemli bi ole sahip oluğu göülmektei. Ana geometi eğiştiilmeen eğilik yaıçap oanı üzeine yapılacak eğişimlein yeel kayıp katsayısını önemli üzeye azalttığı çalışmanın en önemli çıktısıı. İncelenen he bi geometiye ait yeel kayıp katsayılaı Tablo 6. ve Tablo 6. e veilmektei. Yeel kayıp katsayılaınaki iyileşme üzeylei nitel ve nicel açıa bi önceki bölüme kapsamlı olaak eğeleniilmişti. Tablo 6. Ani aalma elemanına ait kayıp katsayılaı : (L/k) R R 0 R R k k 0 k k 0 0,50 0,7 0,56 0,5 Tablo 6. Ani genişleme elemanına ait kayıp katsayılaı: (L/k) R R 0 R R k k 0 k k 0 0,50 0,7 0,56 0,5

43 7.ÖNERİLER - Eğilik yaıçap oanı aha geniş bi aalıkta incelenebili. - Yüksek hızlı akışla için mevcut geometik üzenlemele test eilebili. - Akış göüntüleme eneylei yapılaak, pobleme etkili olan fiziksel mekanizmala aha iyi bi biçime tanımlanabili. - Faklı akışkan tülei için (Newtonumsu olmayan) yukaıaki öneile ikkate alınabili. 5

44 8. KAYNAKLAR. Çengel, Y.A. ve Cimbala, J.M., Akışkanla Mekaniği Temellei ve Uygulamalaı, Engin, T., Biinci Baskıan Çevii, İzmi Güven Kitapevi, İzmi, Nisan 06.. Munson, B.R., Young, D.F., Okiishi, T.H. ve Huebsch, W.W.,Funamentals of Flui Mechanics, Sixth Eition, USA, pf. 05 Mayıs White, F.M., Akışkanla Mekaniği, Kıkköpü, K., Aye, E., Döüncü basıman çevii, Liteatü Yayıncılık, İstanbul, Mille, D.S., Intenal Flow Systems, Secon Eition, UK, M. P. Escuie ve S. Smith, Tubulent flow of Newtonian an shea-thinning liquis though a suen axisymmetic expansion, Expeiments in Fluis, 7 (999) Peeia, A. ve Pinho, The effect of the expansion atio on a tubulent non- Newtonian eciculating flow, F. Expeiments in Fluis, (00) 58. 6

45 9. J. P. Miana, F. T. Pinho, P. J. Oliveia, Local loss coeffıcıent ın suen expansıon lamına flows of ınelastıc shea-thinning fluıs,7th Intenational Congess of Mechanical Engineeing, (00), Sao Paulo, Bazilya. 0. M.Y. Gunogu, A.I. Kutla, H. Duz, Analytical peiction of pessue loss though a suen-expansion in two-phase pneumatic conveying lines, Avance Powe Technology 0 (009) Manmatha K. Roul ve Sukanta K. Dash, Two-phase pessue op cause by suen flow aea contaction/expansion in small cicula pipes, Int. J. Nume. Meth. Fluis, 66 (0) B.H. Yan ve H.Y. Gu, Effect of olling motion on the expansion an contaction loss coefficient, Annals of Nuclea Enegy, 5 (0) Youngmin Bae, Young In Kim, Peiction of local loss coefficient fo tubulent flow in axisymmetic suen expansions with a chamfe: Effect of Reynols numbe, Annals of Nuclea Enegy 7 (0) 8. 7

46 9.EKLER 8