ISIYA DAYANIKLI YANGIN KAPISI TASARIMI

Transkript

1 T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISIYA DAYANIKLI YANGIN KAPISI TASARIMI BİTİRME PROJESİ ŞEYDA TÜRKÖLMEZ Projeyi Yöneten Prof. Dr. SAMİ AKSOY Ocak, 2005 İZMİR

2 BÖLÜM BİR GİRİŞ 1. Materyal ve Metod 1.1 Materyaller Uludağ Göknarı (Abies bornmülleriana mattf.) Meşhur botanikçi Bornmüller in ismini taşıyan bu tür tamamen Türkiye ye has bir göknardır. Pinaeceae familyasına dahil olan bitkilerin çoğu boylu ağaç, bazıları da ağaçcık halindedir. Coniferae sınıfının Çam, Ladin, Göknar, Sedir gibi orman ağaçlarını içerisine alan bu familya, gerek çok çeşitli cins ve türlere sahip bulunması, gerkse bu ağaç türlerinin dünya üzerinde geniş ormanlar teşkil etmeleri sebebiyle, Coniferae sınıfının, hatta bütün Gymnosperm lerin en mühim familyasını teşkil eder. Çoğunlukla metreye kadar boylanabilen birinci sınıf orman ağaçlarımızdandır. Doğu Karadeniz Göknar ına çok benzer. Ancak ondan genç sürgünlerin çıplak tomurcuklarında reçinesi olması ile ayırt edilir. İğne yaprak, kozalak gibi diğer morfolojik özellikler birbirine benzer. Yalnız iğne yapraklardan bazılarının üst yüzeylerinin uç kısmında da beyaz stoma lekeleri görülür. Erkek çiçekleri ve kozalakları ilkbaharda ve olgunlaşma mevsimi olan sonbaharda renkleriyle birbirinden kolayca ayrılabilen yeşil ve kırmızı renkli fertleri vardır. Bu özelliklerinin irsel olduğu düşünülmektedir. Benzer özellikler Kaz Dağı Göknarı nda da bulunmaktadır. Göknarların kozalakları dik durur, olgunlaşınca dağılır. Uludağ Göknarı nın yayılış sahası Kızılırmak ın denize döküldüğü yer ile Uludağ arasındaki Batı Karadeniz Bölgesi ve Kocaeli Havzası dır. Doğuda görüldüğü en ileri yer Bafra da Büyük Çay Mevkii dir. Bu mıntıkada dağlar Doğu Karadeniz de olduğu gibi tipik sıradağlar karakterinde olmadığından yayılışı sürekli

3 değil yer yer ayrılmış vaziyettedir. Bazen saf, bazen de Sarıçam ve Kayın ile karışıklıklar yapar. Bu yörelerde 2000 metreye kadar çıkabilmektedir. Doğu Karadeniz Göknarı ndan çok daha geniş alanlarda yayılmış bulunmaktadır. Anatomik Özellikleri: Uludağ Göknarı nın odunu sarımsı veya kırmızımsı beyaz renkte olup tam kuru özgül ağırlığı 0.40 g/cm³, hava kurusu özgül ağırlığı 0.43 g/cm³, daralma yüzdesi liflere paralel yönde % 0.2, radyal yönde % 3.5, teğet yönde % 8.5 ve hacim daralması ise % 12.2 olarak bulunmuştur. Hacim ağırlık değeri 359 kg / m³ tür. öz ışınlarının odun dokusuna katılım oranı hacmen ve ortalama olarak % 9.15 tir. Ortalama yıllık halka genişliği mm. dir. Boyuna traheid çeperlerinde krasüle rastlanır. Geçit çifti sayısı dörttür. Geçitler Cupressoid ve en fazla üç adettir. Boyuna paranşim yoktur. Öz ışınların yüksekliği 34 hücredir. Ortalama traheid uzunluğu mm., genişliği ise mikrondur. Kullanım Yerleri: Göknar türlerinin odunlarının çok geniş kullanım alanları vardır. Küçük gövdeli odunlar maden direği, tarım aletleri, telefon direği gibi yerlerde kullanılmaktadır cm çapındakiler sütun, bıçkı ve marangozlukta, çatı yapımında kullanılır. Müzik aletleri, ambalaj sandıkları, mobilyacılık, inşaat kerestesi, kağıt ve selüloz odunu olarak oldukça aranan bir oduna sahiptirler. Ayrıca lif levha, yonga levha ve kontrtabla sanayi gibi birçok sanayi dalında kullanılabilmektedir. Yağlıboya kapılarda, kapı seren ve kasasında, lambri alt karkaslarında kullanılır Orta Yoğunlukta (MDF) ve Sert (HDF) Lif Levhalar Lif levhalar; odun veya lignoselüloz içeren odunlaşmış hammaddelerin liflerinin, doğal yapılaşma veya keçeleşme özelliğinden faydalanarak veya içersine yapıştıtcılar katarak elde edilen taslağın, yüksek basınç ve sıcaklık altında sıkıştırılması sonucu elde edilen levhalardır. Pratihte daha çok İngilizce adını (Medium Density Fiberboard) baş harfleri ile MDF olarak anılmaktadır. MDF nin kalınlığı mm, yoğunluğu ise genelde gr / cm³ arasında değişmektedir. Ancak MDF levhaları, yoğunluk bakımından kendi içinde üç gruba ayırabiliriz. Birincisi standart MDF ( gr / cm³), ikincisi hafif MDF ( gr / cm³) ve

4 üçüncüsü çok hafif MDF ( gr / cm³). Bu yoğunluklarda yaş yöntemle de lif levha üretilebilir, ancak MDG denildiği zaman kuru yöntemle üretilmiş ve yukarıda belirtilen yoğunluklarda olan lif levhalar anlaşılmalıdır. Aynı yöntemle elde edilen HDF (High Density Fiberboard) yüksek yoğunluk lif levhaların yoğunlığu 800 kg / m³ ten fazladır. MDF nin Özellikleri ve Kullanım Yerleri: Fiziksel ve mekanik özellikleri masif ağaç malzemeye yakın olduğu için pek çok kullanış yerinde masif ağaç malzemeye alternatif olarak kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Liflerin kullanılmasıyla yüzey yoğunluğu yüksek ve nispeten a pürüzlü olmakta, bunun sonucu olarak levha yüzeylerine her çeşit lake, vernik, boya gibi sıvı yüzey işlemleri uygulanabilmektedir. MDF levhaların yüzeyleri her çeşit laminat, reçine, emdirilmiş kağıt, folyo ve ahşap kaplama ile kaplanabilir. Yüzeylerin yonga levhaya oranla çok daha az pürüzlü olması özellikle ince yüzey kaplama malzemelerinin başarılı bir şekilde kaplanmasına imkan vermektedir. MDF nin kenarları son derece düzgün ve sıkı olup, masif çatı yapıştırılmadan lamba zıvana açılabilmekte ve her türlü profil verilebilmektedir. Ayrıca, levha yüzeylerinde de çeşitli profiller açılarak dekoratif görünüşler elde edilebilmektedir. MDF ve HDF lif levhaların yonga levhalara göre elastikiyet modülü, eğilme direnci, vida ve çivi tutma gücü, kenar cumbalarında freze işleminde daha yüksek performans gösterirler. MDF ve HDF lif levhalar yoğunluğunun yüksek olması nedeniyle yüzey ve cumba işlemleri için elmas uçlu testere, profil bıçakları ya da matkap istemelerine rağmen masife daha çok ikame edilebilen bir malzemedir. HDF ler endüstriyel raflardan çalışma tezgahları, yer parkesi, merdiven basamak ve rıhtlarında, kapı yüzeyi, torna ve oymacılık işleri gibi birçok yerde kullanılabilirler.

5 1.1.3 Alçıpan Plaka Üretim Teknolojisi : Fiziksel Özellikleri : (Tepe Knauf Alçıpan dan) Yoğunluğu : 835 kg / m³ Isı İletkenlik Katsayısı : 0.20 W / mk Ses Yalıtımı : Duvar kalınlığına göre db yapıştırma, duvar sistemlerinde ise db arasındadır. Alçıpan ın kalınlığı ve yalıtım malzemesine göre bu değerler değişmektedir. Tablo 1.1 de ölçüler verilmiştir. Not: Belirtilen teknik özellikler uygulama şartları ve alçıpan kalınlıklarına göre değişiklik gösterebilmektedir. Tablo 1.1 Ölçüler (Tepe Knauf Alçıpan dan) Kalınlık (mm) Genişlik (mm) Uzunluk (mm) Ağırlık (kg / m²) Palet Adedi 9.5 Min Mak Standart

6 1.1.4 İç Dolgu Alçıpan, Dış Yüzey Kaplama HDF Kapı Kanadı 35 x 45 mm kesitindek, göknar serenler U çiviler yardımıyla birleştirilerek kanadın karkası oluşturulmuştur. Karkas boşluğu iç ölçüsüne göre 2 x 18 mm Alçıpan (Tepe Knauf) kesilip U çivilerle karkasa sabitlenmiş ve her iki yüze üre formaldehit tutkalı sürülerek, kanat ölçüsünde kesilen 4 mm kalınlıktaki HDF (Yongapan) 120 º C ısı ve 6 atü / cm² basınç altında preslenmiştir. Kaba ölçüsündeki kanat en ve boyu çift taraflı ölçülendirme makinasında net ölçüsüne getirildikten sonra 120 kum zımpara ile bant zımparada zımpara yapılarak verniklemeye hazır hale getirilmiştir. Zımparalandıktan sonra tozları fırça ile temizlenip verniklemeye hazır hale gelen numuneleri ilk olarak 150 gr / m² olacak şekilde tabanca ile 1. kat kompenantlı renkli lake astar boya tabanca ile tatbik edilmiştir. Daha sonra ortam sıcaklığı 20 º C derecede 12 saat bekletilerek elle 220 kum zımpara ile zımpara yapıldıktan sonra aynı şartlar altında 100 gr / m² olacak şekilde Sonkat kompenantlı renkli lake boya, tabanca ile tatbik edilmiştir. Daha sonra 20 º C derece ± 2 º C sıcaklık ve % 60 ± 5 nispi nemli şartlarında tozsuz ortamda 24 saat kurumaya bırakılmıştır. Deneyler üst yüzey uygulamasından 7 gün sonra yapılmıştır.

7 BÖLÜM İKİ ANSYS 7.0 İLE TASARLANAN KAPININ TERMAL ANALİZİ Ansys programında ilk önce girilmesi gereken bilgiler analiz tipi ve ölçü birimidir. Analiz tipi; 2.1 Preferences > Thermal seçilir. Şekil 2.1

8 2.2 Preprocessor > Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Thermal Mass > Solid Tet 10node 87 > OK Şekil 2.2 Eleman tipi seçimi

9 2.3 Preprocessor > Material Props > Material Library > Select Units > User> OK Şekil 2.3 Birim sisteminin seçilmesi

10 2.4 Preprocessor > Material Props > Material Models Şekil 2.4 Malzeme özelliklerinin girilmesi Material Models ten seçtiğimiz Isothropic 6 tane malzemenin ısı iletim katsayıları girilir. 1.5 cm lik HDF malzemenin ısı iletim katsayısı 0.17 W / mk dir.

11 Şekil 2.5 Malzeme özelliklerinin girilmesi

12 Şekil 2.6 Malzeme özelliklerinin girilmesi HDF plakanın üzerine yerleştirilen alçıpan malzemenin ısı iletim katsayısı 0.2 W / mk olarak girilir.

13 Şekil 2.7 Malzeme özelliklerinin girilmesi Orta kısma yerleştirilen 2 mm lik göknarın ısı iletim katsayısı 0.11 W / mk olarak girilir.

14 Şekil 2.8 Malzeme özelliklerinin girilmesi 2 mm lik göknarın üzerine yerleştirilen 10 mm lik alçıpanın ısı iletim katsayısı 0.2 W / mk olarak girilir.

15 Şekil 2.9 Malzeme özelliklerinin girilmesi 10 mm lik alçıpan üzerine yerleştirilen HDF plakanın ısı iletim katsayısı 0.17 olarak girilir.

16 Şekil 2.10 Malzeme özelliklerinin girilmesi Kapı üzerindeki düz camın (Soda, kireç) ısı iletim katsayısı 1.4 W / mk olarak girilir.

17 Şekil 2.11

18 2.12 Preprocessor > Modeling > Create> Volumes > Block > By 2 Corners & Z Şekil mm lik birinci (HDF) plaka

19 2.13 Workplane > Offset by Increments Şekil 2.13 Koordinat düzleminin taşınması Offset WP den koordinat düzlemi plakanın üzerine taşınır. Daha sonra her aşamada koordinat düzlemi eklenen plakanın üzerine taşınır.

20 2.14 Preprocessor > Modeling > Create> Volumes > Block > By 2 Corners & Z Şekil mm lik ikinci (Alçıpan) plaka

21 2.15 Preprocessor > Modeling > Create> Volumes > Block > By 2 Corners & Z Şekil mm lik üçüncü (Göknar) plaka

22 2.16 Preprocessor > Modeling > Create> Volumes > Block > By 2 Corners & Z Şekil mm lik dördüncü (Alçıpan) plaka

23 2.17 Preprocessor > Modeling > Create> Volumes > Block > By 2 Corners & Z Şekil mm lik beşinci plaka

24 2.18 Plot > Pan / Zoom / Rotate Şekil 2.18 Tasarlanan kapının üç boyutlu görünüşü

25 2.19 Preprocessor > Modeling > Create> Volumes > Block > By 2 Corners & Z Şekil 2.19 Pencerenin oluşturulması

26 Şekil 2.20 Pencere alanının çıkartılması

27 2.21 Preprocessor > Meshin > Mesh Attributes > Default Attribs Şekil 2.21 Isı iletim katsayılarının plakalara atanması Her bir plaka numaralanarak sırasıyla tanımlanır.

28 Şekil 2.22 Her bir plaka tanımlandıktan sonra camın çizilmesi işlemine geçilir

29 2.23 Preprocessor > Modeling > Create> Volumes > Block > By 2 Corners & Z Şekil W / mk lik camın oluşturulması

30 2.24 Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Glue > Volumes Şekil 2.24 Plakaların yapıştırılması

31 2.25 Preprocessor > Meshing > Mesh Tool Şekil 2.25 Birim eleman boyutunun girilmesi Global den Set tıklanarak birim elema boyutu 40 olarak ayarlanarak Mesh işlemi gerçekleştirilir.

32 Şekil 2.26 Mesh lenmiş kapının ekranda görüntüsü

33 2.27 Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Convections > On Areas Şekil 2.27 Tasarlanan kapının dış kısmındaki havanın sıcaklık değeri ve ısıl taşınım direnci Kapının dışa bakan tarafındaki havanın sıcaklık değeri 50 F dır. Isıl taşınım direnci h = 10.5 Btu / hr.ft² dir. On Areas komutu ile kapının dış yüzeyi seçilir ve bu değerler girilir. Yine kapının odaya bakan kısmındaki havanın sıcaklık değeri 70 F ısıl taşınım direnci ise h = 1.46 Btu / hr.ft² dir.

34 Şekil 2.28

35 2.29 Solution > Solve > Current LS > OK Şekil 2.29 Çözüm aşaması

36 2.30 Solution > General Postproc > Plot Results > Vector Plot > Predefined Şekil 2.30 Vektörel termal analiz (T.Fahrenheit)

37 2.31 Solution > General Postproc > Plot Results > Vector Plot > Predefined Şekil 2.31 Vektörel termal analiz (T.Gradyan)

38 2.32 Solution > General Postproc > Plot Results > Vector Plot > Predefined Şekil 2.32 Deformasyon analizi (T.F.)

39 2.33 Solution > General Postproc > Plot Results > Vector Plot > Predefined Şekil 2.33 Deformasyon analizi (T. G.)