BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK490 Makine Laboratuarı Dersi Akışkanlar Mekaniği Deneyi I

Transkript

1 BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK490 Makine Laboratuarı Dersi Akışkanlar Mekaniği Deneyi I Reynolds Sayısı ve Akış Türleri Deneyi 1. Genel Bilgi Bazı akışlar oldukça çalkantılıyken bazıları düzgün ve düzenlidir. Düzgün akım çizgileriyle belirtilen çok düzenli akış hareketine laminer akış denir. Düşük hızlarda yağ gibi yüksek viskoziteli akışkanların hareketi genellikle laminerdir. Yüksek derecede düzensiz akışkan hareketi genellikle yüksek hızlarda meydana gelir ve türbülanslı denen akış değişimleriyle belirtilir. Yüksek hızlarda hava gibi düşük viskoziteli akışkanların hareketi genellikle türbülanslıdır. Akış rejimi, akışkanı pompalama için gereken gücü önemli derecede etkiler. Bir borudaki akış incelendiğinde akışkan hareketinin, düşük hızlarda düzgün bir biçimde olduğu, fakat hız belli bir değerin üzerine çıkarıldığında ise çalkantılı hale döndüğü görülür. İlk durumdaki akış rejimi, düzgün akım çizgili ve yüksek derecede düzenli hareket yapar ve akışın laminer olduğu söylenir. 2. durum ise akışta hız değişimleri vardır ve akış yüksek derecede düzensiz hareket yapar ve akışın türbülanslı olduğu söylenir. Laminer akıştan türbülanslı akışa geçiş aniden oluşmaz. Bunun yerine bu geçiş, akış tam türbülanslı olmadan önce akışın laminer ve türbülanslı akış arasında değiştiği bazı bölgelerinde meydana gelir. Pratikte karşılaşılan çoğu akış türbülanslıdır. Laminer akışa ise, yağ gibi viskoz akışkanların küçük borular veya dar geçitler içinden aktığı zaman karşılaşılır Reynolds Sayısı Laminer akıştan türbülanslı akışa geçiş, diğer faktörlerin yanında geometriye, yüzey pürüzlülüğüne, akış hızına, yüzey sıcaklığına ve akışkan türüne de bağlıdır li yıllarda detaylı deneylerden sonra Osborne Reynolds, akış rejiminin, temelde atalet kuvvetlerinin akışkandaki viskoz kuvvetlere oranına bağlı olduğunu buldu. Bu orana Reynolds sayısı denir ve dairesel bir borudaki iç akış için aşağıdaki gibi ifade edilir Ders Sorumlusu: Arş. Gör. Dr. Beytullah ERDOĞAN Sayfa 1

2 Büyük Reynolds sayılarında, akışkan yoğunluğu ve akışkan hızının karesi ile orantılı olan atalet kuvvetleri, viskoz kuvvetlere göre büyüktür. Bu nedenle viskoz kuvvetler akışkanın rasgele ve ani değişimini önleyemez. Küçük Reynolds sayılarında ise viskoz kuvvetler, atalet kuvvetlerini yenecek ve akışkanı çizgisel olarak tutacak büyüklüktedir. Bu nedenle akış, ilk durumda türbülanslı, ikinci durumda ise laminerdir. Akışın türbülanslı olduğu Reynolds sayısına kritik Reynolds sayısı denir ve Re ile gösterilir. Bu değer farklı geometri ve akış durumları için farklıdır. Dairesel bir borudaki iç akış için genellikle kabul edilen kritik Reynolds sayısı değeri Dairesel olmayan borularda akış için Reynolds sayısı yukarıda gösterildiği gibi hidrolik çapa (D) bağlıdır.laminer, geçiş ve türbülanslı akışlar için Reynolds sayısının kesin değerlerinin bilinmesi istenir. Fakat bu durum pratikte zordur. Çünkü laminer akıştan türbülanslı akışa geçiş, yüzey pürüzlülüğü, boru titreşimi ve akıştaki değişimler nedeniyle akışın karışıklık derecesine de bağlıdır. Çoğu pratik şartlar altında dairesel bir borudaki akış, Re < 2300 için laminer, Re > 4000 için türbülanslı ve bu değerler arasında geçiş evresindedir. Şekil 1. Akışın bir boru boyunca hız ile yük kaybı değişimi 2. Teori Boru cidarı üzerideki akışkan hareketini düşünelim. Cidardan y uzaklığında, akışkan cidara göre farklı hızdadır. Şekil 2`de görüleceği üzere, bir akışkan partikülü göz önüne alındığında parçacığın alt ve üst kısmında hız farkı olması sebebiyle akışkan parçacığında şekil değişimi olmaktadir. Ders Sorumlusu: Arş. Gör. Dr. Beytullah ERDOĞAN Sayfa 2

3 Şekil 2. Akışkan parçacığının şekil değişimi. Bu hız farkının olması, du/dy türevinin sıfırdan farklı olması demektir. Bu türev ne kadar büyük olursa, hızlar arasindaki fark ve şekil değişimi de o kadar şiddetli olacaktır. Böylece Newton akışkanlar için geçerli olan kayma gerilmesi, ile ifade edilir. Burada µ, akışkanın dinamik viskozitesini ifade etmektedir. Akış, laminar bölgede viskoziteye bağlı olmasına rağmen türbülanslı bölgede akışı başka faktörler de etkilemektedir. Böylece, bir boru içerisinde laminar akışta, gerçek akışkan hız dağılımı şekildeki gibi oluşmaktadır. (a) (b) Şekil 3. Boru içerisindeki hız dağılımı Boru içerisindeki hız dağılımı Şekil-3`ten görüleceği üzere parabolik olmaktadır. Eksenel simetri dolayısıyla hız sadece yarıçapla değişmektedir. Ortalama hız ile kesitin çarpımı debiyi verdiğine göre; Bir akışın laminar ya da türbülanslı olduğunun saptanması, Reynolds sayısının hesaplanması ile mümkündür. Burada; U: Ortalama hız (m/s), D: Boru çapı (m) ve Kinematik viskozite (m 2 /s) Ders Sorumlusu: Arş. Gör. Dr. Beytullah ERDOĞAN Sayfa 3

4 Tablo 1. Suyun sıcaklığa bağlı kinematik viskozite değerleri 3. Deney Cihazı Dikey olarak yerleştirilmiş bir cam boru ve bunun üzerinde ise sabit seviyeli bir depo bulunmaktadır. Cam borunun iç çapı 12 mm`dir. Daha düzgün bir akış sağlamak için deponun dip kısmı küçük bilyelerle doldurulmuştur. Deponun taşması durumunda, sabit seviye saglanması için bir boru vasıtası ile taşan su boşaltılmaktadır. Cam boru içerisindeki akışın debisi değiştirilerek farklı Reynolds sayılarında akışın durumu gözlenmektedir. Cam boru içinde akışın durumunu gözlemlemek için, bir mürekkep püskürtücü ile akış gözlenmektedir. 4. Deneyin Yapılışı Laminer akış: 1. durumda, mürekkebin su içindeki hareketine göre vana çevrilerek suyun çıkış hızı ayarlanır(azaltılır) ve suyun laminer bir akış izlemesi sağlanır. Bu durum mürekkebin su içinde çizgisel bir yol izlemesiyle görülür. Bu durumda Re < 2300 şartı sağlanır. Türbülanslı akış: 2. durumda, mürekkebin su içindeki hareketine göre vana çevrilerek suyun çıkış hızı ayarlanır(arttırılır) ve suyun türbülanslı bir akış izlemesi sağlanır. Bu durum mürekkebin su içinde dalgalı, çalkantılı bir yol izlemesiyle görülür. Bu durumda Re > 4000 şartı sağlanır. Geçiş akışı: 3. durumda, mürekkebin su içindeki hareketine göre vana çevrilerek suyun çıkış hızı ayarlanır ve suyun laminer ve türbülanslı akış arasında bir yol izlemesi sağlanır. Bu durum mürekkebin su içinde çizgisel ve dalgalı arası bir yol izlemesiyle görülür. Bu durumda 2300 < Re < 4000 şartı sağlanır. Ders Sorumlusu: Arş. Gör. Dr. Beytullah ERDOĞAN Sayfa 4

5 Şekil 4. Çeşitli akış koşullarında tipik akış modelleri Tablo-2. Deney Sonrası Hesaplanacak Reynolds Sayısı için Veriler DENEY NO HİDROLİK ÇAP (mm) KİNEMATİK VİSKOZİTE (m^2/s) HACİM (ml) SÜRE (s) 1 5 0, , , , , , , , , , , , , , , , Ders Sorumlusu: Arş. Gör. Dr. Beytullah ERDOĞAN Sayfa 5

6 Deney Notu Öğrencinin Adı-Soyadı: No: İmza: Hesaplamada Kullanılacak Veriler Deney No Hidrolik Çap (mm) Kinematik Viskozite (m^2/s) Hacim (ml).../.../... Süre (s) Hesaplanacak Veriler Debi (m^3/s) Hız (m/s) Reynolds Sayısı Akış Türü (20 Puan) (20 Puan) (40 Puan) (20 Puan) Ders Sorumlusu: Arş. Gör. Dr. Beytullah ERDOĞAN Sayfa 6

7 Bülent Ecevit Üniversitesimakine Mühendisliği Bölümümak490 Makine Laboratuarı Dersi Akışkanlar Mekaniği Deneyi II Seri ve Paralel Bağlı Santrifüj Pompaların Karakteristikleri 1.SANTRİFÜJ POMPALAR Sıvılar yüksek seviyeden daha aşağı seviyelere akar. Aynı şekilde yüksek basınç altında bulunan bir sıvı daha düşük basınçlı bölgelere doğru akar. Yüksek seviyede ve basınçta olan sıvının potansiyel enerjisi depolanmış enerji demektir. Pompalar sıvıların enerjisini veya basıncını artıran makinelerdir. Bu bakımdan bir sıvının alçak seviyeden yüksek seviyeye veya düşük basınçtan yüksek basınca gönderilebilmesi için pompalar kullanılır. Diğer taraftan pompalar bir boru içinde akan sıvının akış hızını ve dolayısıyla debisini arttırmak için de kullanılır. Santrifüj pompalara gelecek olursak bir gövde içinde yer alan kanatlı bir pervaneden oluşan bu pompalarda sıvı, bir emme borusundan pompaya girer. Çarkın emiş tarafında meydana gelen vakum nedeniyle sıvı çarkın kanatları arasına girer. Çark kanatları arasından geçen sıvı, çarkın dönüş hareketleriyle büyük teğetsel bir hız kazanır. Çark kanatları ile çarkın ön ve arka profili tarafından sınırlanan kanallar arasında sıvı, çarkın çıkış Şekil 1. Santrifüj Pompa tarafına doğru dönme hareketi esnasında meydana gelen santrifüj (merkezkaç) kuvvet etkisiyle itilir. Bu şekilde oluşan hareket, sıvının devamlı akışını ve pompanın emme tarafından emişini sağlar. Çark kanatları büyük bir teğetsel hızla terk eden sıvının içerdiği kinetik enerji, sabit difüzör kanatları arasında salyangoz boşluğunda basınç kuvvetine çevrilir. Belirli bir dönme hızıyla en yüksek basınç elde edilir. 1.1 Pompa Karakteristik Eğrileri Bir pompanın sabit devir sayısında dolaştırabildiği su miktarı (debi) ile basma yüksekliği arasındaki ilişkiyi gösteren eğriye pompa karakteristiği denir. Pompa seçerken bu karakteristik eğrilerden yaralanılır. Bazı durumlarda daha büyük pompa seçmek yerine iki küçük pompayı paralel veya seri bağlayarak istenilen karakteristiği elde etmek mümkündür. Pompalar düşük basma yüksekliğinde fazla debi elde etmek için; düşük debide fazla basma yüksekliği elde etmek Ders Sorumlusu: Arş. Gör. Dr. Beytullah ERDOĞAN Sayfa 1

8 için seri olarak bağlanır. Pompa karakteristikleri devir sayısına bağlıdır. Devir sayısını değiştirerek farklı karakteristiklikler elde etmek mümkündür. Buna göre; pompa debisi devir sayısı ile orantılı olarak artar ve pompa basma yüksekliği devir sayısının karesi ile orantılı olarak artar. Pompa güç ihtiyacı devir sayısının küpü ile orantılı olarak artar. 2.Pompa Bağlantıları Çeşitleri 2.1. Pompaların Seri Bağlanması İki pompanın seri bir şekilde bağlanmasının anlamı debinin bir pompadan diğer bir pompaya boruyla iletimi şeklinde açıklanabilir. Bu tip düzeneklerde akışkanın bir pompadan diğerine geçişiyle suya daha çok enerji kazandırılır. Seri bağlı pompalarda, genel beklenti, debinin sabit, basıncın artması yönündedir. Fakat bu artışın doğrusal olmayabileceği hususu göz önünde tutulmalıdır. Pompaların seri çalıştırılması; tesisattaki basıncın yetersiz olduğu hallerde basıncı arttırmak için uygulanan bir yöntemdir. Pompalar birbirine seri (birinin çıkışı diğerinin girişine) bağlanarak her iki pompanın basma yüksekliklerinin toplamı kadar basma yüksekliği elde edilir. Seri bağlı pompalarda debi en düşük kapasiteye sahip pompanın kapasitesi kadar olur. Bu nedenle verimlilik açısından paralel bağlı pompalardaki gibi aynı büyüklükteki pompalar birbirine seri bağlanır. Şekil 2. Seri Bağlı Pompalar (Debi-Basma Yüksekliği) ve Boru Bağlantıları 2.2.Pompaların Paralel Bağlanması Bu düzenlemenin bir örneği tek bir su kaynağından iki veya daha fazla pompa ile su çekilmesi ve tüm debinin tek bir borudan geçirilmesi şeklinde açıklanabilir. Paralel düzenlemeler değişken debi gereksinimlerinin karşılandığı sistemlerdir. Paralel bağlı pompalarda, genel beklenti,

9 basıncın sabit debinin artması yönündedir. Fakat bu artışın doğrusal olmayabileceği hususu göz önünde tutulmalıdır.ilgili şekilde H basma yüksekliğinde Pompa1 kapasitesi Q1 ve yine aynı H basma yüksekliğinde Pompa2 kapasitesi Q2 ise her iki pompadan yine H basma yüksekliğinde Q1+Q2 kapasitesi elde edilir. Aynı boru hattında paralel çalışan pompaların manometrik yükseklikleri eşittir. Şekil 2 de paralel bağlı pompaların boru bağlantıları verilmiştir. Şekil 3. Paralel Bağlı Pompalar (Debi-Basma Yüksekliği) ve Boru Bağlantıları 3. Hesaplamalar 3.1.Pompa Elektrik Gücü Pompa miline verilen güç elektriksel veya mekaniksel olmak üzere 2 farklı şekilde elde edilir. Gücün elektriksel metotla elde edilmesi için pompayı tahrik eden elektrik motorunun gerilimi (V), akımı (I) ve güç katsayısı (cosψ) ölçülür ve belirtilen motor verimide hesaba katılarak bulunur. P elek. = V. I. CosΨ 1000 (kw) Tablo 1. Pompa Elektrik Gücünü Hesaplamak için örnek deney verileri Deney No Akım (I) Gerilim (V) CosΨ P elek. (kw) Pompa Verimin Hesaplanması Santrifüj pompanın karakteristik eğrileri yapılan deneyler sonucunda elde edilir. 3

10 Elde edilen değerlerdeki en önemli parametre pompanın verimidir (η p ). Çünkü pompanın verimi pompa kalitesini gösteren en önemli kriterdir. Pompa verimi pompanın suya verdiği hidrolik gücün pompanın miline verdiği mekanik güce oranı ile bulunur.h m : Manometrik Yükseklik (mss), ρ: Suyun yoğunluğu ( kg m 3), g: yer çekim ivmesi (m s 2), ve Q: Suyun debisi (lt s ). η p = ρ. g. Q. H m V. I. CosΨ 1000 Deney No 1 2 n (dev/dk) Tablo 2. Pompa Verimini Hesaplamak için örnek deney verileri Q (lt/s) Pb (bar) Pe (bar) V (Volt) I (Amper) CosΨ Hm (mss) η p 3.3. Pompa Özgül Hızının Hesaplanması Belli bir pompa çarkının 1 metre basma yüksekliğinde 1 lt/s debi için gereken dakikadaki devir sayısına özgül hız denir. Pratikte her pompa çark tipinin verimli çalışabileceği bir çalışma bölgesi vardır. Bu bölgelerin seçimi, basınç ve debi bileşkesi olarak ifade edilen bir formül ile hesaplanır. n q = n. Q H m 3 4 (1/dk) Tablo 3. Dönel Çark tiplerine göre özgül hız değerleri Çark Tipi Çap Oranı (D 2 /D 0 ) 2-3,5 1,5-2 1,3-1,5 1,1-1,2 Özgül Hız (n q )

11 3.4. Pompa Mil Gücünün Hesaplanması Pompa suyu atmosfer basıncından alarak dönel çark içinde enerji kazandırmak suretiyle daha yüksek bir basınca çıkarır. Dönel çark vasıtasıyla suya kazandırılan birim zamandaki enerji MİL GÜCÜ adını alır. 1 P m = ρ. g. Q. H m. η p (kw) Pompanın genel verimi, volumetrik verim, hidrolik verim ve mekanik verimlerin çarpımı ile aşağıdaki formül ile hesaplanır. Özgül hızın arasındaki değerleri için volumetrik verim (0,88-0,99), hidrolik verim (0,70-0,95) ve mekanik verim (0,85-0,98) değerleri seçilir. η p = η v η h η m 4. Deney Düzeneği Şekil 4. Deney Düzeneği Şeması Tablo 4. Cihazın Teknik Özellikleri Pompa motor gücü : 0,37 kw Boru bağlantı çapı : 32 mm Pompa basma yüksekliği (maks.) : 21 mss Cihazın dış ölçüleri : AxBxH (1,15x0,65x1,35 m) Pompa debisi (maks.) : 80 L/dk Debimetre kademesi : 1-10 m 3 /h Hazne Hacmi : 280x280x300 mm, 23,5 litre Pompa devir sayısı : 2850 dev/dk. 5. Deney Yapılışı Test düzeneğinde yer alan vanalar uygun şekilde konumlandırılarak tek pompa, seri bağlı pompa ve paralel bağlı pompa için ölçümler yapılarak karakteristik eğriler çıkarılır. 5

12 5.1.Tek Pompa İçin Hesaplamalar Üç farklı bağlantı şekillerinin hesaplamaları bu bölümde incelenmiştir. Sırasıyla tekli pompa, seri bağlı pompalar ve paralel bağlantılı pompaların hesaplamaları aşağıdaki gibidir. Tablo 5 te tekli pompa düzeneğinin deney sırasındaki örnek verileri olup, Tablo 6 da ise bu veriler doğrultusunda bir işlemin ayrıntılı olarak gösterildiği şekilde diğer verilerin hesaplanmasıyla oluşturulmuştur. Tablo 5. Örnek Tekil Pompa Verileri Zaman (s) Hacim (L) Emme Basıncı (bar) Basma Basıncı (bar) Hacimsel Debi: V = V t V = V t = 10x0,001/18 = (m 3 /s) Manometrik Yükseklik: H = P ρ. g = ((4-0)*10 5 ) / 9810 = (mss) Pompa Mil Gücü: P = H. V. ρ. g = 23.44x0.0003x9810= 69 (Watt) Tablo 6. Örnek Tekli Pompa Hesaplama Sonuçları Hacimsel Debi (m^3/sn) ΔH (mss) P( Watt) Seri Bağlı Pompalar İçin Hesaplamalar Seri pompalar için ise deney sırasında alınan örnek veriler Tablo 7 de verilip, yapılan hesaplamalar ile Tablo 8 oluşturulmuştur. Zaman (s) Tablo 7. Seri Pompa Örnek Deney Verileri Hacim (L) Emme Basıncı Pe,1(bar) Basma Basıncı Pb,1(bar) Emme Basıncı Pe,2(bar) Basma Basıncı Pb,2(bar) V = V x 0,001/ t = 10x0.001/18= (m 3 /s)

13 ΔP=ΔP 1 + ΔP 2 = ((4-0)+(8-0))x10 5 = (N/m 2 ) ΔH=ΔP/ρ.g= /9810= (mss) P= ΔH.V.ρ.g= 81.55x0x9810= 0 (Watt) Tablo 8. Seri Bağlı Pompanın Hesaplanan Verileri Debi (m3/s) ΔP (bar) ΔP=ΔP1+ΔP2 (N/m2) ΔH (mss) P (Watt) Paralel Bağlı Pompalar İçin Hesaplamalar Paralel bağlı pompa sisteminin deney verileri Tablo 9 da verilmiş olup hesaplamalar sonucu elde edilen veriler ise Tablo 10 da gösterilmiştir. Zaman (s) Hacim (L) Tablo 9. Paralel bağlı sistemin deney verileri Emme Basıncı Pe,1(bar) Basma Basıncı Pe,2(bar) Emme Basıncı Pe,2(bar) Basma Basıncı Pb,2(bar) Çıkış Basıncı Pç(bar) V = V x 0,001/ t =10x0.001/31= (m 3 /s) ΔH=ΔP ç /ρ.g= /9810=30.58 (mss) P= ΔH.V.ρ.g= 30.58x x9810=96.77 (Watt) Tablo 10. Paralel bağlı sisteminin hesaplama verileri Debi(m3/s) ΔH (mss) P ( Watt) Tüm bu üç sistem sonucu elde edilen verilere göre şekil 1 deki grafik oluşturulmuştur. Bu grafik hacimsel debi ile basınç arasındaki ilişkiyi bize sunarak bağlantı şekilleri hakkında karşılaştırma yapmamıza olanak sağlamaktadır. Aşağıdaki grafik verilerin düzenlenerek oluşturulmuştur. 7

14 Basınç ( bar ) Hacimsel Debi (m3/s) Tekil Pompa Paralel Bağlma Seri pompa Şekil 5. Farklı Bağlantı tiplerine ait Örnek Deney Verileri ile Basınç-Debi Değişimleri. Grafikte tekil, seri ve paralel bağlı pompa sistemlerinin hesaplama sonuçlarına göre oluşturulmuş değerler mevcuttur. Bu değerlere göre tekil pompa ve seri pompada eş çalışma debilerinde daha yüksek basınç olarak seri pompalar gözükmektedir. Paralel bağlı pomplarda ise tekil pompa ile karşılaştırıldığında yüksek debi miktarının paralel pompalarda olduğu sonucuna ulaşılmıştır. 6. SONUÇ Deney sonucu elde edilen grafiğe ve hesaplama sonuçlarına göre; Tekil pompanın tek çalıştığındaki basınca baktığımızda seri bağlınınkine göre daha azdır. Bunun anlamı ise pompalar seri bağlandığında yüksek basınçlar elde edilebilir. Yüksek basınçlar ise bize daha yükseklere akışkan sıvının ulaştırılmasını sağlar. Bu iki pompa sisteminin çalışma sistemine baktığımızda debi olarak aynı aralıkta suyun transferini sağladığı görülmektedir. Diğer bir elde edilen sonuç ise seri ve paralel bağlı sistemin incelenmesinde; seri bağlı sistemlerin ortak debi değerlerinde daha yüksek basınçlar elde edildiği sonucuna varılmıştır. Paralel bağlılarda ise fazla debide akışkanın transferine imkan sağladığı grafik üzerinde de görülmektedir.tüm bu sonuçları özetlemek gerekirse; seri pomplar basıncı arttırarak yüksek yerlere akışın ulaşmasını sağlarken paralel bağlı pompa sistemleri yüksek debinin transfer edilmesini sağlar. Kaynakça Durmuş, A. (2011, Eylül). Santrifüj Pompa Deney Föyü. Samsun, Türkiye. Yıldırım Elektronik (2014), Santrifüj Pompa Eğitim Seti Kitapçığı, Türkiye

15 ÖĞRENCiNiN ADI-SOYADI: NO: İMZA: Hesaplamada Kullanılacak Veriler Deney No n (dev/dk) Q (lt/s) Pb (bar) Pe (bar) V (Volt) I (Amper) CosΨ Deney No Basma Yüksekliği Hm Genel Verim η p Özgül Hız n q Mil Gücü P m Elektrik Gücü P e 9

16 MOTOR I Deney Föyü Otto Çevrimi Otto çevrimi kıvılcım ateşlemeli pistonlu motorlar için ideal çevrimdir. Fransız bilim adamı Beau de Rochas tarafından önerilen çevrimi kullanarak 1876 da ilk dört zamanlı motoru başarıyla gerçekleştiren Nikolaus Otto nun adını taşımaktadır. Kıvılcım ateşlemeli motorların çoğunda, piston her termodinamik çevrim için silindir içinde dört strok gerçekleştirir. Bu sırada krank mili ve bağlı olduğu volan da 2 devir yapmış olur. Bu motorlar dört zamanlı içten yanmalı motorlar olarak bilinirler. Teorik Otto Çevrimi Piston üst ölü noktada iken (a) noktasında Emme sübabı açılır. Piston ÜÖN dan AÖN ya doğru harekete geçer. Piston aşağı indikçe hacim büyümesi olacağından, basınç atmosfer basıncının altına düşer. Silindir içerisine atmosfer basıncı yardımıyla yakıt-hava karışımı dolmaya başlar. Piston AÖN ya geldiği anda (b) noktasında emme sübabı kapanır. Emme sübabının kapanması ile pistonun AÖN dan ÜÖN ya hareketiyle sıkıştırma başlar ve (c) noktasına kadar devam eder. Bu noktada sıkıştırılmış olan karışım buji yardımıyla ateşlenir. Yanma sabit hacimde olur. Yanan karışımın basıncı artar (c-d). Artan bu basınç ile piston ÜÖN dan AÖN ya doğru hızla itilir. Piston (d) noktasından (e) noktasına gelinceye kadar basınç en düşük değerine ulaşır. Bu anda piston AÖN da iken egzoz sübabı açılarak yanmış gazların basıncı (e) den atmosferik basınca kadar düşer. Piston ÜÖN ya hareket ederek önündeki yanmış gazları süpürerek dışarı atar. Bu anda basınç, atmosferik basıncın bir miktar üzerindedir. Piston ÜÖN ya geldiğinde (a) bir çevrim tamamlanmış olur. Emme sübabı açılarak diğer bir çevrim başlar.

17 Sübab Zaman Ayar Diyagramının Çıkarılması Motorlardan maksimum güç elde edebilmek için sübablar tam üst ve alt ölü noktalarda açılmazlar. Motordan maksimum verim sağlayabilmek için zamanlar kaydırılır. Başka bir deyişle, emme ve egzoz sübabları tam üst ve tam ölü noktalarda açılıp kapanmaz. Emme Açılma Avansı: Egzoz strokunun sonlarına doğru daha strok tamamlanmadan silindir içindeki basınç atmosferik motorlarda açık hava basıncına indiği zaman emme sübabının açılmasıdır bu arada egzoz sübabı zaten açık olduğundan yanmış gazlar kendi basınçları ile dışarı çıkarken silindir içinde oluşan vakum ile dolgunun yeniden alınması sağlanır. Egzoz Açılma Avansı: Genleşme strokunun sonlarına doğru strok yolu bitmeden egzoz sübabının açılmasıdır. Aslına bakarsanız bu bir iş kaybı yaratsa da dolgu değişim olayının sürekliliği için geçerlidir. Bu silindir içindeki basınçtan açık hava basıncına düştüğünde gerçekleşir. Ateşleme Avansı: Sıkıştırma strokunun sonlarına doğru daha tam olarak üst ölü noktaya ulaşmadan ateşlemenin olmasıdır. Amaç tam yanmanın üst ölü noktadan sonra gerçekleşmesi içindir. Eğer maksimum basınç krank tam dik konumda iken uygulanırsa krank yuvaları piston pimi veya kol zarar görebilir. Ayrıca bu sayede vuruntu oluşması engellenir. Emme Kapanma Gecikmesi: Sıkıştırma strokunda açık hava basıncına ulaşılana kadar emme sübabının açık kalmasıdır bu arada yine vakum olduğundan emiş devam etmektedir çünkü piston alt ölü noktaya geldiğinde silindir tamamen dolmamıştır. Egzos Kapanma Gecikmesi: Emme strokunun başlarında yanmış gazların yeni dolgu ile atılması amaçlanır. Piston üst ölü noktada iken kapatılırsa içeride yanmış gazlar tamamen atılamamış olur bu ise emmede içeriye alınacak havanın miktarına etki eder.

18 Deneyde ölçülen değerler: Emme Açılma Avansı : Emme Kapanma Gecikmesi : Ateşleme Avansı : Egzoz Açılma Avansı : Egzoz Kapanma Gecikmesi : NOT: Strok mesafesinden ya da volanın çevresinden yola çıkılarak deneyde bulunan uzunluklarla açılar hesaplanır ve sübab zaman ayar diyagramı oluşturulur. Örneğin; DENEY RAPORUNDA İSTENİLENLER: 1) İdeal Otto çevrimi ve gerçek çevrim hakkında bilgi veriniz. 2) Motor parçaları hakkında bilgi veriniz. 3) Avans ve Kapanma gecikmeleri açılarını hesaplayınız. 4) Açı ölçer yardımıyla Sübab Zaman Ayar Diyagramını çiziniz. 5) Sübab Bindirmesi, Sente, Vuruntu hakkında bilgi veriniz.

19 MOTOR II Deney Föyü Motor Karakteristik Eğrilerinin Belirlenmesi Motorun dönem momenti ve buna bağlı olarak efektif gücünün ölçülmesi için güç frenlerinden yararlanılır. Frenlerin başlıca tipleri, 1)Hidrolik Frenler: Bunlara su freni de denir. Çünkü bu dinamometrelerde devreden sıvı daima sudur. Hidrolik dinamometrelerde frenleme; motor volanına bağlanan bir rotor üzerindeki kanatçıkların, cihazın içine gönderilen suya çarpması sonucunda oluşur. Frenleme sonucunda oluşan moment miktarı saptanarak motorun gücü ölçülür BG ne kadar olan motorların güçleri bu dinamometreler ile ölçülebilir. 2)Havalı (Pnömatik Frenler): Dönen veya lineer hareket eden komponentlerdeki enerjinin sönümlenmesinde veya bu komponentlere enerji transferinin önlenmesinde sürtünme ve baskı prensibi ile çalışan hava uyarılı cihazlardır. Sabit ve hareketli olmak üzere iki kısımdan oluşurlar. 3)Prony (Mekanik Sürtmeli Frenler) Freni: En eski ve en basit güç ölçme cihazıdır. Azami gücü 100 BG ne kadar ve devir sayısı da 1000 dev/dak geçmeyen motorlara uygulanabilir. Bu sistemde, Şekil-1 de görüldüğü gibi motor volanını saran frenleme şeridinin içinde sürtünme katsayısı yüksek frenleme pabuçları frenleme miktarını saptayan baskül ve bağlantı kolları vardır. Motor tam gazda ve yüksüz olarak en yüksek devire çıkarılır. Sıkma vidalan yavaş yavaş sıkılarak motor yüklenir. Motorun devri düşmeden çekebileceği en fazla yük baskülde bulunur. Saptanan değerler kullanılarak motorun faydalı gücü hesaplanır. 4)Elektrikli Frenler: Bir çok laboratuarlarda motor gücünün ölçülmesinde elektrikli dinamometreler kullanılır. Bu cihaz, güç ölçümü sırasında motor tarafından döndürülen bir elektrik dinamosu veya jeneratördür. Denemede dinamonun ürettiği akım miktarı; dinamoyu döndüren motor gücünün ölçülmesini sağlar. Motor tam yükte iken dinamonun ürettiği akımın volt ve amperini ölçerek motorun faydalı gücü hesaplanır. Deneyin Yapılışı Deneye başlamadan önce motor çalışma sıcaklığına erişinceye kadar boşta çalıştırılmalıdır. Sonra motora tam gaz verilerek, tam gazda en az 3 dakika çalıştırıldıktan sonra ölçümlere başlanmalıdır. Önce frene su akıtmadan tam gazda yüksüz durumda, terazi düz durumda iken devir ölçülür. Teraziyi dengeleyen ağırlık belirlenir. Aynı anda motorun haznedeki yakıtı tükettiği zamanda kronometre ile belirlenir. Sonra teraziye su verilerek terazinin altındaki vana ile motorun yüklenmesi sağlanır. Motor yüklendikçe devir sayısı düşer, terazi kefesine ağırlık koyarak düz duruma getirildikten sonra en az 5 ölçüm alınır. Motor devri 1000d/d düşünceye kadar, yukarıda anlatılan işlemler tekrarlanır. Her yük durumunda devir sayısı ölçülür ve teraziyi dengeleyen ağırlık belirlenir. Aynı anda yakıt tüketim zamanı da belirlenir. Tam tersi düşük devirden yüksek devire arttırılarak da yapılabilir.

20 Moment ve özgül yakıt sarfiyatına motor karakteristikleri denir. Moment Dı ş, yakıt sarfiyatı ise iç karakteristik e ğ rilerini olu ş turur. Deneyde ölçülen değerler: Ölçüm n (dev/dk) Ağırlık (gr) t (s) DENEY RAPORUNDA İSTENİLENLER: 1) Hidrolik Fren dışında Fren Tipleri ve hesapları hakkında bilgi veriniz. 2) Yakıtın alt ısıl değeri ve üst ısıl değeri kavramları hakkında bilgi veriniz. 3) Ölçümler için hesaplamaları yapınız. 4) Döndürme Momenti,Efektif Güç,Özgül Yakıt Sarfiyatı ve Yakıtın teorik verimini grafik halinde çiziniz.

21 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü SIVI ve GAZLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ ÖLÇÜLMESİ Şekil 1. Sıvı ve gazların ısı iletim katsayıları cihazı (H470) Deneyin adı : Saf suyun ısı iletim katsayısının tespit edilmesi. Amacı : Sıvı ve gazların, değişik sıcaklıklarda, ısı iletim katsayılarının nasıl bulunduğunun görülmesi ve saf suyun ısı iletim katsayısının bulunması. Deney cihazı : ZKÜ Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Isı ve Termodinamik laboratuvarında bulunan Sıvı ve gazların ısı iletim katsayıları cihazı (H470). Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 1/12

22 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü DİKKAT! Bu yönergeyi sonuna kadar okumadan, cihazı elektrik hattına bağlamayınız. DENEY CİHAZININ TANITILMASI Genel: Cihazın şeması Şekil 1 de verilmiştir. Şemadan görüldüğü gibi cihaz iki farklı birimden oluşmuştur: Test birimi ve ölçü-kontrol birimi. Test Birimi: Nikel kaplı pirinç malzemeden yapılmış silindirik su ceketi ve anodize alüminyumdan imal edilmiş silindirden yapılmış bir düzenektir. Su ceketinin her iki tarafında yüzey sıcaklığını ölçmek için K tipi ısıl-çiftler vardır. Silindirik alüminyum parçanın ortasında elektrikli ısıtıcı vardır. Cihazın dışında ısıtıcının elektrik bağlantısı, ısıl-çift termometrelerin bağlantısı ve su ile numune için uygun bağlantı ağızları bulunmaktadır. Kontrol Ünitesi: Alüminyum ve plastik kaplanmış çelik kılıflıdır. Gerilim değiştirici, voltmetre, 0.1 C çözünürlüklü sayısal sıcaklık göstergesi ve sıcaklık seçme anahtarı içerir. Güvenlik Özelliği: Her bir elektrikli bileşen topraklanmış olup Minyatür Devre Kesici ve Kalıntı Devre Kesici ile korunmaktadır. Isıtıcı girişi sınır değeri 100 W. Isıtıcı gerilim sınır değeri 70 V. TANIMLAMA (Okurken Şekil 1 i dikkate alınız ayrıca son iki sayfadaki fotoğraflara bakınız.) Isı iletim katsayısı tespit edilecek akışkan, ısıtılan piston ile su soğutmalı ceket arasındaki boşluğa doldurulur. Boşluk kalınlığı (aralık), içindeki akışkanın doğal taşınımına izin vermeyecek kadar incedir ve akışkan, yüzey alanı (πd m l), kalınlığı r olan, içinden piston tarafından ceket tarafına ısı geçen bir levha gibi düşünülebilir. Silindirik parça (piston), ısıl ataleti azaltılmış ve farklı sıcaklık bölgeleri olmayacak şekilde işlenmiş olup, içinde, çalışma sıcaklığındaki direnci doğru bir şekilde ölçülmüş direnç içerir. Silindirik pistonda, test edilecek akışkanın giriş ve çıkış ağızları ile dış yüzeyine çok yakın yerleştirilmiş, T 1 sıcaklığını ölçen ısıl-çift bulunur. Piston, radyal açıklığı kapatan fakat temizlik için kolayca çıkarılabilen bir O -ring vasıtasıyla su ceketi ile eşeksenli olarak yerleştirilmiştir. Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 2/12

23 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü Ceket, nikel kaplı pirinçten yapılmış olup, üzerinde, soğutma suyu giriş ve çıkış bağlantıları ile iç bileziğe özenle yerleştirilmiş, T 2 sıcaklığını ölçen ısıl-çift bulunmaktadır. Isıl-çiftlerin yerleştirildikleri yerler ve malzemenin yüksek ısı iletim katsayısına sahip olması, ölçülen sıcaklıkların, levhanın sıcak ve soğuk yüzeylerinin sıcaklığı olarak alınmasına imkan vermektedir. Kontrol ünitesi esnek bir kablo ile test birimine bağlanmıştır. Isıtıcıya uygulanan gerilim değeri bu kablo yoluyla iletilir. Analog bir voltmetre ile belirlenen güçler uygulanabilir ve sayısal göstergeden silindir-ceket sıcaklıkları 0.1 K ( C) çözünürlükle izlenebilir. GEREKLİ DEĞERLER: Kullanılan cihaza ait değerler: Piston çapı d m = 39 mm Etkin uzunluk l = 110 mm Radyal aralık r = 0.3 mm (Silindir üzerinden alınmıştır.) Nominal ısıtıcı direnci R = 55.5 ohm (Silindir üzerinden alınmıştır.) Etkin ısı geçiş alanı A= m 2 UYARI 1. Konstrüksiyonda, yalnız sıvı ve gazlar için uygun malzeme kullanılmalıdır (örneğin, pirinç, nikel kaplı pirinç, anodize alüminyum ve teflon). 2. Cihaz, ceket kısmından dakikada yaklaşık 3 litre su akıtılmadıkça çalıştırılmamalıdır. 3. Cihaz doğru bir şekilde topraklanmış olmalıdır. 4. Kullandıktan sonra daima, ceket ve silindir kısmı sökülmeli ve temizlenmelidir. CİHAZIN ÇALIŞTIRMASI 1. Ana anahtarın off (O) konumunda olduğundan emin olun 2. Silindir ucundaki altıgen civatayı ve uçtaki başlığı çıkar. 3. Silindiri ceketin dışına doğru iterek çıkar ( O ringin kaybolmamasına dikkat ediniz) ve temiz olduklarından emin ol. 4. Her iki uçtaki O ringlerin doğru yerleştiğinden emin olarak, piston ceketi yeniden birleştir. 5. Ceketten dakikada yaklaşık 3 litre su geçir (gerçekte değerin ne olduğu önemli değildir fakat, sağlanan suyun çok olması, cekette uygun sabit sıcaklık elde edilebilmesi için gereklidir). Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 3/12

24 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü 6. Silindir ve ceket arasındaki radyal aralığa sıvı veya gaz numune beslemek ve havalandırma için cihazın iki ucunda bulunan bağlantı uçlarına küçük plastik hortumları bağla. DİKKAT: a) Sıvı doldurma (besleme) esnasında radyal aralık içinde hava cebi kalmayacak miktarda sıvı geçişinin sağlanması önemlidir. İlave olarak, su gibi düşük viskoziteli sıvılar, havalandırma hortumunun ucu silindirden yüksekte tutularak, yavaşça doldurulması zorunludur (Şekil 2). Sıvının hızlı doldurması, radyal aralıkta hava kabarcıkları kalmasına ve beklenenden daha düşük ısı iletim katsayısı değerleri bulunmasına neden olur. b) Gaz kullanırken, boşluğun düzgün olarak süpürülmeli ve esnek hortumun iki ucu, kaçaklara önlem olarak kapatılmalıdır. 7. Anahtarı on (1) konumuna getir ve gerilim değiştirici ile elektriksel gücü yaklaşık olarak gazlar için 40 V, sıvılar için 60 V a ayarla. 8. Ara sıra sıcaklıkları kontrol ederek, silindir ve ceket tarafındaki sıcaklıklar kararlı hale gelince gerilim değerini ve bu sıcaklıkları kaydet. DİKKAT: Mafsallı anahtar (ısıl çift seçme anahtarı) sıcaklık göstergesinin altındadır. Normal konumda iken silindir sıcaklığını (T 1 ), aşağıya bastırıp bekleyince gömlek sıcaklığını (T 2 ) gösterir. Şekil 2. Test ünitesi şematik şekli. Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 4/12

25 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü CİHAZ KAÇAK ISISININ BELİRLENMESİ Cihazı ısı iletim katsayısı belirlemede kullanmadan önce, cihaza ait kaçak ısı ya da doğrudan ölçülemeyen ısı olarak düşünülebilen ısı kayıpları belirlenmelidir. Bu ısı transferi miktarı, test edilen akışkan içinden geçmeyen bütün ısıları içerir. Bunlar; a) Silindirden cekete, O ring üzerinden iletimle geçen ısı, b) Silindir ve ceketin ışınımla yaydığı ısı, c) Uçlardan olan ısı kayıplarını içerir. Kalibrasyon: Kalibrasyon, en rahat, (ısı iletim katsayısı iyice bilinen) radyal aralıktaki hava ile yapılır. 1. Cihazı, Cihazın Çalıştırılması başlığı altında anlatılan şekilde ve radyal aralıkta hava olarak hazırla. 2. Gerilim değiştirici ile gerilimi 20 V a ayarla. 3. Silindir ve ceket sıcaklıklarını gözle, kararlı hale geldiklerinde sıcaklık değerlerini ve voltaj değerini kaydet. 4. Değişik gerilim değerleri için 3. adımda yazılanları tekrarla. 5. Gerekirse soğutma suyu debisini değiştirerek de işlemleri tekrarla. Aşağıda örnek bir işlem verilmiştir: Tablo 1. Deneyde okunan değerler. V, volt Silindir yüzey sıcaklığı (T 1, C) Ceket yüzey sıcaklığı (T 2, C) Deneyde okunan değerler V, volt T 1, C T 2, C Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 5/12

26 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü Tablo 2. Deneyde okunan ve hesaplanan değerler. ( T=T 1 -T 2 sıralı olarak verilmiştir.) Deney No V, volt T 1, C T 2, C T ort, C T, C k, W/m K q, W q e, W q i, W Yapılış sırası Değerlendirme dışı tutulan sonuçlar Tablo 3. Tablo 1 de verilen terimlerin açıklaması. İfade Açıklama T ort =(T 1 +T 2 )/2 Ortalama sıcaklık T=T 1 T 2 Sıcaklık farkı k Isı iletim katsayısı (Kitaplardan) ka( T1 T2) q = r Hava tabakasından iletimle geçen ısı q e =V 2 /R Verilen ısı (Elektriksel güç) q i =q e -q Cihaz kayıp ısısı Örnek Hesaplamalar: (Deney 9 için) Ortalama hava sıcaklığı = ( ) / 2 = 23.5 C Hava için 23.5 C deki ısı iletim katsayısı W/(m K) (Diyagramdan) Sıcaklık farkı T = = 21.9 C Hava tabakasından iletimle geçen ısı: ka( T1 T2) q = = 3 r = W Elektriksel güç: q e 2 2 V 40 = = R 55.5 = W Cihaz kaçak ısısı: q = q e - q i = = 3.77 W Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 6/12

27 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü Aynı hesaplamalar diğer deneyler için de yapılır ve sonuçlar bir grafik halinde çizilir (Şekil 3). Şekil 3, bu cihaza ait özel bir grafiktir. Aynı marka ve modelden iki cihazın eğrisi birbirinden farklı olabilir. O nedenle, oldukça zahmetli de olsa her cihaz için bu eğri çıkartılmalıdır. Herhangi bir sıvı ya da gazın ısı iletim katsayısı tespit edilirken bu grafikten okunacak olan cihaz kayıp ısıları kullanılacaktır. Grafikten okuma yerine işlem kolaylığı olması bakımından sonuçlara eğri uydurulmuş ve bu eğrinin denklemi q i = T olarak verilmiştir. Burada T, C olarak alınırsa sonuç W olarak çıkmaktadır. Cihaz kayıp ısısı (W) y = x R 2 = Sıcaklık farkı ( C) Şekil 2. Cihaz kayıp ısısının, sıcaklık farkına göre değişimi. SIVI YA DA GAZLARIN ISI İLETİM KATSAYISININ TAYİN EDİLMESİ İşlemler: 1. Cihazın kalibre edildiğinden, doğru monte edildiğinden ve temiz olduğundan emin olmalısınız. ( Cihaz Kaçak Isısının Belirlenmesi başlığında anlatılan işlem.) 2. Cihazın Çalıştırılması başlığındaki talimata göre cihazı çalıştırın. 3. Voltajı belirli bir değere getirin. 4. Kararlı şartlar oluştuğunda sıcaklıkları ve voltajı kaydedin. 5. Bu işlemleri birkaç kez tekrar yaparak sonucun daha tutarlı çıkmasını sağlayın. Örnek hesap: 5 Mart 2007 Pazartesi günü 15:10 da yapılan deneyde okunan değerlerle örnek işlem yapılacaktır (Deney 4). Kararlı şartlar oluştuktan sonra okunan değerler: V = 60 volt T 1 = 17.8 C T 2 = 13.8 C Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 7/12

28 Elektriksel güç: ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü 2 2 V 60 qe = = R 55.5 q e = W Sıcaklık farkı: T = = 4.0 C T = 4.0 C T = 4.0 C için cihaz kayıp ısısı: q i = = W Sonuç olarak, Su tabakasından geçen ısı: q = q e q i q = q = W Suyun ısı iletim katsayısı: ka( T ) q = = r q( r) k = = A( T) k = W/m K T ort = (T 1 + T 2 ) / 2 = ( ) / 2 = C için suyun ısı iletim katsayısı T ort 16 C için k = W/m K olarak bulunmuştur. 3 Su için kitaplardan alınan değerlere eğri uydurulursa, 0 50 C arasında geçerli olmak üzere aşağıdaki formül bulunabilir: k = T Bu formül ile hesap yapılırsa, 16 C için, k = k = W/m K bulunur. Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 8/12

29 DEĞERLENDİRME ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü Deneyde bulunan ve literatürden alınan değerler arasındaki % fark: % Hata = 100 = 100 = Mutlak Hata = %64.41 Tablo 4. Grup III ile 5 Mart 2007 Pazartesi günü 15:10 da yapılan deneyde okunan değerlerle yapılan işlemler. Deney No V, volt T 1, C T 2, C T ort, C T, C q i = T (Kalibrasyon eğrisinden) q i q e =V 2 /R q=q e -q i k=(q r) / (A T) r= m A= m² k (Testte bulunan) k = T (Literatür değeri için) k (Literatürden) Hata (%) T ort, C k (Testte bulunan) k (Literatürden) Ortalama değerler: Ortalamalarda hata değeri (15 C için): Hata = ( ) 100 / Hata = % Isı iletim katsayısı, W/mK k (Testte bulunan) k (Literatürden) Sıcaklık, C Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 9/12

30 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü Öğrenciler hazırlayacakları Deney Raporu nda, her bir deney için ayrı ayrı ısı iletim katsayılarını hesaplamalı ve sonuçları Tablo 4 dekine benzer şekilde sunmalıdır. Raporda, elde edilen sonuçlar yorumlanacak ve hataların nedenleri üzerine her öğrenci kendi görüşünü yazacaktır. Deney Raporu kapak sayfasında bulunması gereken bilgiler: Adınız-Soyadınız, Öğrenci No., Grup No., Dersin Kodu, Deney Tarihi, Deney Saati. Her deneyin raporu, bir sonraki hafta deney saatinde getirilmelidir. Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 10/12

31 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü Sıvı ve gazların ısı iletim katsayısının ölçülmesi deney setine ait fotoğraflar Kontrol ünitesi önden görünüşü. Test ünitesinin, temizlenmek üzere sökülmüş hali. Silindir üzerine kazılarak yazılmış, cihaza ait direnç ve radyal aralık değerleri. Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 11/12

32 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI ve TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sıvı ve Gazların Isı İletim Katsayılarının Ölçülmesi Deney Föyü Dış kovan (Soğutma suyu ceketi). Silindir kovanda, O ring takılmış, kapak henüz kapatılmamış. Test edilecek numune şırınga ile doldurulur. Mustafa Eyriboyun - ZKÜ - Mart 2007 Sayfa: 12/12

33

34 Not: Verilen korelasyonlar C aralığında geçerlidir. Kaynak: A. Crabtree, M. Siman-Tov, Thermopyhsical Properties of Saturated Light and Heavy Water for Advanced Neutron Source Applications, Oak Ridge National Laboratory, May 1993.

35 Deney 1: Isı için Ters Kare Kanunu ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI Isıl Işınım Deney Föyü Amaç: Bir yüzeydeki ışınım şiddetinin, yüzeyin ışınım kaynağı ile olan uzaklığının karesi ile ters orantılı olduğunun gösterilmesi. Deney Düzeneği: Şekil 1. Isı için Ters Kare Kanunu Deney Düzeneği Deneyin Yapılışı: - Şekil 1 de gösterilen bağlantılar kurulur, kurulu ise kontrol edilir. - Radyometrenin ısı kaynağından başlangıç uzaklığı 100 mm (X=100 mm) olarak ayarlanır. - Sisteme güç verilir, güç ayarı düğmesi orta konuma getirilir. - X=100 mm den X=700 mm ye kadar 50 mm aralıklarla ölçüm yapılır. X uzaklık değeri ve radyometre göstergesinin değeri Tablo 1 e kayıt edilir. - Radyometre değeri okunmadan önce, sistemin sürekli rejime (yatışkın, kararlı hale) gelmesi beklenmelidir. Deney Sonuçları ve Hesaplamalar: X (mm) R (W.m -2 ) Tablo 1. Uzaklık Radyometre Değerleri Tablo 1 doldurulduktan sonra X ve R değerlerinin logaritmasi alınarak grafik çizilir (grafikteki değerlere bir doğru uydurulur -En küçük kareler metodu, formülleriyle beraber, kullanılacaktır-). Işınım şiddetinin, uzaklığın kare siyle ters orantılı olduğundan yola çıkılarak bulunan doğrunun eğiminin -2 ye yakın bir değer çıkması beklenir. ===================================================================== 1

36 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI Isıl Işınım Deney Föyü ===================================================================== Deney 2: Stefan-Boltzmann Kanunu Amaç: Işınım şiddetinin kaynak sıcaklığının dördüncü kuvvetiyle değiştiğinin gösterilmesi. Deney Düzeneği: Şekil 2. Stefan-Boltzmann Kanunu Deney Düzeneği Deney Hakkında Kısa Teorik Bilgi: Stefan-Boltzmann Kanunu : q " ( 4 4 ışınım = εσ Ts TA ) q " ışınım : Yüzeyin birim alanından yayılan enerji ε : Isı kaynağının yayma oranı (emissivity) σ : Stefan-Boltzmann sabiti = [W.m -2.K -4 ] T s : Isı kaynağının sıcaklığı [K] T A : Radyometre ve çevrenin sıcaklığı [K] Isı kaynağımız olan siyah lehvanın, siyah cisim (black body) davranışı gösterdiği kabul edilecektir. Isı kaynağının yaydığı bütün enerji geometrik nedenlerden dolayı radyometreye ulaşamaz. Kurulan deney düzeneğinde deneysel olarak yayılan enerjiyi bulmak için bir düzeltme faktörü kullanılır (ispatı ders kapsamı dışındadır) : q " deneysel = 5.59 R [W.m -2 ] 2

37 ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI Isıl Işınım Deney Föyü Deneyin Yapılışı: - Şekil 2 de gösterilen bağlantılar kurulur. - Radyometrenin ısı kaynağından uzaklığı 110 mm (X=110 mm) olarak ayarlanır. - Siyah lehvanın ısı kaynağından uzaklığı 50 mm (Y=50 mm) olarak ayarlanır. - Sisteme güç verilir, güç ayarı düğmesi en düşük konumda bırakılır. - Çevre koşullarında, sıcaklık ve radyometre değerleri not edilir. - Güç ayarı düğmesi en yüksek konuma getirilir. - Sıcaklık göstergesi T ilk C yi gösterdikten sonra her T basamak C lik artış için sıcaklık ve radyometre değerleri Tablo 2 ye kayıt edilir. Değerler not edilirken, iki değerin aynı anda not edilmesine dikkat edilmelidir. - T ilk ve T basamak değerleri deney sırasında verilecektir. Deney Sonuçları ve Hesaplamalar: Lehva Yüzey Sıcaklığı (T s ) [ C] Okunan Değerler Radyometre Değeri (R) [W.m -2 ] T A [ C] q " deneysel = 5.59 R [W.m -2 ] Hesaplamalar ( ) q = εσ T T " 4 4 ışınım s A [W.m -2 ] Tablo 2. Stefan-Boltzmann Kanunu deneyi okunan değerler hesaplamalar tablosu Tablo 2 dolduruldaktan sonra deneysel ve teorik sonuçlardan bağıl hata hesaplanmalı ve yorumlanmalıdır. İşlemler sırasında BİRİMLERE DİKKAT etmeyi unutmayınız!... 3

38 Sorular: ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI Isıl Işınım Deney Föyü 1. Deney 1`de geçen, Işınım şiddetinin, uzaklığın kare siyle ters orantılı olduğundan yola çıkılarak, bulunan doğrunun eğiminin -2 ye yakın bir değer çıkması beklenir ifadesini matematiksel olarak basitçe gösteriniz. 2. Deney 2 de kullanılan siyah lehva yerine yayma oranı bulunmak istenen başka bir lehvayla yapılan deneyin sonuçları aşağıdaki gibidir. Bu lehvanın yayma oranını (güven aralığı % 95 -confidence interval 95 %- olacak şekilde) hesaplayınız. (Çevre sıcaklığı 14 C) Lehva Yüzey Sıcaklığı (T s ) [ C] Radyometre Değeri (R) [W.m -2 ]

39 TAKIM TEZGAHLARI I LAB. DENEY FÖYÜ Tornalama Tornalama işlemi iş parçasının dönmesi ve takımın ilerleme hareketlerinin bir kombinasyonudur. İş mili hareketini dişli kutusundan alır. Dişli kutusu hareketini ise bir elektrik motoru tahrik eder. Kalemlik üzerine rijit bir şekilde tespit edilen kalem, iş parçası ekseni boyunca sabit bir ilerleme hareketi yaparak yüzeyden talaş kaldırır. Takım parça eksenine dik yönde talaş derinliği a kadar parçaya dalarak ve parça eksenine paralel yönde s kadar ilerleyerek iki eksenli ötelenir. Tornada genellikle eksenel hareketle dış iç kısımlarda silindirik ve konik yüzeyler işlenir. Ayrıca çeşitli profillerde vida açma, matkapla delik delme, kılavuz salma, işlemlerinin yanında taşlama, frezeleme, profil tornalama, yay sarma, demir, çelik, ağaç, plastik alaşımlar ve yumuşak gereçlere istenilen şekil ve biçim verme işlemleri uygulanabilir. Torna Tezgahı ve Elemanları Çok amaçlı olan ve bütün tornalama işlemlerini yapabilen tezgahlara üniversal torna tezgahı denir. Bu tezgahlara konvansiyonel veya paralel torna tezgahı adı da verilir. Bu tezgahlarda arabanın boyuna hareketi parça eksenine paralel olup, boyuna ve enine hareketler otomatik sistemler ile sağlanır. Bu tezgahlarda üzerine kopya başlıkları bağlanarak değişik profilde parçalar ve çok sayıda özdeş parçalar işlenebilir. Endüstrinin gelişmesine paralel olarak ilk ilkel torna tezgahlarından günümüze kadar hidrolik kumandalı, nümerik kontrollü ve bilgisayar kontrollü (CNC) takım tezgahları geliştirmiştir.

40 Gövde: Gövde tornanın dökümden yapılan temel organıdır. Sağlamdır ve rijidtir. Tornanın elemanlarını taşır. Üzerinde hassas işlenmiş düz ve V kayıtlar bulunur. Kayıtlar, hareketli elemanların fener mili eksenine paralel konumunu korur. Böylece arabanın ve gezer puntanın düzgün hareketi sağlanır. Fener mili kutusu (Devir hız kutusu): Torna gövdesinin sol tarafına monte edilen fener mili kutusu, içinde fener milini ve buna hareket veren dişlileri bulundurur. Torna işlemleri için gerekli devirler, kutudaki dişlilerle düzenlenir. Fener mili kutusu (devir hız kutusu) dışında bulunan devir ayar kolları, devir sayılarını gösteren şemadaki konumlarına getirilerek kullanılırlar. Devir kollarının kullanımı sonucu, fener mili kutusu içerisindeki dişliler, uygun şekilde yer değiştirerek, belirli devir (dönme) hızları üretir. İlerleme Hız Kutusu (Norton Kutusu): Tornanın talaş miline ve ana miline çeşitli dönme hızları vermeye yarar. İçinde hızın ayarını sağlayan kademeli dişlileri taşır. Talaş Mili: Talaş mili Otomatik ilerlemeler için kullanılan kama kanallı bir mildir. Ana mil : Üzerinde kare veya trapez vida olan ve vida açmada kullanılan bir mildir. İlerleme hız kutusuna (Norton kutusuna) gelen hareket, bu kutu içerisindeki kademeli dişli çarklardan biri ile ana miline veya talaş miline aktarılır. I lerleme hızı kutusu dışındaki hız ayar

41 kolu ile uygun dişli çark devreye sokularak, talaş mili aracılığı ile arabaya otomatik ilerleme hızları verilebilir. Ana mil, vida ve helis oluk açmak için kullanılır. Araba (Boyuna hareket sistemi) : Araba, torna gövdesi ve kayıtları üzerinde boydan boya hareket eden bölümdür. Hareket, el tekeri kullanılarak elle veya talaş mili ve araba dişli kutusu ile otomatik olarak sağlanır. Vida çekerken ise, otomatik hareket, ana mili ve vida makası ile sağlanır. Arabanın üzerinde tabla (enine hareket sistemi) bulunur. Tabla (Enine hareket sistemi) : Araba üzerine kırlangıç kuyruğu kayıt ve kızakla yerleştirilmiştir. Kendine ait el tekeri ve mili ile kalemin, fener mili eksenine dik hareketini sağlar. Otomatik hareket için arabanın dişli kutusundan yararlanılır.

42 Support: Enine hareket sisteminin üzerine kızaklandırılmış olup, açı bölüntülü tablasından yatay düzlemde istenen açıya döndürülebilir. Kısa ilerlemeler için kullanılır. Siper kalemliği taşır. Kalemlik: Kalemin doğrudan doğruya veya katerle bağlanmasına yarayan kısım olup, çeşitli şekillerde yapılır. Gezer punta: Torna kayıtları üzerinde gezdirilebilen ve ucunda 60 lik konik uçlu puntası olan aygıttır. Görevi işlenen parçaları alın kısmına açılan punta havşası yardımı ile sağ uçtan desteklemektir. Gezer punta ucu ile fener mili ucu aynı eksendedir.

43 Ayna: Torna tezgahında iş parçasını bağlamak için kullanılan makine elemanlarına ayna denir. Tornalamada Kullanılan Başlıca Kalemler

44 Temel Tornalama İşlemleri Kaynaklar İmalat Mühendisliği Ders Notları-Prof. Dr. Bülent EKMEKCİ (BEÜ Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü) 5. Üretim Yöntemleri Ders Notları Doç. Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi)

45 TAKIM TEZGAHLARI II LAB. DENEY FÖYÜ Frezeleme Frezeleme, birden fazla kesici ağzı bulunan ve kendi eksein etrafında dönen bir kesici takım yardımıyla doğrusal hereket ederek altından geçen iş parçası üzerinden talaş kaldırma işlemine denir. Bu işi yapan tezgaha Freze Tezgahı, bu işi yapan kişiye de Frezeci denir. Tanımdan da anlaşılacağı gibi freze tezgahında dönme hareketini yapan kesici takıma Freze Çakısı denilir. Freze Tezgahının Başlıca Kısımları Freze tezgahlarının başlıca kısımlarını aşağıdaki başlıklar altında toplamak mümkündür. 1- Gövde, 2- Tezgah Mili, 3- Taban, 4- Başlık, 5- Tabla, 6- Araba, 7- Konsol

46 Freze Tezgahında Yapılan İşlemler

47 Freze Tezgahında Yapılan Özel İşlemler Freze Tezgahında Kullanılan Kesici Takımlar

48 Düz Dişli Çark Formülleri Düz Dişli Çark Yapmak İçin Eşit Bölmelendirmeye Yarayan Divizörün Kısımları ve Çevirme Oranı Hesabı N=K/Z N:Çevirme kolu döndürme oranı K:Divizör sonsuz vida çarkı diş sayısı (Genelde 40 dır. Ancak bazı firmalar 60 yapabiliyor.) Z: Bölüm sayısı (Diş Sayısı) Kaynaklar Freze ve Freze Tezgahları Ders Notları Öğr. Gör. Kubilay ASLANTAŞ (AKÜ Teknoloji Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü). 3. T.C. Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları, Makine Teknolojisi-Frezede Bölme İşlemleri, Ankara 2014.

49 Metalografik Muayene Deneyi B.E.Ü. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Malzeme Laboratuarı Deney Föyü 1.Deneyin Amacı Metal ve alaşımlarının içyapısını inceleyen, içyapı ile özellikleri arasında ilişki kuran bilim dalına Metalografi adı verilir. Metalografik muayenelerde malzemeyi incelerken hangi yöntemin ve cihazın seçileceğine karar vermek için, hem yapılacak mikro yapı çalışmasının boyutu hakkında hem de yöntem ve cihazların bu boyuta duyarlılığı hakkında bilgi sahibi olmak gerekir. Farklı incelemeler için farklı cihaz ve teknikler kullanılabilir ancak her teknik için numune hazırlama aşaması aynı olacaktır. Bu çalışmanın amacı temel numune hazırlama işlemleri sonucunda elde edilen malzeme dokusunun muayene edilerek malzemenin özellikleri hakkında bilgi edinilmesidir. 2.Deneyin Uygulanması 2.1Numune Seçimi İncelenecek numunelerin seçiminde dikkat edilmesi gereken husus, numunenin hakkında bir yargıya varılacak olan parça veya parçaların yapısını yansıtabilmesidir. Örneğin hasar tespiti yapılacak parçalarda numune hasara uğramış bölgeden veya bu bölge yakınından alınmalıdır. Genel amaçlı metalografik incelemelerde, numune alınan bölge parçanın tümündeki yapıyı özetleyen bir bölgeden seçilmelidir. 2.2.Numune Alma Daha önce de belirtildiği gibi numuneler yapının genelini temsil edecek bir noktadan seçilmelidir. En gerçekçi sonucu almak amacı ile belirli bir bölgeden enine ve boyuna numuneler alınmalıdır. Enine ve boyuna alınan numunelerdeki mikro yapı görüntüleri birbirlerine göre oldukça farklılık arz eder Kesme İşlemi Kesme işlemleri için zorunlu kalınmadıkça ısıl kesme metotları kullanılmamalıdır. Isıl kesme metotları kesme bölgesinde aşırı ısınmaya sebep olarak kesilen bölgenin yapısını değiştireceğinden bu tür metotlar tercih edilmemelidir. Kesme metodunun seçimi kesilecek malzemenin cinsine, büyüklüğüne ve nasıl bir inceleme yapılacağına bağlıdır. Büyük parçalar için el testeresi ya da testere cihazları kullanılabilir; fakat en uygun ve kullanışlı kesme cihazları döner diskli kesme cihazlarıdır. B.E.Ü / 1

50 Resim 1. Hassas Kesme Cihazı [1] Kesme işleminde şu iki noktaya dikkat edilmelidir; Numune olarak alınan parçada kesme sırasında oluşan plastik deformasyon yapıyı yanlış yorumlara yol açacak biçimde değiştirmemelidir. Sürtünmeden dolayı meydana gelen ısı, yapıda dönüşümlere yol açmamalı ve kesilen yüzeylerde yanma belirtileri oluşmamalıdır Kalıplama Metalografik incelemeye tabi tutulacak numuneler elle tutulamayacak kadar küçükse ve/veya düz bir zeminde stabil halde duramayacak bir şekle sahipse bu durumda bu tip numuneler kalıplanır. Metalografik amaçlı numune kalıplama işlemlerinde temelde iki farklı kalıplama yöntemi uygulanır: Sıcak Kalıplama Soğuk Kalıplama B.E.Ü / 2

51 Resim 2. Sıcak Kalıplama Cihazı [1] Sıcak Kalıplama Sıcak kalıplama işlemi için genel olarak 300 MPa ve 200 C ye çıkabilen cihazlar tercih edilir. Kullanılan malzeme genel olarak polimerik esaslı plastik karakterli tozlardır. Kullanılan tozlar termoset ve termoplastik olmak üzere ikiye ayrılırlar ve her iki tozun kalıplanabilirlik özelliği birbirinden farklıdır. Basınç ve sıcaklığın etkisi altında tozlar birbirine tamamen kaynaşarak numunenin etrafını sararlar. Seçilen plastik malzemenin, dağlama sırasında kullanılacak dağlama reaktiflerinden etkilenmeyecek bir malzeme olmasında dikkat edilmelidir. Kalıplama için uygun plastik malzeme seçilerek kalıplama cihazına numune ile birlikte yerleştirilir ve yaklaşık 15 dakika içerisinde kalıplama tamamlanır. Birçok kalıplama cihazı otomatik olarak çalışmaktadır. Kalıplama parametreleri (basınç, sıcaklık, süre) seçilen plastik malzeme türüne göre değişiklik gösterir Soğuk Kalıplama Bu kalıplama yöntemi tamamen oda sıcaklığında gerçekleştirilir ve dışarıdan uygulanan herhangi bir basınç yada sıcaklık söz konusu değildir. Soğuk kalıplama işleminde kalıplama malzemesi iki bileşenden oluşur. Bunlardan biri reçine, diğeri ise sertleştiricidir. Her ikisi birlikte belirli oranda karıştırılarak sıvı halde kalıba dökülür. Reçine ve sertleştirici belirli oranlarda karıştırılıp içerisine numune konulmuş kalıp içerisinde döküldükten sonra, karışım oda sıcaklığında egzotermik reaksiyona uğrayarak katılaşır. Katılaşma, kullanılan reçine ve sertleştirici miktarına bağlı olarak 30 dakika ile 24 saat gibi bir sürede gerçekleşir. B.E.Ü / 3

52 2.3 Numunelerin Kodlanması ve Muhafazası Numune sayısının çok fazla olduğu çalışmalarda numunelerin kodlanması kaçınılmazdır. Numunelerin arka veya yan yüzeyleri titreşimli kalemle kodlanabildiği gibi, dağlama esnasında kimyasallardan etkilenmeyecek kalemler de kullanılabilir veya etkilenebilir. Numunelerin saklanması sırasında yüzeyde oluşacak oksit filmine karşı numuneler genellikle desikatörler içerisinde muhafaza edilir. Kullanılan desikatörler neme karşı duyarlı ve vakumlanabilir tarzda olmalıdır. Bunun dışında birçok numuneyi uzun süreler muhafaza edecek saklama kabinleri mevcuttur. 2.4 Zımparalama ve Parlatma Mikroskop altında incelenecek olan numune yüzeylerinin kalıplama işleminden sonra belirli bir yüzey pürüzlülük değerine ulaşması gerekmektedir. Bu amaçtan hareketle numune yüzeyleri zımparalama ve parlatma işlemlerinden geçirilir. Zımparalama ve parlatma işlemleri çeşitli kademeler içerir. Her kademede bir evvelki kademede kullanılan aşındırıcılardan daha ince aşındırıcılar kullanılır ve böylece her kademenin numune yüzeyinde oluşturduğu deformasyon ve çizik miktarı minimum seviyeye indirilir. Zımparalama işleminin ilk aşamalarında ( kaba zımparalama) yüzeydeki pürüzlülük değeri yaklaşık µm seviyesine indirilir. Son zımparalama kademesinden sonra bu değer 1 µm altına inebilir. Zımparalama kademesini müteakip yüzeyler parlatma işlemine tabi tutulur ve numune yüzeyleri dağlama işleminden önce nihai düzgünlüğe ve parlaklığa ulaşır Zımpara ve Parlatmada Kullanılan Gereçler Zımparalar Kum ve karbondan elde edilmiş SiC tanelerinin belirli bir kumaş yada kağıt üzerine yapıştırılması ile elde edilen aşındırıcılardır. Zımparalar SiC den yapılabildiği gibi %55-75 Al 2 O 3 ve magnetit tozu ihtiva eden aşındırıcılardan da imal edilebilir. Zımpara kâğıtlarında zımpara numarası artıkça aşındırıcı tane boyutu da küçülmektedir. 800 numaranın üzerindeki zımpara kağıtları çok ince olduğundan çoğu zaman kullanılmazlar. Resim 3. Zımparalama Cihazı [1] B.E.Ü / 4

53 Parlatmada Kullanılan Aşındırıcı ve Çuhalar Parlatma kademesinde genellikle Al 2 O 3, Cr 2 O 3, MgO, Fe 2 O 3 ve elmas tozu gibi aşındırıcılar kullanılır. Elmas tozu macun veya sprey şeklinde, diğerleri ise damıtık su ile süspansiyon şeklinde kullanılır. Parlatılan numuneler eğer su karşısında oksidasyona uğruyorsa bu durumda etilen, glikol, alkol ve gliserin kullanılır. Parlatma esnasında parlatma kademesine ve numune karakteristiğine göre çadır bezi, sert çuha, flanel, naylon, poplin, ve kadife gibi çuhalar kullanılır. Çuhalarda aranan temel özellik dokuların sık ve homojen olmasıdır. 2.5 Yıkama Yıkama işlemi metalografik çalışmalarda başarılı sonuçlar için kaçınılmaz bir işlem kademesidir. Numuneler tüm hazırlık kademelerinden sonra yıkanmalıdır. Her zımparalama ve parlatma kademesinden bir üst aşamaya geçmeden önce numuneler yıkanmalı ve yüzeye yapışmış olan partiküller ve lekeler uzaklaştırılmalıdır. Yıkama işlemi ılık hava üfleyerek, kurutularak veya ultrasonik olarak yapılır. Yıkama işleminden sonra numuneler alkol, benzen veya düşük kaynama sıcaklığına sahip sıvılarla hızlı bir şekilde silinmeli ve kurutulmalıdır. 2.6 Dağlama Parlatma işlemi sonrasında numune yüzeyi oldukça düzdür ve düşen ışık demetleri eşit şekilde yansıdıklarından, numuneden bu haliyle görüntü alınamaz. Bu nedenle yapıda kontrast(zıtlık) oluşturulması gerekir. Bunun için yapılan işleme dağlama denir. Dağlama işlemi uygulama şekline göre kimyasal dağlama ve fiziksel dağlama olarak iki grupta değerlendirilir. Fiziksel dağlamada belirli bir enerji uygulanarak (ısı veya yüksek voltaj) yüzeyden atom tabakaları atılır. Kimyasal dağlamada ise numune kimyasal maddelerle reaksiyona sokulur ve yüzeyde kontrast (zıtlık) oluşması sağlanır. Numune yüzeylerinin dağlanarak görüntünün alınmasında, hazırlanan dağlama reaktifinin yüzeyden iç kısımlara doğru tesiri başarılı dağlama işlemi açısından önemlidir. Başarılı dağlama işleminin temel şartı, malzemeye uygun reaktifin seçilmesi ve hazırlanmasıdır. Ne kadar başarılı bir dağlama yapılırsa yapılsın yanlış reaktif kullanılması dağlamayı başarısız kılar. Uygun reaktifin seçilmesi kadar uygulama biçimi, uygulama süresi ve uygulama sıcaklığı da önemlidir. Dağlama reaktifinin uygulanması ya numunenin reaktife daldırılması ya da reaktifin bir pamukla yüzeye uygulanması biçiminde yapılır. Daldırma yönteminde numune, dağlama reaktifine yüzeyi tamamen temas edecek şekilde daldırılır ve yüzeyde kabarcıklar oluşması için hareket ettirilir. Numunenin hareket ettirilmesi ayrıca yüzeyin temasını daha iyi sağlayacaktır. Reaktifin pamukla uygulanması durumunda, reaktif ile ıslatılan pamuk numune yüzeyine fazla bastırılmadan silinir. Reaktifli pamuk maşa ile tutulmalı, operasyon esnasında eldiven kullanılmalıdır. Numune yüzeyinin yeteri derecede dağlanmasından sonra, yüzeyin reaktifle ilişiği kesilir ve akan su altında yıkanır. Numune yüzeyindeki oluşabilecek su lekelerini önlemek için yüzey alkolle yıkanır ve ılık hava cereyanında kurutulur. Perlitli dökme demirler için %4 pikral, ferritler için %5 nital uygulanır. B.E.Ü / 5

54 3.Mikroskobik Çalışmalar Mikroskoplar temele olarak iki ana kısımda ele alınırlar: Elektron Mikroskopları: Taramalı Elektron Mikroskobu(SEM) ve Geçirmeli Elektron Mikroskobu (TEM) olmak üzere iki çeşittir. Elektron mikroskoplarının ayırt etme gücü yaklaşık olarak 10 A 0 mertebesinde olup çok yüksek büyütmelere çıkabilirler. Elektron mikroskoplarının çalışma prensipleri optik mikroskoplardan tamamen farklıdır. Optik Mikroskoplar: Optik mikroskoplar metalürjik ve biyolojik amaçlı olmak üzere iki tiptedir. Her iki tip mikroskopta çalışma prensibi itibariyle birbirine benzemesine rağmen kullanım bakımından farklıdırlar. Metalürji mikroskoplarında numune yüzeylerinden yansıyan ışık demetlerinden görüntü alınırken, biyolojik amaçlı mikroskoplarda ışık demetleri numune içerisine geçerek görüntü verirler. 3.1 Metalürji Mikroskobu Metal ve alaşımlarının incelenmesinde kullanılan mikroskoplardır. Işık kaynağından alınan ışık demetleri yansıtıcı aynalar üzerinden önceden hazırlanmış numune yüzeyine düşürülür. Numune yüzeyinden farklı açılarla yansıyan ışık demetleri, objektif ve okülerden geçerek görüntü olarak belirlerler. Resim 4. Metalürji Mikroskobu [1] B.E.Ü / 6

55 Kaynakça; Metalografi Bilimi, Prof. Dr. Serdar Salman, Doç. Dr. Özkan Gülsoy-Nobel Yayınevi 2014 [1] Resimler adresinden alınmıştır. Öğrencilerin dikkat etmesi gereken hususlar; Öğrenciler derse deney föyü ile gelmelidir, deney föyü olmayan öğrenci derse alınmayacaktır. Öğrenciler derse tam vaktinde gelmelidir, geç gelen öğrenciler derse alınmayacaktır. Öğrenciler derse hazırlıklı gelmelidir, deney föyüne daha önceden çalışılmalıdır. Derslerin sonunda öğrenciler deneyle ilgili sınava tabi olacaktır. B.E.Ü / 7

56 Elektrik Ark Kaynağı ve Oksi-Gaz Kaynağı Deneyleri B.E.Ü. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Kaynak Laboratuvarı Deney Föyü 1.Genel Bilgiler Oksi-Gaz Kaynağı Oksi-asetilen diğer adıyla oksi gaz kaynağı oksijen ve asetilen gazları kullanılarak yapılan bir kaynak tekniğidir. Oksi-asetilen kaynağında yakıcı ve yanıcı olmak üzere iki tür gaz kullanılır. Yakıcı gaz olarak oksijen kullanılırken, yanıcı gaz olarak asetilen, propan, hidrojen ve havagazı kullanılabilir.

57 2. Alev Çeşitleri Karbürleyici Alev; yüksek miktarda asetilen ihtiva eder. Alüminyum, dökme demir kaynağı ve yüzey dolgu işlemlerinde kullanılır. Nötr Alev; Eşit miktarda oksijen ve asetilen ihtiva eden alevdir. Gaz çeşidi değişirse oksijen ile yanıcı gazın karışım oranı(hacim) değişebilir. Asetilen/Oksijen (1/1), Doğalgaz/ Oksijen (1/2), Propan/Oksijen (1/4). Çelik ve bakırların kaynağında kullanılır. Oksitleyici Alev; Oksijen oranı yanıcı gaza göre daha fazla olan alev çeşididir. Sert lehimlemede kullanılır. 3. Kaynak İşlemi ve Dikkat Edilecek Hususlar Kaynak alevinin elde edilmesi için önce hamlaç üzerinde bulunan oksijen musluğu (valf) açılır. Ardından asetilen musluğu açılır ve zaman kaybedilmeden ateş (çakmak, kibrit) yardımıyla karışımın alev alması sağlanır. Sonrasında dolgu çubuğuyla beraber kaynak bölgesine temas edilerek kaynak yapılacak malzemeye göre sağa veya sola doğru kaynak yapılır.

58 Elektrik Ark Kaynağı 1. Genel Bilgiler Elektrik ark kaynağı, elektrik arkını ısı kaynağı olarak kullanan elle yapılan ( manuel ) bir kaynak yöntemidir. Örtülü elektrot ( elektrot pensesi ile tutulan ) ile ana malzeme ( kaynak edilecek malzeme ) arasında oluşturulan ark, ana malzemenin ve örtülü elektrotun ergimesini sağlayan ısıyı ortaya çıkarır. Elektrik ark kaynağında kaynak elektrotları çubuk elektrot olarak adlandırılır. Ark ısısı örtülü elektrotun çekirdek telini ve ana malzemeyi eritir. Eş zamanlı olarak örtülü elektrotun kılıfı bir gaz çanı ve bir cüruf tabakası üretir ki, bunlar ısınan iş parçası yüzeyini çevredeki hava ile kimyasal tepkimeye girmekten korur. Kaynatılmış metalin sağlamlığı ve dayanıklılığı bu şekilde korunmuş olur. Örtülü elektrot kaynak kablosu ve elektrot tutucuları üzerinden güç kaynağının bir kutbuna bağlanır. Toprak bağlantısı iş parçası kıskacı ve toprak kablosu üzerinden güç kaynağının diğer kutbuna bağlanır. Hangi kutbun kaynak potansiyelini temsil ettiği, seçilen çubuk elektrotu tipine bağlıdır. 2. Elektrod Çeşitleri Rutil Elektrodlar; Örtülerinde esas madde olarak çoğunlukla rutil şeklinde bulunan titandioksit veya il - menit ( demir ve titan oksidi ) ihtiva ederler, genel olarak yumuşak çeliklerin kaynağı için kullanılırlar. Bazik Elektrodlar; Meydana getirdiği koruyucu gaz atmosferinde H 2 az olduğundan kaynak bölgesinde çatlama riski düşüktür.dinamik zorlanmalara maruz kalacak kaynaklı konstrüksiyonlarda ve yüksek mekanik özellik istenilen birleştirmelerde kullanılır.