Vakumlu Ortamda Doymuş Buharla Đplik Kondisyonlama Đşleminde Kütle Transferi Analizi

Transkript

1 Teksil Tekolojileri Elekroik Dergisi Cil: 3, No: 1, 009 (31-37) Elecroic Joural o Texile Techologies Vol: 3, No: 1, 009 (31-37) TEK OLOJĐK ARAŞTIRMALAR e-issn:- Makale (Paper) Vakumlu Oramda Doymuş Buharla Đplik Kodisyolama Đşlemide Küle Traseri Aalizi Feyza AKARSLA *, Mehme KU DUZ **, Đbrahim ÜÇGÜL * * Süleyma Demirel Üiversiesi Müh-Mim. Fak., Teksil Müh. Bölümü, ** Süleyma Demirel Üiversiesi Müh-Mim. Fak., Makie Müh. Bölümü, 360 Ispara/TÜRKĐYE eyza@mm.sdu.edu.r Öze Bu çalışmada, vakumlu oramda doymuş buharla çalışa iplik kodisyolama sisemide küle raseri aalizi yapılmışır. Öcelikle iplik kodisyolama işlemii maemaiksel modellemesi yapılmış, daha sora küle geçiş kasayısı ve sayısal uygulama ve hesaplamalara geçilmişir. Yapıla kabuller ile bulua eorik değer, deeysel değerler ile karşılaşırılarak ileride yapılabilecek çalışmalara ışık uabilecek yaklaşımlar suulmuşur. Aahar Kelimeler: Đplik, Doymuş Buhar, Kodisyolama, Maemaiksel Model, Küle Traseri. Absrac Mass Traser Aalysis O Yar Codiioig Process i Vaccummed ad Sauraed Sream I his sudy, mass raer aalysis is applied o yar codiioig process i vacuummed ad sauraed seam. Fisrly, mahemaical modellig was perormed. Aer, respecively mass raser coeicie was deermied, umerical implemeaio ad calculaio was doe. Theoreical value, was oud by accepaces, compared wih experimeal value ad approaches which lead o ex sudies i his ield was oud. Aahar Kelimeler: Yar, Sauraed Seam, Codiioig, Mahemaical Model, Mass Traser. 1. GĐRĐŞ Güümüzde, yüksek hızlarda çalışa iplik makialarıı ve çevre şarlarıı da ekisiyle iplik üzerideki ruube mikarı %5 ye kadar düşmekedir. Bu mikar gerek icari açıda gerekse de soraki proseslerde ipliği problemsiz çalışması bakımıda yeerli değildir. Đplikeki bu ruube oraıı arırmak içi eğirme işlemide sora iplikler kodisyolama işlemie abi uulmakadırlar. Kodisyolamada esas amaç ipliği üreimi aşamasıda mekaik zorlamalarda kayaklaa iç gerilmeleri yok emek, iziksel özelliklerii gelişirmek ve ipliği icari ruube seviyesie ulaşırmakır. Kodisyolama ile ipliğe verilecek bu özellikleri kaliesi ve mikarı kodisyolama şekillerie de bağlıdır. Güümüze kadar iplikleri kodisyolamasıda, kodisyolama odalarıda kodisyolama, sirkülasyo yolu ile kodisyolama, radyo rekası ile kodisyolama olarak pek çok yöem kullaılmakadır acak bu Bu makaleye aı yapmak içi Akarsla, F., Kuduz, M., Üçgül, Đ. Vakumlu Oramda Doymuş Buharla Đplik Kodisyolama Đşlemide Küle Traseri Aalizi Teksil Tekolojileri Elekroik Dergisi 009, 3(1)31-37 How o cie his aricle Akarsla, F., Kuduz, M., Üçgül, Đ. Mass Traser Aalysis O Yar Codiioig Process i Vaccummed ad Sauraed Sream Elecroic Joural o Texile Techologies, 009, 3 (1) 31-37

2 Tekolojik Araşırmalar: TTED 009 (1) Vakumlu Oramda Doymuş Buharla Đplik Kodisyolama Đşlemide Küle Traseri Aalizi yöemlerde e çok kullaılaı vakumlu oramda düşük sıcaklıklarda doymuş buharla yapıla kodisyolama işlemidir [9]. Bu meola ipliklere homoje olarak ruube verilebilir. Vakumlu oramda doymuş buharla çalışa kodisyolama makiesi iseile vakum değerlerie ulaşma yeeeğie sahip, homoje sıcaklık ve vakum dağılımı sağlaya bir siseme sahipir. Kolay kullaımı sağlaya bilgisayar programlaması ile birlike makie, am oomaik olarak doaılmış, her durumda ayı proses değerlerii ve sadar üreimi vermekedir. Şekil 1. Vakumlu oramda doymuş buhar ile çalışa kodisyolama makiesi 600 mm Hg vakum basıcıda ve 80 o C de kodisyolaa iplikler üzeride kodisyolama sıcaklığıı ipliği ruubei üzerie ekisi kodisyolamada öce ve kodisyolamada 1 saa sora yapıla ölçüm souçlarıda yararlaarak icelemişir. Deeysel çalışmalarla elde edile souçlar eorik souçlarla karşılaşırılmışır. Çizelge 1. Kodisyolama sıcaklığıa bağlı olarak kodisyolamada öce ve kodisyolamada soraki ruube değerleri Ruube (%) 16/1 K.D. 0/1 K.D. 30/1 K.D. 30/1 P.D. 40/1 P.D. Kod. Öce C C C Kod. 1 saa sora 80 0 C C C C Kod. 3 haa sora 80 0 C Đplik kodisyolamadaki em diüzyou; hidrodiamik, kılcal akış, moleküler diüzyo ve yüzey diüzyou ile belirleebile karmaşık bir işlemdir. Bu edele deeysel değerlere birebir yakılıka souçları elde edilmesi çok zordur. Bu çalışma ile iplik kodisyolama işlemie yapıla kabuller de göz öüe alıarak eorik bir yaklaşım suulmuşur. 3

3 Akarsla, F., Kuduz, M., Üçgül, Đ. Tekolojik Araşırmalar: TTED 009 (1) KÜTLE TRA SFERĐ A ALĐZĐ.1. Đplik Kodisyolamaı Modellemesi Đplik kodisyolamadaki em diüzyou; hidrodiamik, kılcal akış, moleküler diüzyo ve yüzey diüzyou ile belirleebile karmaşık bir işlemdir. Büü bu işlemler Fick i II. kauuda aşağıdaki dierasiyel deklem ile verilmişir [7] Burada; D (m /s), diüzyo kasayısıı, (kg/kg, kb), malzemei em içeriğii, T (s), zamaı,, laplace operaörüü iade emekedir. Tek boyulu operaörler içi = D iadesi şu şekilde yazılır. (1) x = () Karezye koordia sisemie göre, b kalılığıdaki iplik bobiide z eksei boyuca meydaa gele em kazaımıı maemaik modeli oluşurulmuşur. O halde (1) olu eşilik şu şekilde yazılabilir: = D (3) Bu deklem ve başlagıç sıır şarları, Başlagıçaki sıcaklığı T o, ve kalılığı L ola sosuz büyüklüke bir levhaı her iki yüzeyi T sıcaklığıdaki bir gaz akışka ile emas emesi halide geçici rejimde ısı geçişii küle raserideki karşılığı gibi düşüülerek çözüm yapılmışır [4]., reeras havadaki em mikarı olarak alımak üzere = olarak aımlaıp, (3) olu deklem yeide yazılırsa; = D (4) olur. Sisem içi başlagıç ve sıır şarlarıı yazarsak; I.Başlagıç şarıda, = 0 da, r0 r = 1 = 1 II.Sıır şarıda, 0 da r = r 1 de D h r = = r r r = r 1 33

4 Tekolojik Araşırmalar: TTED 009 (1) Vakumlu Oramda Doymuş Buharla Đplik Kodisyolama Đşlemide Küle Traseri Aalizi III.Sıır şarıda, 0 da r = 0 da r= 0 = 0 olarak verilebilir. (4) olu deklemi çözümü, birisi r koordiaıa bağlı diğeri ise zamaıa bağlı iki oksiyou çarpımı şeklide göz öüe alıabilir. Bu durumda, ( r, ) = R( r). T ( ) (5) yazılabilir. Bu eşiliği bir araıı sadece r koordiaıa bağlı olması edeiyle, eşiliği ile gösererek bir sabie eşilemek mümküdür. Bu durumda; λ R= C si( λ r) + C3 cos( λ r) (6) Dλ = C1e (7) T olduğuda, (6) ve (7) olu iadelerii çarpımı geel çözüm olarak yazılabilir. Dλ = [ C si( λ r) + C3 cos( λ r)] C1e (8) Bu eşilike C 1, C, C3 ve λ başlagıç ve sıır şarlarıa göre buluarak aşağıdaki deklem elde edilir. ( λ) [ λ ( r r Fom si 1 0 )] = cos( λr) e (9) b = 0λr + 1 si( λ )cos( λ ) D Fo m = şeklide küle geçişideki Fourier sayısıı aımı kullaılırsa (9) olu iade şu şekilde ( r0 ) yazılabilir. b si = λ r + si( λ r )cos( λ r ) = ( λ) [ λ ( r r Fom 1 0 )] cos( λ r) e (10).. Hesaplamalar ve Küle Geçiş Kasayısıı Buluması Doymuş buharı küle geçiş kasayısıı h (m/s) buluması: r 1 = 30 mm = m (bobi yarıçapı) L = 10 mm = 0.1 m (bobi yüksekliği) Bobiler üzerideki akış modeli; pürüzlü yüzey üzerideki akış modeli olarak alıabilir []. Bua göre, (1/ 3) u. Pr = Re (11) kullaılabilir. Isı ve küle geçişi bezeşimi kullaılırsa (11) iadesi yerie, (1/ 3) Sh. Sc = Re (1) eşiliği yazılabilir. Reyold sayısı; u. Re= (13) υ 6 u = 0.1 m /s (oralama hava hızı), υ = m / s (80 o C içi doymuş buharı kiemaik viskoziesi) 34

5 Akarsla, F., Kuduz, M., Üçgül, Đ. Tekolojik Araşırmalar: TTED 009 (1) * 0.03 Re = *10 = buluur. Schmid sayısı; Sc = şeklide aımlaır. Burada D b, 80 o C sıcaklık ve 80 kpa içi diüzyo kasayısıdır ve 4,5 9.5*10 T D b = * ( m / s) P ( T+ 45) bağıısıda bulumakadır [5] 5 T = = K alıarak D b = m / s ve Sc = 0.46 buluur. υ D b (14) (15) Sherwood sayısı; Sh = olarak aımlaır. Küle geçiş kasayısı ise; ( 1/ 3) *(143.5) * 0.46 =30.75 (16) h. Sh= (17) D b h = m / s Db olarak hesaplamışır. II. sıır şarıda elde edile co( ( λ b) = λ eşiliğide h boyusuz küle geçişideki Bio sayısıı aımı kullaılırsa; h Bim = şeklide D b λ co( λ b) = (18) Bi m 10 5 elde edilir. Bobiler içi Bio sayısı; D = 1x10 m / s, = 0.03 m, h = m / s değerleri kullaılarak; x Bi m = = buluur. Diğer umueler içide bulua bu değerler praik açıda, Bi m 100 olduğuda Bim alıabilir [5]. Deklem (18) de verile eşilike; π λ = (+ 1) [ = 0,.., ] (19) yazılabilir. Bua göre deklem (10) u kasayıları; λ. r 1 si ( 1) si(. ) + λ 4( 1) =... = + si( λ. ) cos( λ. ) (+ 1) + si ( 1) cos ( 1) + + π (+ 1) (0) 35

6 Tekolojik Araşırmalar: TTED 009 (1) Vakumlu Oramda Doymuş Buharla Đplik Kodisyolama Đşlemide Küle Traseri Aalizi şeklidedir. Bu değerleri geel çözüme aşımasıyla; b 4 = π = ( 1) (+ 1) π + 1 ( ) cos r exp π Fom (1) elde edilir. = ve r 1 D Fo = m döüşümleri deklemde yerie yazılıp yarıçapı r 1 = ola bobilerde r düzlemi boyuca oluşa em kazaımı ( ); m π π = cos r exp 4 r 1 D () 80 o C de 40/1 peye dokuma rig ipliği içi uygulaırsa; deeysel olarak bulua başlagıç emi b = 5.3 (% R) alıarak, kodisyolama makiesi iç oram emi = 1 (%100) içi örek hesaplama yapıldığıda eorik değer, = 6,9 (%) olarak buluur. Deeysel çalışmalar soucu bulua değerle ( = 7,8) karşılaşırıldığıda yapıla kabullerde dolayı % 16.9 yaklaşıklıkla souç elde edilmiş olur. Tüm iplik umueleri içi yapıla hesaplama souçları aşağıdaki Çizelge de verilmişir. Çizelge. Tüm iplik ürleri içi eorik ve deeysel souçlar Đplik o/% Ruube Kodisyolama öce Teorik değer Deeysel değer 16/1 Karde dokuma /1 Karde dokuma /1 Karde dokuma /1 Peye dokuma /1 Peye dokuma SO UÇ ve Ö ERĐLER Yapıla çalışma ile iplik kodisyolama işlemide küle raseri aalizi yapılarak eorik bir yaklaşım oraya koulmuşur. Gelişirile deklemlerle kodisyolama sisemii küle geçiş kasayısı hesaplamış ve sisem içi örek bir em kazaımı hesabı yapılmışır. Đleride yapılabilecek değişik eorik yaklaşımlara ışık uabilecek yaklaşımlar suulmuşur. 4. KAY AKLAR 1. Akarsla, F., 008, Kodisyolama Şarlarıı Đplik Mukavemeie Ekisii Yapay Zeka Yöemi Kullaılarak Đcelemesi, Dokora Tezi, SDÜ, Fe Bilimleri Esiüsü, Ispara.. Biark, A, K., 1990, Pimli Yüzeylerde Isı Taşıımı, Dokora Tezi, ĐTÜ Fe Bilimleri Esiüsü, Đsabul. 3. Dayık, M., Özdemir, Ö., Kasım / Aralık 000, "Vakumlu Oramda Doymuş Buharla Kodisyolama Şarlarıı Đplik Özellikleri Üzerie Ekisi" Teksil Marao Dergisi. 36

7 Akarsla, F., Kuduz, M., Üçgül, Đ. Tekolojik Araşırmalar: TTED 009 (1) Geceli, O, F., 000, Çözümlü Isı Traseri Problemleri, Birse Yayıevi, Đsabul. 5. Geceli, O, F., 1984, Momeum-Isı Traseri Ders Noları, Đsabul Tekik Üiversiesi, Makie Fakülesi, Đsabul. 6. Kemal, K., 1985, Çok Devreli Đplik Buharlaması, Teksil ve Tekik Dergisi, 11(), Oa, A., Đmal, M., Işık, N., Đa, A. T., Biark, A. K., 005, Kırmızı Biberleri Karşı Akışlı Taşıım Tipi Kuruucuda Kuruulmasıı Deeysel ve Teorik Aalizi, KSÜ Fe ve Mühedislik Dergisi, 8(1), Owe, P., 1994, Yar Codiioig: The Qualiy Advaage, Texile Moh, 4, 0 s. 9. Özdemir, Ö., Şardağ, S., 005, Đpliklerde Vakumlu Buharlama Đşlemleri Uygulama Alaları ve Gelişmeler, Mühedislik Bilimleri Dergisi, 11(), Yücü, H., Kakaç, S., 1999, Temel Isı Traseri, Bilim Kiabevi, Akara. 11. Zaei, E., 199, Kamgar veya Diğer Tip Đplikleri Kodisyolama ve Kuruulmasıda Radyo Frekası Elekromayeik Alaları, Đalya Teksil Makiaları Sempozyumu, -3 Mayıs, Adaa eglisch/ heaseig.hml 37