ses ve titresim Teknik Bülten No: 7 HAZİRAN 2011 SES VE GÜRÜLTÜ

Transkript

1 Teknik Bülten No: 7 HAZİRAN 2011 ses ve titresim SES VE GÜRÜLTÜ K atı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin oluşturduğu tanecikli (maddesel) ortamlarda dalgalar şeklinde yayılabilen enerji türüne ses denir. Ses, titreşimlerden oluşan bir enerji türüdür. Ses kaynakları titreşerek ses meydana getirir. Konuşmanın temel öğesi sestir ve insan sesi de titreşim sonucu oluşur. Titreşim, bir cismin ileri geri gidip gelme hareketidir. (Ses veren her şey titreşir ve titreşen cisimler ses oluşturur). İnsanların birbirleriyle iletişim kurmaları, duygu ve düşüncelerini aktarabilmeleri için konuşmaları gerekir. Sesin Özellikleri Sesleri birbirinden ayıran üç özellik vardır. Bunlar sesin şiddeti, sesin yüksekliği ve sesin tınısıdır. a) Sesin Şiddeti: Sesin zayıf veya kuvvetli olmasına sesin şiddeti denir. Sesin şiddeti desibel (db) birimi ile belirtilir (db) arasındaki sesler insan kulağını rahatsız etmez. b) Sesin Tınısı: Aynı sesin çeşitli müzik aletlerinden çıktığı zaman gösterdiği farklılığa sesin tınısı denir. Tını, sesin farklılığını ifade eden bir terimdir. (Aynı notayı (tonu) çalan bir kemanla bir flüt arasındaki temel fark, tını farkıdır ve bu nedenler farklı sesler çıkar. Enstrümanların yapıldığı malzemelerin farklı olması, enstrümanların oluşturduğu sesin farklı bir tınıda olmasını sağlar). c) Sesin Yüksekliği (Frekansı): İnce sesi kalın sesten ayıran özelliğe sesin yüksekliği denir. Ses yüksekliği, ses kaynağının titreşme hızına bağlıdır. Ses kaynakları hızlı titreştiği zaman sesin yüksekliği artar ve ses ince (tiz) çıkar. Ses kaynakları yavaş titreştiği zaman sesin yüksekliği azalır ve ses kalın (pes) çıkar. (Ses kaynağının 1 saniyedeki titreşim sayısına frekans denir. Frekans birimi hertz dir ve Hz ile gösterilir. Frekansı büyük olan ses kaynağı ince, frekansı küçük olan ses kaynağı kalın ses verir.) Sesin yüksekliği ses kaynağı olarak kullanılan telin boyuna, 1

2 gerginliğine, kalınlığın (kesitine) ve cinsine bağlıdır. Ses Kirliliği Sesin abartılı ve gelişi güzel kullanılması sonucu ses kirliliği ortaya çıkar. Ses kirliliğine gürültü denir. Ses kirliliği insan sağlığı için çok zararlıdır. Ses şiddeti birimi desibeldir (db). İşitilebilen en hafif sesin şiddeti 0 (sıfır) desibel olarak kabul edilir. Normal konuşma sesi db arasındadır. (İnsan kulağı, frekansı 20 titreşim/saniyeden küçük olan sesleri işitmez fakat bu seslerden olumsuz etkilenir. Ses altı denilen bu titreşimlerin etkisinde uzun süre kalan insanlarda sağırlıklar görülmektedir). SES DALGALARININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Dalgalar genel olarak, mekanik ve elektromanyetik dalgalar olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Elektromanyetik dalgalar, yayılmak için bir ortama ihtiyaç duymazlar ve boşlukta da yayılabilirler. Mekanik dalgalar ise, enerjilerini aktarabilmek için ortam taneciklerine ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden boşlukta (örneğin uzayda) yayılamazlar. Ses dalgaları da mekanik dalgalar olduklarından yayılmak için maddesel bir ortama ihtiyaç duyarlar. FREKANS (SIKLIK): Bir dalganın frekansı, dalganın hava veya başka bir ortam içinden geçerken ortamdaki partiküllerin ne sıklıkta titreştiğine bağlıdır. Frekans ileri geri titreşimlerin zamana bağlı olarak ölçülmesi ile hesaplanır. Saniyedeki titreşim sayısı özel olarak Hertz birimi ile ifade edilir. 1 Hertz = 1 döngü/saniye Yüksek frekans değerleri için Hertz in bin katı olan kilohertz (khz) birimi kullanılır. İnsan kulağının duyabildiği sesler 20 ile Hz (20kHz) arasında frekansa sahip olabilir. Eğer bir frekans 20 Hz in altında ise bu tür titreşimlere ses altı titreşimler, frekans 20 khz in üzerinde ise bunlara da ses üstü titreşimler denir. SESİN ŞİDDETİ: Şiddet, ses dalgalarının taşıdıkları enerjiye bağlı olarak birim alan uyguladıkları kuvvettir. Birimi genellikle metrekare başına Watt (W/m2) olarak ifade edilir. Sesin şiddeti, ses kaynağına olan uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. DESİBEL (DB): İnsan kulağı çok düşük ve çok yüksek şiddette sesleri duyabilme yeteneğine sahiptir. İnsan kulağının algılayabileceği en düşük ses şiddeti, eşik şiddet olarak bilinir. Kulağa zarar vermeden işitilebilen en yüksek sesin şiddeti ise, eşik şiddetinin yaklaşık 1 milyon katı kadardır. İnsan kulağının şiddet algı aralığı bu kadar geniş olduğundan, şiddet ölçümü için kullanılan ölçek de 10 un katları, yani logaritmik olarak düzenlenmiştir. Buna desibel ölçeği denir. Sıfır desibel mutlak sessizliği değil; işitilemeyecek kadar düşük ses şiddetini (ortalama W/m2) gösterir. Desibel, bir oranı veya göreceli bir değeri gösterir ve bel biriminin 10 katıdır. Alexander Graham Bell in anısına bel adı verilen birim, iki farklı büyüklüğün oranının logaritması olarak tanımlanmaktadır. Yani 1 bel, birbirlerine oranları 10 olan iki büyüklüğü göstermektedir (örneğin 200/20). Bu oranın çok büyük olmasından dolayı Desibel adı verilen ve oranların logaritmasının 10 katı olarak tanımlanan birim daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sayılardan biri bilinen bir sayı olarak alındığından, Desibel; söz konusu bir büyüklüğün (Pi) referans büyüklüğe (Pref) oranının logaritmasının 10 katıdır (db=10.log [Pi/Pref]). dba ise insan kulağının en çok hassas olduğu orta ve yüksek frekansların özellikle vurgulandığı bir ses değerlendirmesi birimidir. Gürültü azaltması veya kontrolünde çok kullanılan dba birimi, ses yüksekliğinin sübjektif değerlendirmesi ile ilişkili bir kavramdır. Eşik şiddetindeki ses sıfır desibeldir ve W/m 2 değerine eşdeğerdir. 10 kat daha şiddetli ses W/m 2 ; yani 10 db iken, 100 kat daha şiddetli ses 20 db dir. Aşağıdaki tabloda, günlük hayatta sıklıkla karşılaştığımız bazı ses kaynakları ve bunların ürettiği seslerin desibel olarak şiddetleri karşılaştırma amacıyla verilmiştir. Ses dalgaları enerjilerini 3 boyutlu ortamda taşırken, kaynaktan uzaklaştıkça ses dalgalarının şiddeti azalır. Artan uzaklıkla birlikte ses dalgalarının şiddetinin 2

3 azalması ses dalgalarındaki enerjinin daha geniş alanlara yayılmasından kaynaklanır. Ses dalgaları 2 boyutlu bir ortamda dairesel olarak yayılır. Enerji korunduğu için enerjinin yayıldığı alan arttıkça güç azalmalıdır. Şiddet ve uzaklık arasındaki ilişki terskare ilişkisidir. Bu yüzden kaynağa olan uzaklık 2 katına çıktığında şiddet ¼ üne düşer. Benzer şekilde kaynağa olan uzaklık ¼ üne düştüğünde şiddet 16 katına çıkar. Uzaklık arttıkça sesin şiddeti, uzaklığın karesi oranında azaltır. TİTREŞİM Titreşim Nedir? Titreşim, belirli zaman aralıklarında, bir kütlenin belirli bir mesafede yapmış olduğu periyodik hareketlerdir. Buradaki mesafe genlik, bir saniyedeki titreşim sayısı ise frekans olarak adlandırılır. Titreşim kontrolünde en önemli olaylardan birisi rezonanstır. Rezonans, cihazın çalışma frekansı ile titreşim alıcının doğal frekansının aynı zaman diliminde aynı frekansta olması durumudur. Rezonansın oluşmasını engellemek için cihazı destekleyen yapının dinamik sertliğinin titreşim alıcı sistemin en az üç katı olması gerekir. Yani rahatsız edici frekansın, doğal frekansa oranı 3 olduğunda, teorik olarak titreşimin %90 ı elimine edilmiş olur. HVAC Sektörü Titreşim Kontrolü HVAC / Isıtma, Havalandırma ve İklimlendirme Sistemleri, binalarda gürültüyü meydana getiren kaynakların en önemlilerindendir. Mekanik sistemlerin meydana getirdiği gürültü ve bu gürültünün bina genel akustik ortamı üzerindeki etkileri de tasarım aşamasında dikkate alınmalıdır. Ofis konfor şartları üzerinde yapılan araştırmalara, ofis ortamında sıcaklık problemlerinden sonra en çok şikayet yaratan konunun HVAC sistemlerinden kaynaklanan aşırı ses seviyesi olduğunu göstermiştir. Bu aşırı ses seviyesi, tasarım hatalarından, izolasyon eksikliğinden veya ses ve titreşim sorunları düşünülmeden gerçekleştirilen maliyet düşürücü girişimlerden kaynaklanabilir. Tasarımcılar tarafından kullanılan titreşim izolatörlerine ve titreşim kontrolü öğelerinin daha fazla dikkate alınmasına rağmen, günümüzde hala HVAC sistemlerinden kaynaklanan ses ve titreşim sorunları mevcuttur. Sessiz cihaz seçimi ve ses ve titreşim kontrolü için özel bir takım malzemelerin kullanılması HVAC tasarımının bir parçasıdır. Tasarımda ses ve titreşim açısından konulan hedeflere ulaşmak maksadı ile mahallerdeki ses seviyelerini belirlemek, ses ve titreşim kontrol malzemelerini seçmek için bazı hesaplar yapmak gereklidir. Klima santralleri veya fancoillerde gürültünün ve titreşimin en aza indirilmesi için özellikle fan seçimine özen gösterilmeli, sistem minimum basınç kaybı yaratacak şekilde tasarlanmalı, kanal sistemi ve buna bağlı ekipmanların yüksek verimli seçilmesi gerekmektedir. Sistem tasarımı esnasında alınacak önlemlerin ardından, bitmiş sistemlere titreşim kontrolü yapılmalıdır. Titreşimin, deplasmanı, hızı ve ivmesi ölçülerek uygunluğu tespit edilmeli ve günümüzün 3

4 konfor şartlarından titreşim ve ses kontrolü de göz ardı edilmemelidir. Titreşim testi esnasında titreşim miktarı ölçülecek olan cihaz mümkün olduğunca dış etkilerden arındırılmalı, titreşim ölçüm aleti konusunda da hassas davranılmalıdır. Cihazın ayak ve taban kısmından gerekli ölçümler yapılarak titreşim miktarı değerlendirilmelidir ve bu titreşim miktarları makinenin sağlığı açısından ISO ya göre değerlendirilmelidir. Titreşim yaratan cihazların çevreye etkileri değerlendirilecek olursa sınır değerler Çevresel Gürültünün Değerlendirilmesi ve Yönetimi Yönetmeliği nde belirtildiği şekilde aşağıdaki gibi alınmalıdır. * 1Hz-8 Hz arasında, 1.5 mm/s den 0.3 mm/s ye logaritmik çizilen grafikte doğrusal olarak azalmaktadır. ** 1Hz-8 Hz arasında 3.5 mm/s den 0.6 mm/s ye logaritmik çizilen grafikte doğrusal olarak azalmaktadır. Cihazlar belirtilen değerler dahilinde kalmalı, böylece HVAC sektöründe sıcaklık şikayetlerinden sonra en çok gündeme gelen ses ve titreşim konusu da göz ardı edilmemiş, maksimum konfor sağlanmış olur. 4

5 bunları biliyor musunuz? Degazör nedir? Buhar ve kaynar su sistemlerinin iki düşmanı vardır: Sudaki kireç gibi sertlik ve taş yapıcı malzemeler ve Oksijen (O 2 ) ve Karbondioksit (CO 2 ) gibi korozif gazlar. Oksijen (O 2 ), havada ve taze kazan besleme suyu içinde çözünmüş halde bulunur. Su, hava ile temasında çok kolay bir şekilde oksijen alır. Karbondioksit (CO 2 ), ham suyun geçici sertliğini oluşturan veya yumuşatma işleminden sonra nitelik değiştiren sertlik yapıcı malzemelerin (karbonatların) sıcaklık ve basınç altında parçalanarak ayrışması sonucu oluşur. Buhar kazanları besleme suyu ve kaynarsu kazanları tamamlama suyu içinde çözünmüş olarak bulunan serbest oksijen (O 2 ) ile kazanlar içinde karbonatların parçalanmasıyla oluşan karbondioksit (CO 2 ) gazları, kazanlarda, buhar kullanan cihazlarda ve özellikle tesisatlarda gözenekler ve paslanarak erimeler şeklinde korozyona neden olurlar. Bu gazların etkileri taze besleme suyu oranı ve sistem işletme basıncı arttıkça daha da artar. Kazan besleme sularının O 2 ve CO 2 gazlarından arındırılmaları için degazör cihazından geçirilerek degaze edilmeleri şarttır. 1. Sıcaklık + basınç esasına göre çalışan degazörler Sıcaklık + basınç esasına göre çalışan degazörler, özellikle taze besleme suyu oranının yüksek olduğu yüksek basınçlı kazanlı sistemlerde kullanılırlar. Bu cihazlar, kısmen kondens tankında parçalanan karbonatların kendi bünyelerinde de parçalanmalarını ve gazlarını açığa çıkarmalarını da sağlarlar. Bu cihazların işletme sıcaklığı C, işletme basıncı 0,2-0,5 atü mertebesinde olup, gaz alma verimleri %96 - %100 aralığındadır. Sıcaklık yüksek olduğundan kazan besleme pompalarının kavitasyona neden olmadan sağlıklı çalışmalarını sağlamak amacıyla pompalardan asgari 4-4,5 metre yükseklikte tesis edilmeleri zorunludur. Bu tipteki degazör sisteminde ısıtıcı buharın diğer bir kısmı, özel bir karışım donanımı ile doğrudan degazör tankı içindeki suya verilerek, suyun kaynayarak gazını bırakması sağlanır ve yeniden gaz alması engellenir. 2. Sıcaklık + pulverizasyon esasına göre çalışan degazörler Sıcaklık + pulverizasyon esasına göre çalışan degazörler, özellikle taze besleme suyu oranının düşük olduğu orta basınçlı kazanlı sistemlerde kullanılırlar. Bu cihazların işletme sıcaklığı ºC, işletme basıncı atmosferik, gaz alma verimleri %90 - %95 aralığındadır. Karbonatların parçalanması kendi bünyelerinde veya kondens tankında gerçekleşir. Sıcaklık yüksek ve kavitasyon tehlikesi olmadığından kazan dairesi zemininde veya kondens tankı üzerinde tesis edilebilirler. Her iki degazör sistemininde besleme suyu pulverize edilmek ve degazör tavalarından geçirilmek suretiyle buharla karıştırılarak sıcaklığı arttırılır ve böylece O 2 ve CO 2 gazları besi suyundan ayrıştırılır. Serbest kalan O 2 ve CO 2 gazları degazör üzerindeki otomatik gaz atma vanasından dışarı atılır. BUHAR KAZANLARI DERS NOTLARI - Doç. Dr. Hüsamettin BULUT 5

6 bulmaca Aşağıdaki tanımlara karşılık gelen kelimeleri bulunuz. Kelimeler yukarıdan aşağıya, aşağıdan yukarıya, sağa-sola yatay ve her yönde çapraz şekilde bulunabilir. Aynı harf birden fazla kelimenin ortak harfi olabilir. KALAN HARFLERDEN OLUŞAN KELİMEYİ BULUNUZ. 1) Saniye başına düşen devir sayısı 2) Gerildiği zaman enerji depo eden, kendi haline bırakıldığı zaman kendini germek için sarf edilen enerjiyi, aynı miktarda geri veren bir makine elemanı 3) Bir dalganın normal konumundan yükselme ve alçalma mesafesi 4) Bir dalga örüntüsünün tekrarlanan birimleri arasındaki mesafe 5) Belirli bir frekansta titreşen bir sistemin, aynı frekanstaki dış titreşimin tesirinde kalarak yüksek genlikle titreşmesi olayı 6) Enerji nakil hatlarını, şalt sahaları ve dağıtım merkezlerinde baraları, tespit edildikleri yerden yalıtan ve taşıyan elemanlar 7) Maddeden oluşan bir ortamda yayılan, mekanik bir titreşim dalgası 8) Atmosferde oluşan ses dalgalarının kulağımız tarafından toplanmasından, D K İ T S U K A R E A U T A K İ Ş E P S L L Y K İ T Z L E İ G A A O R O A S E Ş A K Y Z N S D E S İ B E L A M Ş I N I T O İ N A H E R T Z M Y S N K İ L N E G E U M R Ö T A L O Z İ beyindeki merkezlerde karakter ve anlam olarak algılanmasına kadar olan süreç 9) Yer değiştirme, yerinden oynama 10) Türlü müzik araçlarının verdiği sesleri birbirinden ayırt etmeyi sağlayan ses özelliği 11) Yankı bilimi 12) Ses şiddetini gösteren birimin onda biri 13) Bir tepkinin başlamasında, ortaya çıkmasında etkili olan ruhsal, fizyolojik nokta 14) Bir eşyanın altına kıpırdamadan dik durması için yerleştirilen ağaç kama, kıskı 15) Başın her iki yanında bulunan işitme organı Önceki bulmacanın çözümü 1) PERFORMANS 2) TEST 3) DEBİ 4) KANAL 5) ÖLÇÜM 6) EKİPMAN 7) NOZZLE 8) SENSÖR 9) KALİTE 10) FAN 11) DEVİR 12) TEKNOLOJİ 13) ASHRAE 14) PERİYOT 15) GÜÇ 16) SİMÜLASYON Kelime: Laboratuar Hazırlayanlar Sefa BULUT HSK AR-GE Baş Mühendisi - Merve ÜNVEREN HSK AR-GE Mühendisi 6