20 (2), 345-354, 2008 20(2), 345-354, 2008



Benzer belgeler
Afyon Kocatepe Üniversitesi 7 (2) Afyon Kocatepe University FEN BİLİMLERİ DERGİSİ

VORTEKS TÜPÜNDE AKIŞKAN OLARAK HAVA OKSİJEN KARBONDİOKSİT VE AZOT KULLANILARAK ISITMA SOĞUTMA SICAKLIK PERFORMANSLARININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

s , 2006 Azot Ve Argon Kullanılarak Isıtma Soğutma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak Karşılaştırılması V. Kırmacı

Altı Nozullu Karşıt Akışlı Vorteks Tüpünün Performansının Deneysel Olarak İncelenmesi

Journal of Engineering and Technological Sciences (2014/2)

Bartın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Bartın, Türkiye

Özet. Abstract. 1. Giriş

Altı Nozullu Vorteks Tüpünün Soğutma Isıtma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi

VORTEKS TÜPÜNDE AKIŞKAN OLARAK KULLANILAN HAVA İLE AZOT GAZININ SOĞUTMA SICAKLIK PERFORMANSLARININ DENEYSEL İNCELENMESİ

Vorteks Tüpünde Akışkan Olarak Kullanılan Hava İle Karbondioksitin Soğutma Sıcaklık Performanslarının Deneysel İncelenmesi

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. Teknik Eğitim Fakültesi, Makina Eğitimi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Eğitimi A.B.

AKIŞ ÖLÇÜMLERİ. Harran Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü. Dr.M.Azmi AKTACİR-2010-ŞANLIURFA 1

AKIŞ ÖLÇÜMLERİ. Harran Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü. Dr.M.Azmi AKTACİR-2010-ŞANLIURFA 1

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ SANTRĠFÜJ POMPA DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR. Prof. Dr.

RANQUE-HILSCH VORTEKS TÜPÜNDE FARKLI GAZLARIN DEĞİŞKEN BASINÇ DEĞERLERİNDE SOĞUTMA PERFORMANSLARININ SAYISAL İNCELENMESİ

NÖ-A NÖ-B. Şube. Alınan Puan. Adı- Soyadı: Fakülte No: 1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin eşit olduğunu gösteriniz. 1/6

Akışkanların Dinamiği

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

HAVA SOĞUTMALI BİR SOĞUTMA GURUBUNDA SOĞUTMA KAPASİTESİ VE ETKİNLİĞİNİN DIŞ SICAKLIKLARLA DEĞİŞİMİ

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ

HELİSEL BORULARDA AKIŞ VE ISI TRANSFERİNİN İNCELENMESİ. Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makina Eğitimi Bölümü, 23119, Elazığ

1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin dönüşümünde? işareti yerine gelecek sayıyı bulunuz.

ÇÖZÜM 1) konumu mafsallı olup, buraya göre alınacak moment ile küçük pistona etkileyen kuvvet hesaplanır.

Dumlupınar Gaz Atomizasyonu Ünitesi

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

VORTEKS TÜPLER İLE SOĞUTMA UYGULAMALARI

KLİMA İÇ TESİSAT YIKAMA MAKİNASI SERVİS BÜLTENİ

EMNİYET VENTİLİ (EV)

BASINÇLI KAPLARDA ÇALIŞMALARDA İŞ SAĞLIĞI ve GÜVENLİĞİ

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

HHO HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ. Konya, Türkiye,

Akışkanların Dinamiği

840180YK SANTRAL REGÜLATÖRÜ

KARŞIT AKIŞLI VORTEKS TÜPÜ SOĞUTMA PERFORMANSINA ETKİ EDEN PARAMETRELERİN HAD YÖNTEMİ KULLANILARAK İNCELENMESİ

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ

CDC Reaktöründe Gaz Tutuş Kesri, Kütle Transferi ve Akışkanların Hidrodinamik Özelliklerinin İncelenmesi

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

Şekil 4.1. Döner, santrifüj ve alternatif hareketli pompaların basınç ve verdilerinin değişimi (Karassik vd. 1985)

ĠKLĠMLENDĠRME DENEYĠ

AKIŞ ÖLÇÜMLERİ. Kütlenin korunumu prensibine göre içerisinde üretim olmayan bir sistem için;

TERMODİNAMİK SINAV HAZIRLIK SORULARI BÖLÜM 4

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MOTORLAR LABORATUARI

DİYAFRAMLI EMNİYET VENTİLİ (DEV)

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ LABORATUARI

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR LABORATUVARI BUHAR TÜRBİNİ DENEYİ FÖYÜ

SU BASINÇ DÜŞÜRÜCÜ (PM Serisi)

Abs tract: Key Words: Abdullah YILDIZ Mustafa Ali ERSÖZ

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ. Bölüm 5: Kontrol Hacimleri için Kütle ve Enerji Çözümlemesi

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ. Bölüm 5: Kontrol Hacimleri için Kütle ve Enerji Çözümlemesi

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SIERRA DALDIRMA TİP VORTEKS BUHAR SAYACI

AKM 205 BÖLÜM 8 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

GİRİŞ SAYFASI > Ürünler > Kontrol üniteleri > VARYCONTROL > VAV terminal üniteleri > Type LVC. Type LVC

The Power to Save Energy.

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVAR DERSİ POMPA DENEYİ

MANOMETRELER 3.1 PİEZOMETRE

Makale. ile ihtiyacın eşitlendiği kapasite modülasyon yöntemleri ile ilgili çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiştir

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KMB-305 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KMB 305 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI - 1

SICAK AKIŞKAN (Kızgın Yağ, Kaynar Su) POMPALARI SAP

ISI TEKNİĞİ LABORATUARI-1

TEST MASASI BTB-6. BAYLAN ÖLÇÜ ALETLERİ SAN. ve TİC. LTD. ŞTİ.

Gaz Ekipmanları Regülatörler/Contalar

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I BERNOLLİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

ÖZGEÇMİŞ. Yardımcı Doçent Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi Doçent Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi

SICAK SU HAZIRLAYICISI (BOYLER)

AirMidi Serisi Isı Pompaları

AYTEK COOLING SYSTEMS SU SOĞUTMALI CHILLER + TCU

Orifis, Nozul ve Venturi Tip Akışölçerler

1. BAYLAN SU SAYAÇLARI TEST MASASI BTB-06

Gaz Yakıtlı Sıcak Hava Üreteçleri

Bölüm 3 Motor Çalışma Koşullarının Emisyonlara Etkisi

AKIŞKANLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ BELİRLENMESİ DENEYİ

HİDROLİK MAKİNALAR YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

KLİMA SANTRALLERİNDEKİ BOŞ HÜCRELER İÇİN TASARLANAN BİR ANEMOSTAT TİP DİFÜZÖRÜN AKIŞ ANALİZİ

4.Sıkıştırılamayan Akışkanlarda Sürtünme Kayıpları

SANTRİFÜJ POMPA DENEYİ

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

KSÜ - MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

TERMODİNAMİK KISILMA OLAYINDA FARKLI ÇIKIŞ HIZLARINDA GAZLARIN SICAKLIK VE BASINÇ DEĞİŞİMİ. Ömer Samih MERTBAŞ

An Investigation of Pressure Loss Values of Film and Curler Wet-Cooling Tower Fills

IN-LINE TİP YANDAN EMİŞLİ SALYANGOZLU MONOBLOK SANTRİFÜJ POMPALAR YEP

Borularda Akış. Hesaplamalarda ortalama hız kullanılır.

DEN 322. Pompa Sistemleri Hesapları

DİYAFRAMLI SU BASINÇ REGÜLATÖRÜ (DSBR)

İ çindekiler. xvii GİRİŞ 1 TEMEL AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ BERNOULLİ DENKLEMİ 68 AKIŞKANLAR STATİĞİ 32. xvii

TESİSAT BİLGİSİ DERSİ DERS NOTLARI

SORU 1) ÇÖZÜM 1) UYGULAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Isıtma Sistemlerinde Kullanılan Plakalı Isı Değiştiricilerin Termodinamik Analizi

FLAMCOVENT MİKRO KABARCIK YÖNTEMLİ HAVA AYIRICILARI

1.0. OTOMATİK KONTROL VANALARI UYGULAMALARI

Taşınım Olayları II MEMM2009 Akışkanlar Mekaniği ve Isı Transferi bahar yy. borularda sürtünmeli akış. Prof. Dr.

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 DAİRESEL HAREKET Bölüm 2 İŞ, GÜÇ, ENERJİ ve MOMENTUM

VR4+ DC Inverter Heat Recovery Dış Üniteler

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I HAVA AKIŞ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

DENEY-6 Akış Ölçme Deneyi - 2

Transkript:

Fırat Üniv Fen ve Müh Bil Dergisi Science and Eng J of Fırat Univ 20 (2), 345-354, 2008 20(2), 345-354, 2008 Akışkan Olarak Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon ve Karışım Gazı Kullanılan Vorteks Tüpünde Soğutma Isıtma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi Volkan KIRMACI GÜ Teknik Eğitim Fakültesi, 06500, Beşevler, Ankara vkirmaci@gaziedutr (Geliş/Received: 07122006; Kabul/Accepted: 27092007) Özet: Bu çalışmada, hacimsel debileri ayarlamak için bir kontrol vanası hariç hiçbir hareketli parçası bulunmayan, iç çap 11 mm, gövde uzunluğu 160 mm vorteks tüpü kullanılmıştır Deneysel çalışmalarda, sıcak akışkan çıkış tarafındaki kontrol vanası tam açık konumda bırakılmıştır Yapılmış olan deneysel çalışmada, basınçlı akışkan olarak Hava, Oksijen (O 2 ), Karbondioksit (CO 2 ), Azot (N 2 ), Argon (Ar) ve Karışım gazı kullanılmıştır Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazı vorteks tüpüne giriş basınçları 20 bar dan 70 bara kadar 10 bar aralıklarla değişik basınçlarda uygulanmıştır Bu çalışmada, vorteks tüplerde oluşan enerji ayrışma olayı altı farklı akışkanda deneysel olarak incelenmiştir Yapılan deneysel çalışma sonuçları dikkate alınarak, Hava, O 2, CO 2, N 2, Ar ve karışım gazına ait grafikler oluşturulmuştur Vorteks tüpünde, hava, O 2, CO 2, N 2, Ar ve karışım gazına ait grafikler incelenerek performanslarının arttırılmasına yönelik öneriler getirilmiştir Anahtar Kelimeler:Ranque Hilsch vorteks tüp, Enerji ayrışımı, Soğutma Experımental Study Of Coolıng Heat Performances Of Aır, Oxygen, Carbon Dıoxıde, Nitrogen, Argon And Mıx Gases Whıch Are Used As The Vortex Tube Abstract : In this study, the vortex tube having no any moving parts, inside diameter and body lenght of that are 11 mm and 160 mm, except the control valve was used in order to arrange volumetric flow rates In the experimental studies, the control valve on the outlet side of the hot fluid was open position In the executed experimental study,, Air, Oxygen, Carbon Dioxide, Nitrogen, Argon and mix gases as pressured fluid were used Air, oxygen, carbon dioxide, nitrogen, argon and mix gases were applided to vortex tupe for inlet pressure from 20 bar to 70 bar in 10 bar intervals In this study, energy separation case which occurs in the vortex tubes was investigated experimentally for six different fluids and the thermodynamic investigations studied At the end of the experiments, the graphics on Air, O 2, CO 2, N 2, Ar and mix gases were established The graphics on Air, O 2, CO 2, N 2, Ar and mix gases in vortex tube were interpreted by inspecting them, and there were suggestions on increasing their performances Keywords: Ranque Hilsch vortex tube, Energy separation, Cooling 1 Giriş Vorteks tüpler, 1931 yılında metalurjist ve fizikçi olan George Joseph Ranque tarafından bulunmuş ve Rudoph Hilsch tarafından geliştirilmiştir [1,2] Vorteks tüpü, hareketli bir parçası bulunmayan basit bir borudan ibaret olan basınçlı akışkan kullanılarak aynı anda hem soğuma hem de ısınma işlemi gerçekleştirebilen bir sistemdir [3] Edatlarının küçük ve hafif olmaları, gecikmesiz rejime ulaşmaları, kimyasal soğutkanlar gerektirmemeleri ve dolaysıyla ekolojik açıdan zararlı olmamaları gibi bir çok özellikleri ile vorteks tüpler günümüzde birçok soğutma ve ısıtma problemine çözüm olabilmektedirler [4, 5] Vorteks tüpleri değişik özellikleri dikkate alındığında iki ana grupta toplanabilir Bunlar; akış özellikleri ve tasarım özellikleridir A-) Akış özelliklerine göre; I Karşıt akışlı vorteks tüpler,

VKırmacı II Paralel akışlı vorteks tüpler olmak üzere ikiye ayrılmaktadırlar B-) Tasarım özelliklerine göre; I Adyabatik vorteks tüpler, II Adyabatik olmayan vorteks tüpler, olmak üzere sınıflandırılmaktadırlar [6,7] Voteks tüpler böyle bir sınıflandırmaya tabi tutulmalarına rağmen tüm cihazların çalışma prensipleri aynı ilkelere dayanır [8] Karşıt akışlı ve paralel akışlı vorteks tüpünün çalışma prensibi Şekil 1 a ve b de verilmiştir Basınçlı akışkan girişi Basınçlı akışkan girişi Sıcak çıkış Girdaplı akış başlangıcı Nozul Vana Soğuk çıkışı Sıcak çıkış Soğuk çıkış (a) Kontrol valfi (b) Sıcak çıkış Şekil 1 Vorteks tüpünün yapısı [9] 2 Vorteks Tüpünün Çalışma Prensibi Vorteks tüpü ile iki farklı sıcaklıkta akışkan elde edilmesinin temel prensibi, Şekil 2 ve Şekil 3 de görüldüğü gibi iki farklı açısal hızlarda dönen akışlar arasında, gerçekleşen mekanik enerji transferidir Basınçlı bir akışkan vorteks tüpüne, tüpün giriş ağzında yer alan nozuldan geçerek vorteks tüpüne teğetsel olarak girer Tüp girişinde nozul kullanılmasının sebebi, basıncın düşürülerek hızın artmasını sağlamaktır Nozul sonrası hız, tüpe giren basınçlı akışkana bağımlı olarak tüpün silindirik yapısından dolayı dönmeye başlar Çok yüksek açısal hızlarda dönen akış merkezkaç kuvvetin etkisi ile tüp cidarına doğru açılmaya zorlanır [6, 10] Bu etki neticesinde tüp merkezindeki akışkan ile tüp cidarındaki akışkan arasıdaki basınç farkı oluşur 346

Akışkan Olarak Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon ve Karışım Gazı Kullanılan Vorteks Tüpünde Soğutma Isıtma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi Sıcak akışkan ω b > ω a ω a : Sıcak akışkanın açısal hızı ω b : Soğuk akışkanın açısal hızı Soğuk akışkan Tüp cidarı ω b ω a Şekil 2 Vorteks tüpün içindeki sıcak ve soğuk akışın hareketi [8] Soğuk çıkış Basınçlı akışkan girişi Enerji transfer yönü Sıcak çıkış Vana Dönen akış Şekil 3 Karşıt akışlı bir vorteks tüpteki akış [11] Akım çizgi sınırı Sıcak çıkış Tüp cidarı ile tüp merkezi arasında oluşan basınç farkı nedeni ile akış radyal yönde merkeze doğru genişler Merkeze gelen akışın açısal hızı, açısal momentumun korunumu ilkesi gereğince tüp cidarındaki akışın açısal hızından daha yüksek değerlere ulaşır Bu sebepten dolayı tüp içerisinde iki farklı hızda dönen iki akış oluşur Merkezdeki akış daha yüksek hıza sahip olduğundan yüzeydeki akışı ivmelendirmeye çalışır Bu durumda merkezdeki akış cidardaki akışa mekanik enerji transferi gerçekleştirir Mekanik enerjisinde azalma olan merkezde ki akış soğuk akış, tüp cidardaki sürtünme etkisi ve merkezdeki akıştan aldığı mekanik enerjiden dolayı tüp cidarındaki akış sıcak akıştır Karşıt akışlı vorteks tüp şekil 1a da görüldüğü gibi, soğuk akış sıcak akışın çıktığı uca yerleştirilmiş olan vananın etkisi ile bir durgunluk noktasından sonra akış geriye doğru yönlenir Bu sayede tüpün bir ucundan sıcak akış diğer ucundan ise soğuk akış elde edilir [6] 3 Deneysel Çalışma 31 Deneysel Sistem şekilde dik konumda şekil 4 deki gibi yerleştirilmiştir Bu çalışmada, iç çapı 11 mm, gövde Vorteks tüpüne, giren basınçlı akışkanın uzunluğu 160 mm olan abyabatik-karşıt akışlı basıncını ölçmek için %1 hassasiyetinde vorteks tüpü kullanılmıştır Yüksek basınca karşı manometre, çıkan soğuk ve sıcak akışkanın dayanımını arttırmak için iç çapı 14 mm olan hacimsel debilerini ölçmek için %2 çelik bir boru vorteks tüpün üzerine kafes hassasiyetindeki rotametreler bağlanmıştır amacıyla geçirilmiştir Vorteks tüp, genişliği 50 Vorteks tüpünden çıkan soğuk ve sıcak cm, yüksekliği 60 cm, kalınlığı 2 mm olan bir akışkanların sıcaklıklarını ölçmek için ±1 levha üzerine kontrol valfi aşağı tarafta olacak o C 347

VKırmacı hassasiyetinde olan dijital termometreler kullanılmıştır Dijital termometrelerin probları vorteks tüpünün sıcak ve soğuk çıkış taraflarından 1 cm ilerisine 1 mm çapında delinmiş tüpün merkezine gelecek şekilde yerleştirilmiş, etrafı silikonla kapatılarak sızdırmazlık sağlanmıştır Vorteks tüpünün sıcak akışkanın çıkış ucuna hacimsel debileri ayarlamak için bir kontrol valfi monte edilmiştir Vorteks tüpü girişindeki vana ile hava kompresörü arasına yüksek basınca dayanıklı plastik hortum kelepçeler yardımıyla bağlanmıştır Hava kompresörü çalıştırılmış ve vorteks tüpe girişindeki vana yardımıyla deneylerde başlangıç basıncı olan 2,0 bar lık basınç sağlanmıştır Yapılan basınç ayarlamasından sonra vorteks tüpünün sıcak ve soğuk akışkan çıkışına monte edilen dijital termometrelerdeki okunan sıcaklık değerleri sabit oluncaya kadar aynı basınçta hava kompresörden gönderilmiştir Vorteks tüpe girişteki basınç, sıcak ve soğuk akışkanın sıcaklık değerleriyle birlikte Dijital termometre hacimsel debileri de okunmuştur Daha sonra 3,0 bar olan basınç değerindeki deneye başlamadan önce vorteks tüpünün soğuk ve sıcak akışkan sıcaklığını ölçen dijital termometre ile ortam sıcaklığını ölçen dijital termometrelerin eşit sıcaklık değerine gelinceye kadar beklenmiş ve okunan değerlereşitlendikten sonra 3,0 bar olan basınç değerindeki deney yapılmaya başlanmıştır 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 ve 7,0 bar basınç değerleri için yapılan deneysel çalışmalarda, 2,0 bar daki yapılan işlemler tekrarlanmıştır Vorteks tüpünde 2,0 bar ve 7,0 bar arasında basınçlı hava gönderilerek yapılan deneyler tamamlandıktan sonra hava kompresör bağlantısı sistemden çıkarılarak, yerine sırasıyla O 2, CO 2, N 2, Ar ve karışım gazının muhafaza edildiği tüpler bağlanmıştır Vorteks tüpünde akışkan olarak kullanılan O 2, CO 2, N 2, Ar ve karışım gazı 2,0 bar ve 7,0 bar basınç değeri arasındaki deneysel işlemlerinde hava deneyinde yapılan işlemler yapılmıştır Giriş manometresi Soğuk akışkan çıkışı Orfis Sıcak akışkan çıkışı Soğuk akışkan Vorteks tüp Rotametre Sıcak akışkan Rotametre Şekil 4 Deneysel sistem Dijital termometre 348

Akışkan Olarak Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon ve Karışım Gazı Kullanılan Vorteks Tüpünde Soğutma Isıtma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi 4 Bulgular ve Tartışma Bir giriş ve bir çıkışlı sürekli akışlı açık sistemler için kütlenin korunumu, m gir = m çık (1) gir m : Girişteki akışkanın kütlesel debisi, kg/s çkş m : Çıkıştaki akışkanın kütlesel debisi, kg/s şeklindedir [10] Eşitlik 1 vorteks tüpler için Eşitlik 2 şeklinde yazılabilir çık = m a + m b (2) m Vorteks tüplerinde, soğuk akışkanın kütle debisinin girişteki akışkanın kütle debisine oranı y c olarak tanımlanmış ve Eşitlik 3 ile verilmiştir 1-y c ise sıcak akışkanın kütle debisinin girişteki akışkanın kütle debisine oranıdır ve Eşitlik 4 de ki gibi yazılabilir m = m y c b gir (3) m 1 y c = m a (4) a gir m : Sıcak akışkanın kütlesel debisi, kg/s m b : Soğuk akışkanın kütlesel debisidir, kg/s [12] Vorteks tüplerde, sıcak akışın çıkış tarafında bulunan vananın açılıp kapanması ile y c oranı değişmektedir Yapılmış olan deneysel çalışmada ise vana tam açık konumda bırakılarak deneyler yapıldığından dolayı y c oranı sabit tutulmuştur Yapılan deneysel çalışmada basınçlı akışkan olarak hava ve hava içinde bulunan oksijen, karbondioksit, azot, argon ile karışım gazı vorteks tüp sisteminde denenmiştir Bir tüp içerine %50 oksijen ile %50 karbondioksit gazı basılarak bir karışım gazı elde edilmiştir Elde edilen karışım gazı hava, oksijen, karbondioksit, azot ve argon gazlarının birbirlerine göre vorteks tüpündeki performansları karşılaştırılmıştır Vorteks tüpe girişteki basıncın 2,0 bar dan başlayarak 10 bar aralıklarla 7,0 bar a kadar artırıldığında Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazlarının, vorteks tüpünden çıkan soğuk ve sıcak akışkanların hacimsel debilerinin vorteks tüpüne giriş basıncına göre değişim değerleri Şekil 5 ve Şekil 6 da gösterilmiştir Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazının soğuk ve sıcak akışkanların hacimsel debileri lineer bir doğru şeklinde artmıştır Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazlarının soğuk akışın hacimsel debisinin, sıcak akışın hacimsel debisinden daha fazla olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir 349

VKırmacı 12 Hacimsel debi, m^3/h 10 8 6 4 2 0 Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon Karışım gazı 2 3 4 5 6 7 Giriş basımcı, bar Şekil 5 Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazının vorteks tüpünden çıkan soğuk akışkanın hacimsel debilerinin vorteks tüpüne girişteki basınca göre değişimi 12 10 Hacimsel debi, m^3/h 8 6 4 2 0 2 3 4 5 6 7 Giriş basıncı, bar Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon Karışım gazı Şekil 6 Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazının vorteks tüpünden çıkan sıcak akışkanın hacimsel debilerinin vorteks tüpüne girişteki basınca göre değişimi 350

Akışkan Olarak Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon ve Karışım Gazı Kullanılan Vorteks Tüpünde Soğutma Isıtma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi Şekil 7 de hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazlarının vorteks tüpünden, çıkan sıcak akışkanın sıcaklığı (T sck ) vorteks tüpe girişteki basınç ile değişimi verilmiştir Sıcaklık, C 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon Karışım gazı 2 3 4 5 6 7 Giriş basıncı, bar Şekil 7 Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazının T sck vorteks tüpü girişteki basınç ile değişimleri Şekil 7 de sıcak akışkanın sıcaklığının en fazla havada, en az ise karışım gazında oluştuğu görülmektedir Vorteks tüpüne, 7 bar giriş basıncında, hava, azot, oksijen, argon, karbondioksit ve karışım gazının, tüpün sıcak çıkış tarafındaki sıcaklık değerleri sırasıyla 38,7 o C; 28,5 o C; 26,7; o C; 23,2 0 C; 15 o C; 14,7 o C olduğu görülmektedir Vorteks tüpünde basınçlı akışkan olarak kullanılan hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazının tüpün sıcak çıkış tarafındaki maksimum sıcaklığı ile giriş basıncı değerleri sırasıyla, 6 bar da 43,5 o C; 3 bar da 29,2 o C; 3 bar da 25,8 o C; 5 bar da 32,6 o C; 5 bar da 32,5 o C; 4 bar da 35,4 o C deneysel olarak ölçülmüştür Şekil 8 de hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazlarının vorteks tüpünden, çıkan sıcak akışkanın sıcaklığı (T soğ ) vorteks tüpe girişteki basınç ile değişimi verilmiştir 351

VKırmacı Sıcaklık, C 20 15 10 5 0-5 -10-15 2 3 4 5 6 7-20 -25-30 -35 Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon Karışım gazı Giriş basıncı, bar Şekil 8 Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazının T soğ vorteks tüpü girişteki basınç ile değişimleri Karışım gazı en az ısınmasına rağmen, en fazla soğuma olayı karışım gazında oluştuğu deneysel olarak tespit edilmiştir (Şekil 8) Şekil 8 de görüldüğü gibi vorteks tüpü giriş basıncının 7 bar olduğunda, karışım gazı, argon, karbondioksit, azot, oksijen ve havanın, vorteks tüpünden çıkan soğuk çıkış sıcaklıkları sırasıyla - 28,2 0 C; -26,7 0 C; -19,7 o C; -17,4 o C; -16,4 o C ve -2,1 o C dır Deneysel sistemin performansı, sıcak akışkanın sıcaklığı (T a ) ile soğuk akışkanın sıcaklığı (T b ) arasındaki fark olan (T a T b ) cinsinden ifade edilmiştir Şekil 10 da hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazına ait vorteks tüpüne giriş basıncına göre vorteks tüpünden çıkan sıcak akışkan (T a ) ile soğuk akışkan (T b ) sıcaklıklarının farkları cinsinden (T a T b ) karşılaştırılması verilmiştir Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazının vorteks tüpünden çıkan soğuk akışkanın sıcaklığı ile sıcak akışkanın sıcaklıklarının farkları cinsinden performansları dikkate alınarak mukayese edilirse; hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazının T a T b cinsinden değeri vorteks tüpe girişteki 7 bar basıncındaki sıcaklık değerleri sırasıyla 40,8 o C; 43,1 o C; 34,7 o C; 45,9 o C; 49,9 o C; ve 42,9 o C olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir (Şekil 9) 352

Akışkan Olarak Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon ve Karışım Gazı Kullanılan Vorteks Tüpünde Soğutma Isıtma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi 60 50 40 Sıcaklık, C 30 20 10 0 2 3 4 5 6 7 Giriş basıncı, bar Hava Oksijen Karbondioksit Azot Argon Karışım gazı Şekil 9 Hava, oksijen, karbondioksit ve karışım gazına ait sıcak akışın sıcaklığı ve soğuk akışın sıcaklıkları farkının girişteki basınca göre değişimi 4 Sonuç ve Öneriler Bu çalışmada, 2,0 bar basıncdan başlayarak 1,0 bar aralıklarla 7,0 bar a kadar değişik basınçlarda, hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karşım gazı ayrı ayrı vorteks tüp sistemine uygulanmıştır Vorteks tüpünde oluşan enerji ayrışma olayı altı farklı akışkanda incelenmiştir Yapılan deneysel çalışmanın sonuçları dikkate alınarak yorumlar getirilmiştir Deneysel olarak yapılan çalışmada y c oranı sabit tutulmuştur Sabit y c oranına göre, vorteks tüpünde hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazı değişik basınçlardaki performansları deneysel olarak incelenmiştir Vorteks tüpünde genellik basınçlı akışkan olarak hava kullanılmaktadır Yapılan deneysel çalışmada oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazı kullanıldığında, vorteks tüpünden çıkan soğuk akışkanın sıcaklığının performansının havaya göre daha düşük sıcaklıkta olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir Ayrıca oksijen ve karbondioksitin eşit oranlarda karıştırılmasıyla elde edilen karışım gazı, oksijen ve karbondioksit gazından elde edilen soğuk akışkanın sıcaklığından daha da düşük sıcaklıkta olmaktadır (Şekil 8) Vorteks tüpüne giren akışkanın giriş basıncı arttırıldıkça, soğuk çıkıştaki akışkanların sıcaklığı hava, oksijen karbondioksit, azot, argon ve karışım gazında düşmektedir Sıcak çıkıştaki akışkanın sıcaklığı ile soğuk çıkıştaki akışkanın sıcaklığı arasındaki fark (T a -T b ) hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karışım gazı aralarında mukayese edildiğinde, argon gazının performansı hava, oksijen, karbondioksit, azot ve karışım gazına göre yüksek olduğu deneysel olarak görülmüştür (Şekil 9) Vorteks tüpüne giriş basıncı arttıkça hava, oksijen, karbondioksit ve karışım gazlarının performansıda artmıştır Yapılan deneysel çalışma sonuçları dikkate alınırsa, havada bulunan oksijen, karbondioksit, azot ve argon gazı vorteks tüpünde ayrı ayrı kullanıldığında, soğuk çıkıştaki akışkan sıcaklığının havaya göre daha da soğuk olacağı düşünülmektedir Ayrıca oksijen ve karbondioksit gazı eşit miktara karıştırılarak vorteks tüpünde kullanıldığında soğuk çıkış tarafındaki sıcaklık en düşük sıcaklık değerine ulaşacaktır Hava, oksijen, karbondioksit, azot, argon ve karşım gazının vorteks tüpüne giriş basıncı arttırıldığında sıcak çıkış ve soğuk çıkış sıcaklıklarının farklarının da artacaktır 353

VKırmacı 5 Kaynaklar 1 Özkul N, Uygulamalı Soğutma Tekniği, Makina Mühendisleri Odası, Yayın No:115, Ankara, s 24-25, (1999) 2 Yılmaz M, Çomaklı Ö, Kaya M, Karslı S, Vorteks Tüpler: 1-Teknolojik Gelişim, Mühendis ve Makine, 47, 554, s 42-51, (2006) 3 Althouse A D, Turnquist C H, Bracciano A F, Modern Refrigeration and Air Conditioning, The Goodheart-Willcox Company Inc, South Holland, pp 633, 1979 4 Balmer R, Pressure Driven Ranque-Hilsch Temperature Seperation in Liquids, Journal of Fluids Engineering-Trans of Asme, 110, 2, pp161-164, (1988) 5 Özgür A, E, Selbaş R, Üçgül İ, Vorteks Tüpler İle Soğutma Uygulamaları, V Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi ve Sergisi, 387-397, 2001 6 Özgür A E, Vorteks Tüplerin Çalışma Kriterlerine Etki Eden Faktörlerin ve Endüstrideki Kullanım Alanlarının Tespiti, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bil Enst, Isparta, s 70, (2001) 7 Usta, H, Kırmacı V, Dincer K, Vorteks Tüpünde Akışkan Olarak Kullanılan Hava, Oksijen ve Karbondioksitin Soğutma-Isıtma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi, Teknoloji, 8, 4, s 311-319, (2005) 8 Fröhlıngsdorf W, Unger H, Numerical Investigations of Compressible Flow and the Eneryg Seperation in the Ranque-Hilsch Vortex Tube int International Journal of Heat and Mass Transfer, 42, pp 415-422, (1999) 9 Cockerill T, The Ranque-Hilsch vortex Tube, Ph D Thesis, Cambridge University Engineering Department, Susderland, pp 243, (1995) 10 Usta, H, Kırmacı V, Dincer K, Vorteks Tüpünde Akışkan Olarak Kullanılan Hava İle Azot Gazının Soğutma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi, BAÜ Fen Bil Enst Dergisi, 6, 2, s 67-76, (2004) 11 Hajdık B, Lorey M, Steınle J, Thomas K, Vortex Tube can Increase Liquid Hydrocarbon Recovery at Plant Inlet Oil-Journal, pp76-83, (1997) 12 Stephan K, Lin S, Durst M, Huang F, Seher D, An Investigation of Energy Separation In A Vortex Tube, Journal of Heat Mass Transfer, 26, 3, s 344-348, (1983) 354