DUMAN EGZOZ VE BASINÇLANDIRMA SİSTEM ÇÖZÜMLERİ
Bilirsiniz ki, hayatta her şey teşvik ile olur. Bugün kendi mallarınıza göstereceğiniz rağbet, yerli mallarının günden güne daha nezih ve daha ucuz olmasını temin edecektir Kendine dayanan millet, hayat hakkını kazanmıştır. Türkiye, Türk eliyle Türk ekonomisinin gelişmesi ile yükselir. Türk malı alınız, Türk malı kullanınız; Türk parası Türk toprağında kalsın. M. K. Atatürk
DUMAN EGZOZ VE BASINÇLANDIRMA SİSTEM ÇÖZÜMLERİ
O T O M A S YO N İÇİNDEKİLER sayfa AIRONN: Dinamik Hava Yönetimi 5 Kapalı Otopark Havalandırmasında Jet Fanlı Sistemler 55 Sistem Bileşenleri 79 Proje Yönetim Süreci 89 Basınçlandırma Sistemleri 101 Jet Fanlar 117 J-Smart 121 Aksiyal Fanlar 125 Fan Seçim Eğrileri 141 Testler ve Sertifikasyon 163 Referanslar 171 J E T FA N I I L L A K U Y G U S L A M A I
1Aironn: Dinamik Hava Yönetimi
6
Aironn, havalandırma endüstrisi içinde üretici olmak, üretici kimliğini fan konusuna odaklı bir ihtisas kuruluşu olarak konumlandırmak amacıyla faaliyetlerine başladı. Öncelikli ürün grubu olan yangın, duman, basınçlandırma fanları ve jet fanlar üreten Aironn, önce Ar-Ge departmanını kurarak yola çıktı. Ar-Ge yi evrensel bir kültür olarak ele aldı, rekabet gücünü inovasyonla güçlendirdi. Uluslararası akredite yangın dayanım test laboratuvarına sahip organizasyon Applus tarafından test edilen Aironn ürünlerinin 300 C ye 2 saat dayanımı belgelenmiştir. Aironn Aksiyal Fan ve Jet Fan grupları EN 12101-3 CE sertifikasına da sahiptir. Ar-Ge departmanı, Yanma Grubu ve Fan Tasarım Grubu olarak konuya özel iki çalışma grubuna ayrılmaktadır. Fan Tasarım Grubunun CFD (Computational Fluid Dynamics: Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) çalışmaları ile kendine özgü fan kanadı tasarımları Aironn bünyesinde yapılmaktadır. Standartlara göre Aironn bünyesinde tasarlanan fan test tünelleri aracılığıyla, 2011 yılı başlangıcında kurulan Aironn Test Laboratuvarı, ürün gamındaki aksiyal fan, hücreli fan ve jet fanların deneysel olarak performans doğrulamalarını gerçekleştirmek için faaliyet göstermektedir. Test tünellerinin yerleşim ve tasarımı planlanırken kurulum, ölçümler esnasında kanal dışı -ortam- akışlarından etkilenme mertebesi öngörülerek gerçekleştirilmiştir. 7
8
Lisans ve yüksek lisans düzeyinde uçak mühendisliği ve makine mühendisliği disiplinlerinde, deneysel aerodinamik alanında deneyimli uzman mühendisler tarafından gerçekleştirilen fan performans ölçüm değerlerinin, doğrulanan sayısal performans değerleri ile uyuştuğu düzenli olarak kontrol edilmektedir. Geliştirilmesine devam edilen test laboratuvarında yakın gelecekte optik yöntemlere dayanan Yangın-Fan Etkileşimi ve Analizi Laboratuvarı bölümü de yer alacaktır. Aironn, kapalı otoparklarda jet fan sisteminin duman tahliye şaftı ve taze hava şaftında çalışacak aksiyal fanların yangın anındaki akışa gerçek etkisini CFD aracılığıyla analiz etmekte, çözüm önerileri getirmektedir. Aironn, kurduğu sistemlerin otomasyon uygulamalarını da gerçekleştirmektedir. Özellikle jetfan otomasyonu için geliştirilen J-Smart, inovatif bir uygulamadır. J-Smart öncelikle yatırım maliyetlerine yansıyan önemli bir avantajı beraberinde getirmektedir. Daha az kablolama ve malzeme gerektirdiğinden, malzeme ve kablolama maliyetlerinde %50 tasarruf sağlamaktadır. Jet fanı ihtiyaç doğrultusunda 0-100 arası istenen devirde çalıştırabilmektedir. Motorlar ilk kalkışlarında, rutin çalışma koşullarına oranla 7-8 kat daha fazla güç kullanır. J-Smart sisteminde ise demeraj akımı %80 oranında daha düşüktür. 0-100 arası devirde çalışabilmesi ve demeraj akımının düşüklüğü ile enerji tüketiminde %30-%50 oranında tasarruf sağlanmaktadır. Motor yumuşak kalkışlı olduğu için mekanik aksam zorlanmamakta, sistem ömrü uzamaktadır. Motor, daha sessiz çalışmaktadır. J-Smart sistemi daha fazla veri sunabildiği için daha çok yönlü, daha sağlıklı sistem kontrolü olanağı sunmaktadır. Aironn, müşteri memnuniyetini mümkün olabilecek en üst seviyede tutabilmek için profesyonel mühendis kadrosuna yatırım yapmaktadır. Gelişmiş üretim olanaklarına sahip olmanın getirdiği avantajla müşteri taleplerine hızlı yanıt vermekte, esnek çözümler sunabilmektedir. Yatırımcının, mekanik proje ofisinin, uygulama firmasının, kontrol firmasının beklentilerine hızlı yanıt verebilen ve gerektiğinde çözüm ortağı olabilen Aironn, satış sonrası hizmetleriyle de müşteri odaklılık anlayışını kanıtlamaktadır. 9
10 Ar-Ge yatırımı yapan yerli bir üretici olmakla gurur duyuyoruz
A ironn anlayışında üretiminin temel prensibi Ar-Ge, verimlilik, belgelendirme, teknolojik ve bilimsel gelişmeleri yakından takip etmektir. CFD (Computational Fluid Dynamics: Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) çalışmalarımızda Ansys CFX ve CFDesign olmak üzere iki adet CFD kodu kullanmaktayız. CFD kodları sayesinde artık üretmekte olduğumuz Aironn markalı aksiyal duman egzoz ve jet fanlarının kapalı mekan yangınlarında dumanı tahliye etmek amacıyla gerçek davranışının tüm ortam olarak akış sistemiyle olan gerçek etkileşiminin cevabını verebilmekteyiz. Aksiyal fan ve jet fan yerleşim ve kapasite belirleme çalışması, firmamız bünyesinde artık CFD aracılığıyla nümerik olarak da çözülerek müşterilerimize gereken nesnel cevabı verecek durumdadır. Aironn, CFD kodları ile aynı zamanda kendine özgü fan kanadı tasarımlarını da kendi bünyesinde yapmaktadır. Aironn un otoparklarda yangın anı duman tahliye sistemlerini uygulayarak jet fan sistemini ve duman tahliye şaftı ve taze hava şaftında çalışacak aksiyal fanların akışa gerçek etkisini CFD aracılığıyla çözdüğü bir çok otopark projesi vardır. Hesaplama kısıtları ve piyasanın hızlı çözüm arayışına en doğru ve hızlı cevabı vermek için her geçen gün deneyimine deneyim katmakta olan firmamız için Ar-Ge konusu birincil önem taşımaktadır. Aironn bünyesindeki Ar-Ge departmanı Yanma Grubu ile Fan Tasarım Grubu olarak konuya özel çalışma gruplarına ayrılmıştır. Yanma grubunun gelecek Ar-Ge hedefleri arasında, otoparklarda ve kapalı mekanlarda yangın söndürme sisteminin çalışmaması halinde mekan geometrisinin ve taze hava emiş fenomeninin yangını hangi durumlarda besleyip hangi durumlarda zayıflattığına dair analizler yapmak ve nümerik yöntemler üzerine çalışmak vardır. Fan tasarımı ise firma olarak özellikle üzerinde hassasiyetle durduğumuz bir konudur. Aironn olarak kendimize rehber edindiğimiz sloganlardan biri Bir tesisat borusunu eğri çekmekle düz çekmek arasında zaman ve maliyet farkı yoktur. Bu cümle bazıları için basit algılanabilecek olsa da aslında fan tasarımı konumuz ile çok büyük oranda ilişkilidir. Aksiyal tip duman egzoz fanlarımızın ve jet fanların akış özelliklerini her geçen gün iyileştirmek amacıyla ve müşterilerimizin istediği çalışma şartlarında işlev görecek bir fan tasarlamak demek, o fanın kanatlarının da her gün iyileştirilmesi anlamına gelmektedir. 11
Aironn anlayışında üretimin temel prensibi Ar-Ge, verimlilik, teknolojik ve bilimsel gelişmeleri takip etmek ve bunları uygulamaktır. Aironn Ar-Ge ve Tasarım Ekibi ürettiği fanlardaki tüm ekipmanlar için aşağıdaki örnekteki çalışmayı yapmaktadır: EKSENELFANLARDA SAC GÖVDE TASARIMI VE YÜKLEME DURUMUNA GÖRE SAC PARÇALARDA OLUŞAN GERİLMELERİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ ÖZET Bu çalışmada havalandırma sistemlerinde kullanılan eksenel fanların farklı sac gövde tasarımı, farklı sac kalınlığı ve farklı yükleme durumları altında taşıyıcı sac parçalarda meydana gelen gerilme ve stres durumları, sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Çalışmada 3 farklı gövde tipi ele alınmış ve bu gövde tiplerinde farklı sac kalınlıkları kullanılarak, fan ekseninin yer düzlemine paralel ve dik çalışma konumlarına göre konstrüksiyonu oluşturan sac parçaların statik yükleme altındaki durumları incelenmiştir. Ele alınan fanın iç çapı 1250 mm olarak seçilmiş, motor olarak 45 kw, 300 C/2H sıcaklık dayanımı olan duman egzoz motoru ve fan pervanesi olarak 9 kanatlı fan göbeği kullanılmıştır. Bilgisayar ortamında modelleme için Solidworks programı kullanılmış, sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplamada ise ANSYS v14 Mechanical programı kullanılmıştır. Çalışmada; motoru ve fan göbeğini taşıyan sac parçalarda farklı büküm açısı, farklı büküm sayısı ve farklı sac kalınlıkları denenerek farklı gerilme ve stres değerlerine ulaşılmıştır. Farklı konstrüksiyon yapılarının ve farklı sac kalınlıklarının yükleme şekline uygunluğu yapılan analizlerle ortaya konmuştur. GİRİŞ Fanlar hava ve benzeri gazları basınçlandırarak belirli bir akış yolu içinde hareket etmesini sağlayan turbo makinelerdir. FanIarın tahrik sistemlerinde genellikle elektrik motoru Şekil 1 - Eksenel fanlarda motor ve pervanenin görünüşü 12
kullanılmaktadır. Yapı olarak fanlar; pervane, motor ve gövde kısımlarından oluşurlar. Pervane ve motor gövde içinde sac parçalar ile montajlanarak konumlanmaktadır. Bir başka deyişle gövde; motor ve pervaneye yardımcı sac parçalar ile taşıyıcılık yapmaktadır. Sac parçalar farklı kalınlıklarda, farklı şekilde bükümlerde ve farklı tasarımlarda olabilmektedir. Sac parçalar birbirine kaynak ve/veya civata somun bağlantısı ile birleştirilmekte ve fan gövdesini oluşturmaktadır. Ele alınan ve bilgisayarda modellenen fan için 1 adet silindir yapıda dış gövde, 2 adet yatay zemin montaj ayakları, 2 adet motor destek ayağı ve 1 adet motor taşıyıcı kaide kullanılmıştır. Şekil 2 - Eksenel fanın bilgisayarda modellenmiş görüntüsü MODELLEME Analizleri yapılan fan gövdelerinde 3 farklı tip fan gövdesi modellenmiştir. Silindir dış gövde, yatay montaj ayakları ve motor destek ayağı parçaları için sac kalınlığı 4 mm olarak belirlenmiş olup, motor taşıyıcı kaide için 4 mm ve 5 mm olmak üzere 2 farklı sac kalınlığı denenmiştir. Motor destek ayağı parçası için ilave bükümler ve farklı büküm açıları kullanılmıştır. Modellenen fan gövdeleri şu şekildedir; Şekil 3 - Tip 1 fan gövdesi için Motor destek ayakları büküm açıları gövde yapısı 13
Şekil 4 - Tip 2 fan gövdesi için Motor destek ayağındaki ilave bükümler Şekil 5 - Tip 3 fan gövdesi ve Motor destek ayağı büküm açıları Motor taşıyıcı kaide çizimi üzerine motor ayağına ait izdüşüm yansıtılmış ve analizde kuvvetin uygulanacağı yüzey oluşturulmuştur. Şekil 6 - Motor taşıyıcı kaide üzerinde motor ayağına ait izdüşümün görüntüsü 14
SolidWorks programı kullanılarak tasarımı ve modellenmesi yapılan fan gövdeleri daha sonra farklı kaydet seçeneği ile.sldprt formatında kaydedilmiştir. Kaydedilen yeni dosya tekrar programa çağrılarak katı gövdeler silinmiş ve yüzey gövdeler elde edilmiştir. Şekil 7 - Çizim üzerinde katı gövdeler silinerek yüzey gövdeler elde edilmiştir. Şekil 8 - Fan sac parçalarına ait yüzey gövdeler Elde edilen yüzey gövdeler daha sonra yine.step formatında kaydedilmiştir. ANALİZ Sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplamada ANSYS Static Structural modülü kullanılmıştır. Program kullanıcı arayüzü olan Workbench penceresi içerisine Static Structural penceresi 15
açılmış ve.step formatında kaydedilen 3 boyutlu çizim modelleri import seçeneği kullanılarak çalışma sayfasına tanıtılmıştır. Şekil 9 - ANSYS Workbench kullanıcı arayüzü ve StaticStructural modülleri ekran görüntüsü Fan için imalat aşamasına galvaniz sac kullanıldığından analiz için engineering data sekmesinden parçaların materyal özellikleri structural steel olarak seçilmiştir. Şekil 10 - Malzeme özelliklerinin tanıtıldığı engineering data sekmesi ve malzeme özellikleri 16
Malzeme özellikleri tanıtılan çalışma analiz dosyası program penceresi açılarak yüzey çizimlere ait sac kalınlık özellikleri atanmıştır. Şekil 11 - Sac kalınlıkları her parça için ayrı ayrı belirtilmiştir. Sac parçalar birbirlerine civata - somun bağlantı şekli ile birleştirileceğinden bağlantı yapılacak olan sac parça üzerindeki delikler kendi içinde gruplandırılmıştır. Gruplandırma için Named Selection seçeneği kullanılmıştır. Şekil 12 - Civata bağlantısı yapılacak olan deliklerin kendi içinde gruplandırılması 17
Birbirine temas eden yüzeyler için Frictionless contact tipi seçilmiştir. Yüzeyler birbirinden ayrık olduğundan temas tipinin uygulanabilmesi için Pinball radius seçeneği kullanılmıştır. Şekil 13 - Temas şeklinin belirlenmesi ve Pinball radius seçeneğinin kullanılması Civata - somun bağlantısı için kendi içinde gruplandırılan delik kenarlarına Bonded temas tipi uygulanmıştır. Deliklerin bulunduğu yüzeyler arası açık olduğundan Pinball radius seçeneği kullanılarak temas kenarlarının birbirlerini tanıması sağlanmıştır. Şekil 14 - Civata bağlantı temas tipi 18
Fan sac gövde modeli için gerekli temaslar tanımlandıktan sonra probleme sınır koşulları girilmiştir. Fanın eksenel yönde yatay çalışma şekli için yatay montaj ayağı parçası alt yüzeyine fixed support sınır koşulu tanımlanarak parça uzayda sabitlenmiştir. Motor ve pervane ağırlığı P = 290 kg olarak kabul edilmiş ve ağırlık merkezi Solidworks programında hesaplanmıştır. Şekil 15 - Motor ve pervanenin ağırlık merkezi koordinatlarının Solidworks ile hesaplanması Ağırlık merkezi koordinatları şu şekildedir: X= 0,14 mm Y= 2,29 mm Z = -113,08 mm Ağırlık merkezi koordinatları silindir sac gövde çap merkezini referans almıştır. Motor ve pervane için kuvvet tanımında Remote force seçeneği kullanılarak 2900N kuvvet ve kuvvet uygulama merkezi olarak motor - pervane ikilisinin ağırlık merkezi koordinatları girilmiştir. Kuvvet uygulama yüzeyi olarak motor ayağı izdüşüm yüzeyi seçilmiştir. Şekil 16 - Fan gövdesi üzerinde sınır koşulları ve yüklerin tanımlanması 19
Analiz için gerekli sınır koşulları tanımlandıktan sonra sonlu elemanlar metodu ile hesaplama için ağ yapısı (mesh) oluşturma işlemine geçilmiştir. Ağ yapısı oluşturulduktan sonraki mesh kalitesi aşağıdaki gibidir; Şekil 17 - Mesh işlemi sonrası sac parçaların görünümü ve Orthogonal Quality Şekil 18 - Mesh işlemi sonrası Aspect ratio Şekil 19 - Mesh işlemi sonrası Skewness dağılımı 20
Şekil 20 - Mesh sonrası Element Quality Şekil 21 - Mesh işlemi sonrası Fan Gövdesi genel görünümü Şekil 22 - Mesh işlemi sonrası Motor taşıyıcı kaide Mesh işlemi tamamlandıktan sonra Solve sekmesini kullanarak sınır koşulları ve yüklerin tanımlanmış olduğu problem çözdürülmüştür. Mesh atma işlemi ve sınır koşulları tanımı her gövde tipi ve yükleme durumu için yeniden oluşturulmuştur. 21
SONUÇLARIN KARŞILAŞTIRILMASI 1) Yatay Yükleme Durumunda Fan Gövdesindeki Gerilmeler Yatay yükleme durumu için 4 farklı analiz yapılmıştır. Yapılan analizlerde kullanılan fan gövde tipleri ve parçalardaki sac kalınlıkları şu şekildedir; 1. Analiz Fan Gövdesi: Tip-1 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide sac kalınlığı : 4 mm 2. Analiz Fan Gövdesi: Tip-1 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide sac kalınlığı : 5 mm 3. Analiz Fan Gövdesi: Tip-2 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide sac kalınlığı : 4 mm 4. Analiz Fan Gövdesi: Tip-3 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide sac kalınlığı : 4 mm Fan gövdeleri üzerindeki toplam yer değiştirmeler (Total deformation) Şekil 23 - Analiz 1 Fan gövdesi yatay yükleme için toplam deformasyon durumu 22
Şekil 24 - Analiz 2 Fan gövdesi yatay yükleme için toplam deformasyon durumu Şekil 25 - Analiz 3 Fan gövdesi yatay yükleme için toplam deformasyon durumu Şekil 26 - Analiz 4 Fan gövdesi yatay yükleme için toplam deformasyon durumu 23
Fan gövdelerinin yatay yükleme durumları altında motor taşıyıcı kaide üzerinde defromasyonları daha fazla olduğu görülmüştür. Yapılan 4 farklı analizde yatay yükleme durumu için toplam deformasyon değerleri şu şekildedir; 1. Analiz: 1,61 mm 2. Analiz: 0,87 mm 3. Analiz: 1,56 mm 4. Analiz: 1,55 mm Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler (Equivalent Stress) Şekil 27 - Analiz 1 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler Şekil 28 - Analiz 2 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilemeler 24
Şekil 29 - Analiz 3 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler Şekil 30 - Analiz 4 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler Şekil 27, 28, 29 ve 30 dan anlaşılacağı üzere gerilmelerin motor taşıyıcı kaide ve motor destek ayakları üzerinde yoğunlaştığı görülmektedir. Yapılan 4 farklı analizde sac parçalarda oluşan maksimum eşdeğer gerilme değerleri şu şekildedir; 1. Analiz: 188,08 Mpa 2. Analiz: 150,12 Mpa 3. Analiz: 128,98 Mpa 4. Analiz: 171,36 Mpa 25
Fan gövdeleri üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet faktörü dağılımları Şekil 31 - Analiz 1 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları Şekil 32 - Analiz 2 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları Şekil 33 - Analiz 3 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları 26
Şekil 34 - Analiz 4 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları Fan gövdeleri yatay yükleme durumu için yapılan analizlerde ortaya çıkan eşdeğer gerilme minimum güvenlik katsayıları şu şekildedir; 1. Analiz: 1,32 2. Analiz: 1,66 3. Analiz: 1,93 4. Analiz: 1,45 Fan gövdeleri üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet faktörü dağılımları Şekil 35 - Analiz 1 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları 27
Şekil 36 - Analiz 2 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları Şekil 37 - Analiz 3 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları Şekil 38 - Analiz 4 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları Fan gövdeleri yatay yükleme durumu için yapılan analizlerde ortaya çıkan çekme gerilmeleri minimum güvenlik katsayıları şu şekildedir; 1. Analiz: 1,21 2. Analiz: 1,47 3. Analiz: 1,82 4. Analiz: 1,44 28
Motor taşıyıcı kaidelerin yatay yükleme durumunda parça üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları dağılımları Şekil 39 - Analiz 1 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 40 - Analiz 2 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları 29
Şekil 41 - Analiz 3 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 42 - Analiz 4 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 39, 40, 41 ve 42 den motor taşıyıcı kaide üzerindeki gerilmelerin motor civata bağlantı delikleri etrafında yoğunlaştığı görülmektedir. Parçalar üzerindeki bölgesel gerilme ve deformasyonlar renk dağılımı ile gösterilmiştir. 30
Motor destek ayağı üzerindeki deformasyon, gerilme ve emniyet katsayısı dağılımları Şekil 43 - Analiz 1 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 44 - Analiz 2 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları 31
Şekil 45 - Analiz 3 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 46 - Analiz 4 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon gerilme ve emniyet katsayıları Yatay yükleme durumu için yapılan farklı analizlerde güvenlik faktörünün 1 in üzerinde olduğu görülmüştür. Minimum deformasyon değerinin 2. analizde olduğu, maksimum güvenlik katsayısının 3. analizde olduğu görülmüştür. 32
1) Dikey Yükleme Durumunda Fan Gövdesindeki Gerilmeler Dikey yükleme durumu için 7 farklı analiz yapılmıştır. Yapılan analizlerde kullanılan fan gövde tipleri ve parçalardaki sac kalınlıkları şu şekildedir; 1. Analiz Fan Gövdesi: Tip-1 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide : 4 mm 2. Analiz Fan Gövdesi: Tip-1 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm (motor bağlantı delik saıysı azaltıldı) Motor taşıyıcı kaide : 4 mm 3. Analiz Fan Gövdesi: Tip-1 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide : 5 mm 4. Analiz Fan Gövdesi: Tip-2 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide : 4 mm 5. Analiz Fan Gövdesi: Tip-2 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm (bükümler kaynaklandı) Motor taşıyıcı kaide : 4 mm 6. Analiz Fan Gövdesi: Tip-2 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide : 5 mm (bükümler kaynaklandı) 7. Analiz Fan Gövdesi: Tip-3 Yatay zemin montaj ayağı sac kalınlığı : 4 mm Silindir sac gövde sac kalınlığı : 4 mm Motor destek ayağı sac kalınlığı : 4 mm Motor taşıyıcı kaide : 4 mm 33
Şekil 47 - Analiz 1 Fan gövdesi dikey yükleme için toplam deformasyon durumu Şekil 48 - Analiz 2 Fan gövdesi dikey yükleme için toplam deformasyon durumu Şekil 49 - Analiz 3 Fan gövdesi dikey yükleme için toplam deformasyon durumu 34
Şekil 50 - Analiz 4 Fan gövdesi dikey yükleme için toplam deformasyon durumu Şekil 51 - Analiz 5 Fan gövdesi dikey yükleme için toplam deformasyon durumu Şekil 52 - Analiz 6 Fan gövdesi dikey yükleme için toplam deformasyon durumu 35
Şekil 53 - Analiz 7 Fan gövdesi dikey yükleme için toplam deformasyon durumu Fan gövdelerinin dikey yükleme durumları altında motor destek ayağı parçasının, yükün oluşturduğu moment etkisinden dolayı burulmaya zorlandığı görülmüştür. Yapılan 7 farklı analizde dikey yükleme durumu için toplam deformasyon değerleri şu şekildedir; 1. Analiz: 1,33 mm 2. Analiz: 1,33 mm 3. Analiz: 1,18 mm 4. Analiz: 1,33 mm 5. Analiz: 1,19 mm 6. Analiz: 1,01 mm 7. Analiz: 1,51 mm 36
Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler (Equivalent Stress); Şekil 54 - Analiz 1 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler Şekil 55 - Analiz 2 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler Şekil 56 - Analiz 3 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler 37
Şekil 57 - Analiz 4 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler Şekil 58- Analiz 5 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler Şekil 59 - Analiz 6 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler 38
Şekil 60 - Analiz 7 Sac parçalar üzerinde oluşan eşdeğer gerilmeler Şekil 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 tan anlaşılacağı üzere gerilmelerin motor taşıyıcı kaide ve motor destek ayakları üzerinde yoğunlaştığı görülmektedir. Yapılan 7 farklı analizde sac parçalarda oluşan maksimum eşdeğer gerilme değerleri şu şekildedir; 1. Analiz: 718,19 Mpa 2. Analiz: 294,97 Mpa 3. Analiz: 294,98 Mpa 4. Analiz: 245,48 Mpa 5. Analiz: 252,43 Mpa 6. Analiz: 254,42 Mpa 7. Analiz: 721,95 Mpa Dikey yükleme durumunda eşdeğer gerilmelerin 1. ve 7. analizde en yüksek değere ulaştığı görülmüştür. Fan gövdeleri üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet faktörü dağılımları Şekil 61 - Analiz 1 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları 39
Şekil 62 - Analiz 2 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları Şekil 63 - Analiz 3 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları Şekil 64 - Analiz 4 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları 40
Şekil 65 - Analiz 5 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları Şekil 66 - Analiz 6 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları 41
Şekil 67 - Analiz 7 Fan gövdesi üzerinde oluşan eşdeğer gerilme emniyet katsayıları Fan gövdeleri dikey yükleme durumu için yapılan analizlerde ortaya çıkan eşdeğer gerilme minimum güvenlik katsayıları şu şekildedir; 1. Analiz: 0,34 2. Analiz: 0,84 3. Analiz: 0,84 4. Analiz: 1,01 5. Analiz: 0,99 6. Analiz: 0,98 7. Analiz: 0,34 Fan gövdeleri üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet faktörü dağılımları Şekil-68- Analiz-1 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları 42
Şekil 69 - Analiz 2 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları Şekil 70 - Analiz 3 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları Şekil 71 - Analiz 4 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları 43
Şekil 72 - Analiz 5 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları Şekil 73 - Analiz 6 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları 44
Şekil 74 - Analiz 7 Fan gövdesi üzerinde oluşan çekme gerilmeleri emniyet katsayıları Fan gövdeleri dikey yükleme durumu için yapılan analizlerde ortaya çıkan çekme gerilmeleri minimum güvenlik katsayıları şu şekildedir; 1. Analiz: 0,35 2. Analiz: 0,79 3. Analiz: 0,79 4. Analiz: 0,91 5. Analiz: 0,88 6. Analiz: 0,87 7. Analiz: 0,35 Çekme gerilmelerinin motor destek ayağı büküm kenarlarında yoğunlaştığı görülmüştür. Motor taşıyıcı kaidelerin dikey yükleme durumunda parça üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları dağılımları Şekil 75 - Analiz 1 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları 45
Şekil 76 - Analiz 2 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 77 - Analiz 3 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları 46
Şekil 78 - Analiz 4 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayılarıı Şekil 79 - Analiz 5 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları 47
Şekil 80 - Analiz 6 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 81- Analiz 7 Motor taşıyıcı kaide üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 75, 76, 77, 78, 79, 80 ve 81 den motor taşıyıcı kaide üzerindeki gerilmelerin motor civata bağlantı delikleri etrafında yoğunlaştığı görülmektedir. Parçalar üzerindeki bölgesel gerilme ve deformasyonlar renk dağılımı ile gösterilmiştir. 48
Motor destek ayağı üzerindeki deformasyon, gerilme ve emniyet katsayısı dağılımları Şekil 82 - Analiz 1 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 83 - Analiz 2 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları 49
Şekil 84 - Analiz 3 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 85 - Analiz 4 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları 50
Şekil 86 - Analiz 5 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Şekil 87 - Analiz 6 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları 51
Şekil 88 - Analiz 7 Motor destek ayağı üzerinde oluşan deformasyon, gerilme ve emniyet katsayıları Dikey yükleme durumu için yapılan farklı analizlerde güvenlik faktörünün 4. Analizde 1 in üzerinde olduğu görülmüştür. Minimum deformasyon değerinin 6. analizde olduğu görülmüştür. SONUÇ Eksenel fanlar için bilgisayar ortamında modellenen 3 farklı fan gövde tipinde, farklı sac kalınlıkları ve farklı yükleme durumlarına göre sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan statik analizler sonucunda Tip-2 fan gövdesinin yatay ve dikey yükleme koşullarına daha uygun olduğu görülmüştür. Yatay yükleme durumu için 4 mm kalınlıklı motor taşıyıcı kaide yeterli iken, dikey yükleme durumunda 5 mm kalınlıklı motor taşıyıcı kaide daha az deformasyona uğramıştır. 52
Fan Test Laboratuvarımız Sayısal yöntemler kullanılarak hesaplanan aksiyal fan performans eğrilerimizin ve motor güç eğrilerimizin deneysel olarak da doğrulandığını bilmek hem kendi içimizde hem de dışa yönelik olarak firmamız açısından önemli bir gurur kaynağıdır. Test tünellerimizin yerleşim ve tasarımını planlarken, ölçümler esnasında kanal dışı -ortam- akışlarından da etkilenme mertebesini öngörerek kurulumlar gerçekleştirilmiştir. Lisans ve yüksek lisans aşamasında uçak mühendisliği ve makine mühendisliği disiplinlerinde deneysel aerodinamik konusunda çalışmış uzman mühendislerimiz tarafından gerçekleştirilen fan performans ölçüm değerlerinin, doğrulanan sayısal performans değerleri ile uyuştuğu görülmüştür. 53
2Jet Fanlı Sistemler
1 Kapalı Otopark Havalandırmasında Jet Fanlı Sistemler Kapalı otoparklar için tasarlanan havalandırma sistemleri iki temel ihtiyaçtan yola çıkılarak planlanır. Birincisi günlük işletmede insan sağlığının korunmasına yönelik olarak otoparklarda hareket eden araçların ürettiği aşağıdaki bileşenlerin tahliyesi, ikincisi acil yangın durumunda insanların kaçışına, itfaiye personelinin yangına müdahalesine yardımcı olmak ve yüksek sıcaklıktan kaynaklı maddi hasarı azaltmak için tasarlanır. EGZOZ GAZLARI Azotdioksit NO 2 Karbonmonoksit CO Benzen C 6 H 6 Benapyrene BaP Sülfürdioksit SO 2 Kurşun Pb Kurum C Ozon O 3 CO ETKİSİ CO Konsantrasyonu (PPM) Etkisi 1500 15 dakika sonra baş ağrısı, 30 dakika sonra kendinden geçme, 60 dakika sonra hayatını kaybetme 2000 10 dakika sonra baş ağrısı, 20 dakika sonra kendinden geçme, 60 dakika sonra hayatını kaybetme 3000 En çok 5 dakika güvenli, 10 dakika sonra kendinden geçme 6000 Çok kısa sürede baş ağrısı ve baş dönmesi, 10-15 dakikada hayatını kaybetme. İzin verilen en fazla CO konsantrasyonu Dünya Sağlık Örgütü (WHO 1987) CO limiti 8 saat için 25 ppm 1 saat için 75 ppm 56
OTOPARK CO KONTROLÜ Almanya CO havalandırması 12 16 m 3 /h-m 2 istenir. Bu 4-5 hava değişimine tekabül eder. (Garagenveordnungen Der Länder) İngiltere Mekanik havalandırma da normal zamanlar için saatte 6 hava değişimi. Egzoz noktalarının % 50 tavan ve % 50 zemin seviyesine yakın noktalardan olmalıdır. (Approved document B, Fire Safety, B3 section 11.6) ABD ASHRAE 13.3 m 3 /h- m 2 (3.7 l/s-m 2 ) NFPA 18 m 3 /h- m 2 (5 l/s-m 2 ) OTOPARK CO HAVALANDIRMASI Hava Değişimi m 3 /h-m 3 Birim yüzey fan kapasitesi m 3 /h-m 2 Almanya 4.0-5.0 12.0-16.0 İngiltere 6.0 18.0 ABD ASHRAE 4.4 13.3 NFPA 6.0 18.0 OTOPARK DUMAN KONTROLÜ Dumanın Temizliği Dumanın Tahliyesi Duman Kontrolü Yangın söndürüldükten sonra, dumanın daha seri bir şekilde boşaltılmasını sağlamak amacı ile havalandırma gerçekleştirerek, itfaiye görevlilerine yardımcı olmak Yangın süresince duman yoğunluğunun ve sıcaklığın azaltılmasına yardımcı olmak için yapılır. Duman tahliye sistemi, bir otoparkın herhangi bir bölümünü dumandan arındırılmış olarak tutmak, ya da insanların tahliyesine yardımcı olmak amacını taşımaz. İtfaiye birimlerine yangının yerinin tespit edilebilmesinin sağlanması Yangının kontrolünün daha seri olarak sağlanması Gerekli arama ve kurtarma çalışmalarının yerine getirilebilmesi EGZOZ EGZOZ EGZOZ ÜFLEME EGZOZ ÜFLEME 57