KOMPOZİT MALZEMELERİN TERMAL ANALİZİ

Benzer belgeler
T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

LAZER FLAŞ YÖNTEMİNİ KULLANARAK MALZEMELERİN ISI İLETİM KATSAYISININ DENEYSEL OLARAK TAYİN EDİLMESİ VE ÖRNEK BİR UYGULAMA

DUVARMATĠK 1150 MODÜLER DUVAR PANELĠNĠN ISI ĠLETĠM KATSAYISININ VE SES ĠLETĠM KAYBININ TAYĠNĠ

±3 / ±3 TS EN 822 Kalınlık T mm ±2 TS EN 823

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÖĞRETİM YILI BİTİRME PROJESİ SUNUMU TERMOELEKTRİK ELEMANLARIN SAYISAL VE DENEYSEL ANALİZİ

DİYARBAKIR MERMER TOZ ARTIKLARININ TAŞ MASTİK ASFALT YAPIMINDA KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

ITP13103 Yapı Malzemeleri

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-1

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

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

ARAÇ KAPI SIZDIRMAZLIK PROFİLLERİNDE KULLANILAN MALZEMELERİN SES İLETİM KAYBININ MODELLENMESİ VE DENEYSEL OLARAK DOĞRULANMASI

HT-350 ISIL İLETKETLİK EĞİTİM SETİ DENEY FÖYLERİ

2009 MÜFREDATI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI SINIF: 1 DÖNEM: GÜZ. Ders Kodu Dersin Adı T P K ECTS Ders Tipi

1/26 KARBON-KARBON KOMPOZİTLERİ

Fabrika: Kütahya Org. San. Böl. 6.cad. No:15 / KÜTAHYA /TÜRKİYE Tel: / 79 Fax: info@viggroup.com.

ALUPAM A.Ş. ALUPAM İLERİ TEKNOLOJİK MALZEMELER A.Ş. BURSA-2013

Kompozit Malzemeler. Tanım:

SÜRÜKLEME DENEYİ TEORİ

1.Sınıf / Güz Dönemi

KARARLI HAL ISI İLETİMİ. Dr. Hülya ÇAKMAK Gıda Mühendisliği Bölümü

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

1.Sınıf / Güz Dönemi

1.Sınıf / Güz Dönemi

TEKNİK BİLGİ FÖYÜ EXTRÜDE POLİSTREN LEVHA. 600x1250 TR200 TS EN 1607 < 5 (2) CS(10/Y)100 TS EN 826

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

ORTAM SICAKLIĞI ALTI VEKRİYOJENİK UYGULAMALARI İÇİN ESNEK ENDÜSTRİYEL YALITIM

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

I. YARIYIL (1. SINIF GÜZ DÖNEMİ) 2012 %25 DERS PLANI. Ders Saati İle İlgili Komisyon Görüşü Uygun Uygun Değil

KLİMA SANTRAL KASETLERİNİN ISIL ÖZELLİKLERİ

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ

ÇATILARDA ISI YALITIMI. 1. Çatı Arası Kullanılan Kırma Çatılarda Mertek Seviyesinde Isı Yalıtımı

Kompozit Malzemeler. Tanım:

FİNAL ÖDEVİ (son güncelleme : saat: 14.00)

T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DÖKÜM TEKNOLOJİSİ (MMM 3007) DERSİ ÖDEVİ

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

Radyatör Arkalarına Yerleştirilen Yansıtıcı Yüzeylerin Radyatör Etkisi

T.C NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK ve MİMARLIK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DERS PLANI ,

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-2

1.Sınıf / Güz Dönemi

FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DERS PLANI 1. YARIYIL:

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

ANS KAMPÜSÜ İZOLASYONLU PPRC 80 PAKET BORU ALIMI TEKNİK ŞARTNAMESİ

R4 Çatı Paneli. Üretim Yeri. İstanbul

Isı transferi (taşınımı)

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 7

A) DENEY NO: HT B) DENEYİN ADI: Doğrusal Isı İletimi Deneyi

Hazırlık Sınıfı. 1.Sınıf / Güz Dönemi

Soğuk Çatılarda Çatı Arası Yalıtım Malzemesi Olarak Uçucu Kül ve Polistiren Köpük Katkılı Yapı Malzemesi Kullanılabilirliğinin Araştırılması

R3 Çatı Paneli. Üretim Yeri İskenderun. Uygulama Alanları

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

Master Panel 1000 R7 Çatı ve Cephe

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

Hazırlık Sınıfı. 1.Sınıf / Güz Dönemi

Binanın Özgül Isı Kaybı Hesaplama Çizelgesi

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

MAKİNE LABORATUVARI I ISI İLETİMİ DENEYİ

TEKNİK ŞARTNAME ÇOCUK OYUN GRUBU

Dr. Fatih AY. Tel:

KAYNAMALI ISI TRANSFERİ DENEYİ

YOĞUNLUK : minimum kg/m3. ISI İLETKENLİK : 0,028W/Mk SU EMME : % 0,1 SU BUHARI DİFÜZYON DİRENCİ : YANGIN SINIFI : B1 (TS 11989)

Kullanım Alanları. Depolama Koşulları

Hazırlık Sınıfı. 1.Sınıf / Güz Dönemi

Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi ISI TRANSFERİ

DENEYSAN EĞİTİM CİHAZLARI SANAYİ VE TİCARET LTD. ŞTİ.

KAYIT FORMU TEL : 0 (354) FAKS :. 0 (354) E-MAİL 1 : zbabayev@erciyes.edu.tr E-MAİL 2 :...

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ISI İLETİM KATSAYISININ BELİRLENMESİ DENEYİ

İÇİNDEKİLER

ISI ĠLETĠM KATSAYISININ TESPĠTĠ DENEY FÖYÜ

MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ SİPER PERLİTLİ YALITIM SIVASI ANALİZ RAPORU

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI LABORATUVARI ISI İLETİM KATSAYISININ TESPİTİ DENEY FÖYÜ

7. BÖLÜMLE İLGİLİ ÖRNEK SORULAR

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

DUVAR TEKNİKLERİ İÇİNDEKİLER

Mert KILINÇ, Göknur BAYRAM. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06531, ANKARA ÖZET

İZOLASYONLU CEPHE PANELİ

Omega Dış Cephe Sistemi. İskelesiz kuru duvar çözümü sunar. Düşük Karbon Salımı 19

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

Isı Yalıtım Projesini Yapanın ONAY

AQUAPANEL DIŞ CEPHE DUVAR GİYDİRME SİSTEMİ UYGULAMA ŞARTNAMESİ AQUAPANEL DIŞ CEPHE PLAKASI FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

KONUTLARDA VE SANAYİDE ISI YALITIMI İLE ENERJİ TASARRUFU - SU YALITIMI EĞİTİMİ VE GAP ÇALIŞTAYI

HT-350 TERMAL İLETKETLİK EĞİTİM SETİ DENEY FÖYLERİ

MTA GENEL MÜDÜRLÜĞÜ NE AİT İLK PATENT ÇİMENTOSUZ HAFİF YAPI MALZEMESİ ÜRETİM YÖNTEMİ


Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

SOĞUK HAVA KOŞULLARINDA BETON ÜRETİMİ VE UYGULAMASI

MAK 401 MAKİNA PROJE DERSİ KONULARI. Prof. Dr. Erdem KOÇ. Doç. Dr. Hakan ÖZCAN

Kullanım Alanları. Depolama Koşulları


Transkript:

T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KOMPOZİT MALZEMELERİN TERMAL ANALİZİ Bitirme Projesi Orkun Övez Nalçacı Projeyi Yöneten Yrd. Doç. Dr. Dilek Kumlutaş Haziran 2005 İzmir 54

TEŞEKKÜR Bu projenin, her aşamasında beni yönlendiren değerli hocam Yrd. Doç. Dr. Dilek Kumlutaş a teşekkür ederim. Çalışmamın başından beri bana yol gösteren ve destekleyen Ar. Gör. Haktan Karadeniz e bana ayırdığı değerli zamanı için teşekkür ederim. 55

ÖZET Genellikle yapısal özellikleri için kullanılan kompozit malzeme, iki yada daha fazla değişik malzemenin kombinasyonundan oluşur. Kompozitler matriks malzemeye bir veya daha çok destekleyici malzeme (elyaf yada partiküller gibi) ilavesiyle oluşturulan malzemeler olarak tanımlanırlar. Bu çalışmada, yüksek yoğunluklu polietilene (YYPE) değişik hacimsal oranlarda katılan alüminyum (Al) ve çinko (Zn) metal toz karışımlarının, tek tek ve birlikte karışımlarının kompozitin ısıl özelliklerine etkisi araştırıldı. Ayrıca değişik hacimsel konsantrasyonlar için ANSYS sonlu elemanlar paket programında üç boyutlu termal analiz yapıldı. Son olarak deneysel sonuçlarla nümerik sonuçlar karşılaştırıldı. 56

BÖLÜM 6 DENEYSEL ÇALIŞMA 6.1. Deneyde Kullanılan Malzemeler Bu çalışmada matriks malzeme olarak toz halindeki yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) kullanılmıştır. Katkı maddesi olarak değişik hacimsel oranlarda toz halinde Çinko (Zn) ve Alimünyum (Al) seçilmiştir. Numune hazırlanmasında kullanılan malzemelerin özellikleri aşağıda verilmiştir. Tablo 6.1 Deneysel malzemelerin özellikleri YYPE Zn Al Yogunluk (kg/m 3 ) 968 7133 2710 Isı iletim katsayısı (W/mK) 0.543 111.2 231 Elastisite Modülü (Gpa) 156.5 96.5 69 Poison Oranı 0.38 0.35 0.33 Isıl Genleşme katsayısı (1/ 0 C) 85x10-6 31.2x10-6 23.6x10-6 Özgül ısı (kj/kg.k) 2.2 0.3898 0.9 6.2. Numunenin Özellikleri Isı iletim katsayısını ölçen cihazımızın sınırlamalarına dayanarak numune boyutumuz 104 x 58 x 18 mm olarak seçilmiştir. Ölçümlerimizin doğruluğu madde dağılımının homojenliğine doğrudan alakalı olduğundan öncelikle, 180 x 180 x 3 mm boyutlarında ince levhalar üretmeyi ve bu levhları keserek büyük kalıpta bir kez daha kalıplamayı uygun bulduk. 57

6.3. Numunenin Hazırlanışı Belirli hacimsel oranlarda karışımlar hazırlamak üzere YYPE, AL ve Zn tozlarını hassas terazide tarttık. 180 x 180 x 3 mm boyutlarındaki kalıbımızın alt yüzeyine yapışmayı önlemek için röntgen filmi koyduk. Tartılan karışımları kalıbımıza döktük ve üst yüzeyi bir cetvelle düzelttik. Fazlalıkları bir fırça yardımıyla kalıptan temizledik Kalıbın üst yüzeyinede bir film koyduktan ve kalıbın üstü kapandıktan sonra, sıcak prese yerleştirdik. Sıcak preste 40 Amper akımda 400 kg/cm 2 basınçta 150 o C ye kadar kalıbımız ısıtıldı ve daha sonra soğumaya bırakıldı. Üretilen ince levhalar kesilerek 104 x 58 x 18 mm boyutlarındaki numune kalıbımıza yerleştirildi. Yapışmayı önlemek için röntgen filmi yerine kalıp ayırıcı sprey kullandık. Kalıbımızı sıcak prese yerleştirdik, 40 Amper akımda 400 kg/cm 2 basınçta 160 o C ye kadar ısıttık. Daha sonra kalıbı soğumaya bıraktık Kalıptan çıkan numune ölçüme hazır hale geldi. 58

Şekil 6.1 Kalıp ve Numune görüntüleri 6.4. Isı İletkenliği Ölçümü Yapı ve çeşitli ısı yalıtım malzemesinin ısı iletkenliğinin ölçümü, kararlı durumda ve geçiş durumunda olmak üzere iki yöntemle yapılmaktadır. Alışılmış yöntem, kararlı durumda ısıtılmış plaka yöntemidir. Bu metodla ısıtılmış bir plakanın iki tarafina simetrik olarak yerleştirilen, levha biçiminde muayene örneğinin, ortalama ısı iletkenliği bulunur. Geçiş durumunda ölçüm yapan cihazlar, daha ufak boyutlardaki malzemenin ısı iletkenliğini daha kısa sürede saptayabilmektedir. Geçiş yöntemleri arasında Angstrom yöntemi. Flash yöntemi ve Hot Wire yöntemi başlıcalandır. Laboratuvanmızda mevcut olan ısı iletim katsayısı ölçme cihazı ( Shotenn QTM - D2 ) "Hot Wire" yönteminden yararlanılarak geliştirilmiştir, ve 0.02-10 W / m.k aralığında ısı iletim katsayısını ölçebilmektedir. 59

Şekil 6.2 Isı iletim katsayısı ölçme cihazı ( Shotherm QTM - D2 ) Bölüm 7 SONUÇ Bu çalışmada, matris malzeme yüksek yoğunluklu polietilene (YYPE) değişik hacimsal oranlarda katılan alüminyum (Al) ve çinko (Zn) metal toz karışımlarının, kompozitin ısıl özelliklerine etkisi incelenmeye çalışıldı. Ayrıca Al ve Zn un tek tek ve birlikte karışımlarının kompozitin ısıl özelliklerine etkisi araştırıldı. Ayrıca değişik hacimsel konsantrasyonlar için ANSYS programında modeller oluşturuldu. Çalışmanın deneysel kısmında, üretilen beş farklı hacimsel konsantrasyondaki numunenin ısı iletim katsayıları oda koşullarında ölçüldü. Analiz çalışması kapsamında ise on iki farklı metal - hacimsel oran kombinasyonunda dizayn çalışması yapıldı. Hesaplanan 60

ısı iletim katsayısı değerleri, kendi bulduğumuz deneysel sonuçları ve Yard. Doç. Dr. D. Kumlutaş ın yaptığı çalışmalardan alınan deney sonuçları birbirleriyle karşılaştırıldı. Böylelikle değişik hacimsel oranlarda yüksek yoğunluklu polietilen malzeme içerisine karıştırılan Al ve Zn in ısı iletim katsayısına olan etkisi nümerik ve deneysel olarak incelenmiş oldu. Matriks malzemeye ilave edilen alüminyumun, ısı iletim katsayısını en çok etkileyen metal katkı maddesi olduğu görüldü. Aynı şekilde çinkonun ısı iletim katsayısına etkisinin en az olduğu kanıtlandı. Nümerik açıdan aynı konstanrasyonlarda farklı madde ilavesinin sistemin ısı iletim katsayısına etkisinin küçük olduğu görülürken, deneysel açıdan gözlemlenebilir bir farklılık olduğu belirlendi. Bu çalışmadan elde edilen verilere dayanarak ısı iletim katsayısı yüksek ve pahalı olan bir metal malzemeyi kompozite direk olarak eklemek yerine ısı iletim katsayısı daha düşük ve daha ucuz olan bir malzeme ile karıştırarak kompozite eklemenin daha uygun olabileceği sonucuna varıldı. Isı iletim katsayısının belirli bir değerde elde edilmesi istenen bir imalat probleminde iki farklı katkı maddesinin kompozite birlikte katılmasının ekonomik açıdan daha uygun olabileceği sonucuna varıldı. 61

Şekil 7.1 %5 Al Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı Şekil 7.2 %10 Al Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı 62

Şekil 7.3 %15 Al Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı Şekil 7.4 %20 Al Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı 63

Şekil 7.5 %5 Zn Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı Şekil 7.6 %10 Zn Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı 64

Şekil 7.7 %15 Zn Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı Şekil 7.8 %20 Zn Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı 65

Şekil 7.9 %5 Al + Zn Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı Şekil 7.10 %10 Al + Zn Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı 66

Şekil 7.11 %15 Al + Zn Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı Şekil 7.12 %20 Al + Zn Kompozitinde yüzeysel ısı dağılımı 67

%5 Al %10 Al %15 Al %20 Al Şekil 7.13 Alüminyum için ısıl dağılım vektörleri 68

1,6 1,4 Isı iletim Katsayısı (Wm/K) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 5 10 15 20 25 Hacimsel Oran (%) Al Deneysel Al Analiz Şekil 7.14 Alüminyum oranına bağlı olarak ısı iletim katsayısının değişimi 69

%5 Zn %10 Zn %15 Zn %20 Zn Şekil 7.15 Çinko için ısıl dağılım vektörleri 70

1,4 1,2 Isı İletim Katsayısı (Wm/K) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 5 10 15 20 25 Hacimsel Oran (%) Zn Deneysel Zn Analiz Şekil 7.16 Çinko oranına bağlı olarak ısı iletim katsayısının değişimi 71

%5 Al + Zn %10 Al + Zn %15 Al + Zn %20 Al + Zn Şekil 7.17 Alüminyum ve Çinko karışımları için ısıl dağılım vektörleri 72

1,4 1,2 Isı İletim Katsayısı (Wm/K) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 5 10 15 20 25 Hacimsel Oran (%) Al+Zn Deneysel Al+Zn Analiz Şekil 7.18 Alüminyum ve Çinko karışım oranına bağlı olarak ısı iletim katsayısının değişimi 73

1,6 1,4 Isı İletim Katsayısı (Wm/K) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Al Zn Al 0,2 0 0 5 10 15 20 25 Hacimsel Oran (%) Şekil 7.19 Alüminyum,Çinko ve karışımlarının oranına bağlı olarak ısı iletim katsayısının değişimi 74

EK1 Deneyde kullanılan Madde Miktarları Hacimsal Yüzde Katkı Malzemesi Matris Malzeme(YYPE) %10 Al 14.9 g Al 47.92 g %5 Zn 19.6 g Zn 52.3 g % 15 Zn 58.8 g Zn 46.8 g % 2.5 Zn 9.8 g Zn 52.3 g % 2.5 Al % 7.5 Zn % 7.5 Al 3.7 g Al 29.4 g Zn 11.1 g Al 46.8 g EK 2 Deneysel Sonuçlar Numune Adı % 5 Zn T ilk ( 0 C) T ort ( 0 C) k (W/mK) 1 24 38 0.476 2 24 39 0.467 3 24 40 0.476 4 5 Ortalama değerler Numune Adı 24 39 0.473 % 7.5 Zn, % 7.5 Al T ilk ( 0 C) T ort ( 0 C) k (W/mK) 1 24 31 1.048 2 24 32 1.051 3 26 33 1.068 4 25 34 1.048 5 Ortalama değerler Numune Adı 24.75 32.5 1.05375 10% Al T ilk ( 0 C) T ort ( 0 C) K(W/mK) 1 25 36 0.671 2 25 37 0.673 3 24 38 0.639 4 25 37 0.673 5 Ortalama değerler 24.75 37 0.664 Numune Adı % 2.5 Zn, % 2.5 Al T ilk ( 0 C) T ort ( 0 C) K(W/mK) 1 25 38 0.505 75

2 26 40 0.520 3 27 40 0.508 4 26 41 0.523 5 27 41 0.501 Ortalama değerler 26.2 40 0.5114 Numune Adı %15 Zn T ilk ( 0 C) T ort ( 0 C) K(W/mK) 1 23 30 1,071 2 23 31 1,052 3 24 31 0,95 4 24 32 0,985 5 26 31 0,985 Ortalama değerler 24 31 1,0086 76