BÖLÜM 10 BORULAR İÇERİSİNDE AKIM. Hidrolik - ITU, Ercan Kahya

Benzer belgeler
HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

Pürüzlü Cidar

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

TAŞINIMIN FİZİKSEL MEKANİZMASI

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

Makina Mühendisliği Bölümü Makine Laboratuarı

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

BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK490 Makine Laboratuarı Dersi Akışkanlar Mekaniği Deneyi

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

AKIŞ REJİMİNİN BELİRLENMESİ

Özel Laboratuvar Deney Föyü

Bölüm 8: Borularda sürtünmeli Akış

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ-II

3. GEMİ DİRENCİ, GEMİ DİRENCİNİN BİLEŞENLERİ, SINIR TABAKA

VENTURİMETRE DENEYİ 1. GİRİŞ

Alınan Puan NOT: Yalnızca 5 soru çözünüz, çözmediğiniz soruyu X ile işaretleyiniz. Sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR ve ÇÖZÜMLER

Deneye Gelmeden Önce;

BÖLÜM 6 GERÇEK AKIŞKANLARIN HAREKETİ

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

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1. YILİÇİ SINAVI ( )

Gerçek Akışkanların Bir Boyutlu Akımları

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

900*9.81*0.025* Watt 0.70

AÇIK KANAL AKIMI. Hopa Yukarı Sundura Deresi-ARTVİN

Akışkan Kinematiği 1

Akışkanların Dinamiği

Suyun bir yerden bir başka yere iletilmesi su mühendisliğinin ana ilgi konusunu oluşturur. İki temel iletim biçimi vardır:

Akışkanların Dinamiği

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

Selçuk Üniversitesi. Mühendislik-Mimarlık Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı. Venturimetre Deney Föyü

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÇÖZÜMLER ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VII

Momentum iletimi. Kuvvetin bileşenleri (Momentum akısının bileşenleri) x y z x p + t xx t xy t xz y t yx p + t yy t yz z t zx t zy p + t zz

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

BÖLÜM 7 BORULARDA GERÇEK AKIM

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

FL 3 DENEY 4 MALZEMELERDE ELASTĐSĐTE VE KAYMA ELASTĐSĐTE MODÜLLERĐNĐN EĞME VE BURULMA TESTLERĐ ĐLE BELĐRLENMESĐ 1. AMAÇ

k = sabit için, Nikuradse diyagramını şematik olarak çiziniz. Farklı akım türlerinin

2. SUYUN BORULARDAKİ AKIŞI

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ. Doç. Dr. Tahsin Engin. Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

İdeal Akışkanların 2 ve 3 Boyutlu Akımları

AKM 205 BÖLÜM 8 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Bölüm 6 AKIŞ SİSTEMLERİNİN MOMENTUM ANALİZİ

Bileşik kirişlerde kesme akımının belirlenmesi İnce cidarlı kirişlerde kesme akımının belirlenmesi

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

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

Borularda Akış. Hesaplamalarda ortalama hız kullanılır.

Elastisite Teorisi Polinomlar ile Çözüm Örnek 2

SORU #1. (20 p) (İlişkili Olduğu / Ders Öğrenme Çıktısı: 1,5,6 Program Çıktısı: 1)

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

AKM 202. Akışkanlar Mekaniği. Ders Notları. 9.Bölüm. Sıkıştırılamaz Viskoz Dış Akış İTÜ. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi.

ÇÖZÜMLER. γ # γ + z A = 2 + P A. γ + z # # γ # = 2 + γ # γ + 2.

Akışkanlar Mühendisliği 1. Giriş ve genel bilgiler. İçerik: Jet Motoru

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

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

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

5. Boyut Analizi. 3) Bir deneysel tasarımda değişken sayısının azaltılması 4) Model tasarım prensiplerini belirlemek

Maddelerin Fiziksel Özellikleri

BOYUTSUZ SAYILAR VE FİZİKSEL ANLAMLARI

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

Reynolds Sayısı ve Akış Rejimleri

Burulma (Torsion) Amaçlar

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ LABORATUARI

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

AÇIK KANAL AKIMLARINDA HIZ DAĞILIMININ ENTROPY YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ. Mehmet Ardıçlıoğlu. Ali İhsan Şentürk. Galip Seçkin

SORU #1. (20 p) (İlişkili Olduğu / Ders Öğrenme Çıktısı: 1,5,6 Program Çıktısı: 1)

9.14 Burada u ile u r arasındaki açı ve v ile u θ arasındaki acının θ olduğu dikkate alınarak trigonometrik eşitliklerden; İfadeleri elde edilir.

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

< 2100 Laminer Akım > 4000 Türbülent Akım Arası : Kararsız durum (dönüşüm)

BÖLÜM 9 AÇIK KANAL AKIMLARI

TAŞINIM VE IŞINIMLA BİRLEŞİK ISI TRANSFERİ DENEYİ

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

5. Boyut Analizi. 3) Bir deneysel tasarımda değişken sayısının azaltılması 4) Model tasarım prensiplerini belirlemek

MUKAVEMET I ÇÖZÜMLÜ ÖRNEKLER

GİRİŞ. Faylar ve Kıvrımlar. Volkanlar

FİZ217 TİTREŞİMLER VE DALGALAR DERSİNİN 2. ARA SINAV SORU CEVAPLARI

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ŞEKİL P4. Tavanarası boşluğu. Tavanarası boşluğu. 60 o C. Hava 80 o C 0.15 m 3 /s. Hava 85 o C 0.1 m 3 /s. 70 o C

1.1. Giriş GİRİŞ ve TEMEL KAVRAMLAR

Akışkanlar Mekaniği. Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği.

Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

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

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

STATIK MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

MUKAVEMET-2 DERSİ BAUN MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ VİZE ÖNCESİ UYGULAMA SORULARI MART Burulma 2.Kırılma ve Akma Kriterleri

İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VIII ÇÖZÜMLER

5. BORULARDAKİ VİSKOZ (SÜRTÜNMELİ) AKIM

EKSENEL YÜKLERDEN OLUŞAN GERILME VE ŞEKİL DEĞİŞİMİ Eksenel yüklü elemanlarda meydana gelen normal gerilmelerin nasıl hesaplanacağı daha önce ele

DÜZENLİ AKIMLARDA ENERJİ DENKLEMİ VE UYGULAMALARI

3. AKIŞKANLARDA FAZ DEĞİŞİKLİĞİ OLMADAN ISI TRANSFERİ

Elastisite Teorisi Düzlem Problemleri için Sonuç 1

taze beton işlenebilirlik

Nlαlüminyum 5. αlüminyum

Isı Kütle Transferi. Zorlanmış Dış Taşınım

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

VİSKOZİTE SIVILARIN VİSKOZİTESİ

Transkript:

BÖLÜM 10 BORULAR İÇERİSİNDE AKIM

10.1. HAREKET DENKLEMİ v Zamanla değişmeyen akımı v Hareket denklemini (d)

HAREKET DENKLEMİ (p + L1p) m 2 - pnr 2 - y (m 2 L1x) sina - 't (2m L1x) Kütle x DEĞERLENDİRME: - D st - Süreklilik denklemi - V st a 0 SONUÇ: basınç kuvvetlerinin farkı, eksi ağırlık kuvvetinin. akım doğrultusundaki bileşeni, sürtünmeyi dengeler

kuvvetlerinin eksi kuvvetinin. ve bu gerilmeyi 'to ile gösterelim. 'to yenmektedir. Denklemin 1 (AP D HAREKET DENKLEMİ halde 'to Ax - Y.(10.1) a den: Boru kayma gerilmesinin J2" "2 ve bu gerilmeyi 'to ile gösterelim. ' 1. (AP. a 2" D 1 (L1P 't 2" &'tohalde - "2 Ax r-den: Y (10.1) (10.1) ve (10.2) den: J J (10.1) ve (10.2) Boru cidarında kayma gerilmesi: 'to den: 1 (AP Ax - Y. a "2 Her iki denklemden: a da; cidardan boru eksenine J2"D (10.1) ve (10.2) den: ölçülen olmak üzere r ünde tutularak: w Cidardan boru eksenine doğru ölçülenboru uzaklık olmak üzere rölçülen (D/2 - y) ya da; cidardan eksenine nünde tutularak: 't 't o -LJ (1 - D12 Buna göre τ cidardan eksene doğrusal olarak değişmektedir ya da; cidardan boru eksenine (1 - -LJ 'tnünde 't o tutularak: D12 ölçüle

10.2. LAMİNER AKIM HALİ (HAGEN-POISEUILLE AKIMI) - Laminer Akım - τ kayma gerilmesi: Newton'un elemanter sürtünme kanunu: 't/-l AMAÇ: u hızının kesit içerisinde nasıl değişir? Son iki denklemden:

y O da u O (Y - O bulunur. Hemen tekrar dönmek üzere (10.5) denklemini bir k II : HAGEN-POISEUILLE Hemen tekrar dönmek üzereakimi (10.5) denklemini bir kenara p kütlesi olmak üzere, Ip önem alarak, y O da u O O bulun p kütlesi olmak üzere, Ip u* ile ve u* La kayma bir büyüklü İntegral alınırsa: u* ile ve u*tekrar La kayma Hemen dönmek üzere (10.5) denklemini bir ken II : (Y - p Ip kütlesi olmak üzere, ile Sınır koşulu: yy0o u* è da uu 0O Hemen tekrar ve dönmek üzere bir kenara Kayma hızı: halde ve (10.6) dan,(10.5) v denklemini J.l / p (kinematik v o halde o ve (10.6) dan, v p tutularak, u de tutularak, u u hızı: u* ile o halde ve u* Sabit La kayma 0 O bulunur. J.l / p (kinematik viskozite kütlesi olmak üzere, Ip veya cinsinden, veru* La kayma ve (10.6) dan, v J.l / p (kinematik visk de tutularak, u r cinsinden: Hidrolik - ITU, Ercan Kahya bulunur. Bu bir parabol denklemidi

HAGEN-POISEUILLE AKIMI Akım ortalama hızı: Q f u da V _ -,-,-A A A Dairesel kesitli bir boru için: V 0/2 J U (2m dr)...:.:ro,..--_ 1tD 2 4 u hız denklemi V denklemine konursa: i V D U:'. 8v i Cidardaki kayma gerilmesi & kayma hızı denklemleri ile birlikte: D 2.) V 32Jl - 'Y

10.3. TÜRBÜLANSLI AKIM Akım è Küçük hızlarda: laminer Büyük hızlarda: türbülanslı ------ - Çekirdek - _ bölgesi... -- \ _. - Viskoz alt tabaka. --, --

10.3.1. Viskoz Alt Tabaka Viskoz alt tabakanın kalınlığı çok ince: è Akım laminer olğuna göre: è 't/l w İntegralini alınır & sınır koşulu: y 0 è u 0 w Bu ince tabaka içerisindeki hızın y ile değişimi:

Viskoz Alt Tabaka DENEYLER: Viskoz alt tabaka içerisinde hız, cidardan olan uzaklıkla doğrusal değişir. Bu tabakanın kalınlığı: Ili 11,6 δ mertebesi için: 10 cm çaplı font bir borudan Q 2 lt/s geçerse: è u* (kayma hızı) 2 cm/s v 10-2 cm 2 /s δ 0,6 mm (Not: 10 cm lik çap için son derece ince bir kalınlık!).

cm 'tlik. çap sonu'derece ince bir il yamnda - + (-p A B 10.3.2. Çekirdek Bölgesi dan biliyoruz. Burada u' Ye 10.3.2.AÇekirdek 6BBölgesi rultudaki i Üst çizgi ise, u'y' ile bir B terimi de Çekirdek bölgesindeki akım türbülanslıdır. 6 dan biliyoruz. Burada u' Ye Çekirdek bölgesindeki Yiskozitesi terimi, Türbülanslı bir akımda kayma Üst gerilmesi: rultudaki çizgi ise, u'y' kayma (sürtünme) gerilmesini temsil etmektedir. terimi, Yiskozitesi B terimi de 't. ilbir- boru + (-p u' içerisindeki her bir terimin, toplam kayma (sürtünme)gerilmesini temsil etmektedir. nedir? Deneyler bunun,y 10.3 teki gibi Bir boru içerisindeki her bir terimin, toplam kayma gerilme A B gibi, çekirdek bölgesinde ---_0_- Boru ekseni nedir? Deneyler bunun, 10.3 teki gibi göstermektedir Deneyler çekirdek bölgesinde:. 6 bölgesinde dan biliyoruz. Burada u' Ye ile gibi, çekirdek il - «-p U'y' Boru rultudaki Üst çizgi ise, u'y'. _pu'yi cidan il - «-p U'y' terimi, Yiskozitesi B terimi de 't o halde (10.14) ye (10.15) den bu bölge içerisinde 1 i 'to kayma (sürtünme) gerilmesini temsil etmektedir. o halde (10.14) ye't(10.15) den bu bölge içerisinde -p Uty' Bir boru içerisindeki her bir terimin, 10.3 toplam kayma ge

ge içerisinde, inde, benzer bir 0.3 taraftan biraz ön- cidara 't -p u' Çekirdek Bölgesi t -p u' olarak 'tkabul bir bölgenin gö türbülans -p u' vis ere göre, u' "nün bu büyük daracidara yakınlarında -p ye u' "-p değerlerinin yaklaşık olarak kabul edilir.bir ge içerisinde, u' "nün bujlt, büyük bir 'to a alabiliriz. yani y nin bir fonksiyonu olmaenin görülecektir; yebu ileu'bu bölbölge içerisinde "-p "nün bu büyük eenzer içerisinde 't -p u' biraz bir önbu bölge içerisinde e göre,"nün türbülans visye "-p u' bu büyük bir 'to (10.17) Büyük bir yaklaşıklıkla, yani JlT,buy bölge nin biriçerisinde fonksiyonu olma164 'to a alabiliriz. Sonuç olarak halinde kayma gerilmesinin, Laminer minerakımın türbülanslı halinde kayma cinsinden't olması gerilmesinin, halinin kayma gerilmesinin laminer haldeki /.l hal biliyoruz. t formuna benzetirsek: biliyoruz. ir. türbülanstan büyük ölçüde laminere halinde ise buna benzeterek halinde kayma gerilmesi özellikleri cidardan içerile celaminer (10.18) 'tdecidardan /.lt gittikçe kozitesi biliyoruz. idi. R nin ve l nin y ye içerilere ol Laminer halinde kayma gerilmesinin, cin /.lt :- türbülans viskozitesi Gerçekten de, 6 da JlT ile biliyoruz. halinde ise buna b Deneyler ve burada girmecinsinden't /.l ya- 6 da idi. R nin ve l nin y ye 't /.lt ol- inderise buna :nin karışım boyu de 0,4 y 6 R dabenzeterek 2 göster. Deneyler ve burada girme't /.lt IlT pr denklemde /.lt ye türbülans Yiskoz e R nin R 0,4 y göster gittikçe leri, boru (10.19) cidanndan içerilere denklemde /.lt ye türbülans Yiskozitesi ismi yerilmektedir. 6 da

ol- fiziksel 't boyu 'togöstermektedir. olan bölgede R nin Ryebu bize JlT nin de y ye R Deneyler ismini ve yve Burada bize JlT nin de y ye göstermekt 'to olan bölgede Rgöstermekte nin R 0,4 y halde JlT: fiziksel bize JlT nin de y't ye mektedir. O Bölgesi girmeçekirdek mektedir. O halde JlT: fiziksel 't 'to olan böl fiziksel 't 'to olan bölg mektedir.o halde JlT: JlT: mektedir. O halde IlT 0,16 P y2 IlT 0,16 Phalinde y2 Laminer kayma gerilmesinin, IlT 0,16 P y2 biliyoruz. IlT halinde ise bun (l0.20) 0,16 P y2 Bu 'to olan bölgeye dönelim. için, (10.19) tekrar 'ttekrar 'to 'tolan bölgeye dönelim. Bubölge bölge için, (10.d göster- deki ifade konarak ve re JlT yerine (10.20) 'to i P 't /.lt re JlT yerine (10.20) deki ifade konarak 'to i dönelim. P tekrar 't 'to 'tove olan bölgeye bölgeye dönelim. Bu bb tekrar 't olan Bu yerine 'to re JlT yerine (10.20) (10.20) deki deki ifade ifade konarak konarak ve ve 'to't 0,4 Yre- JlT -yerine u. O 6 da 0,4 Y - - u. O 0,4 Y u. O O ile lenklemi elde edilir. Bu denklemin- integrasyonu (l0.21) denklemde /.lt ye türbülans Yiskozitesi ismi ye u. Rn y + integrasyonu ile u 2,5Bu lenklemileri, eldeboru edilir. denklemin gittikçe integrasyonu ile cidanndan içerilere Bu denklemin Denklemin entegrasyonu: lenklemi elde edilir. Bu denklemin integrasyonu il u (10.22) dde edilir. 2,5 u. Rn y + u 2,5 u. Rn y + dde edilir.sinin alt denklemdeki i ele etmek için bir dde edilir. viskoz alt dde edilir. üst ile Bu üz

2,5 u. Rn y + Çekirdek Bölgesi u dde edilir. Sınır koşulu: Çekirdek bölgesinin alt sınırı viskoz alt tabakanın üst sınırı denklemdeki i ele etmek için bir Bu sınır üzerinde hız: viskoz alt sinin alt ö nur. O halde y 11,6 - v da u üst v [ 11,6 - v 11,6 u* v bulunur. Ou*halde y 11,6 - ur. edilir: - 2,5 da u + 11,6 u* - 2,5 u* fn 11,6 u* bulunur. elde edilir: üze 165 11,6 u* u* u* fn 11,6 (10.22) ve (10.23) ten u Bu 11,6 u. J u. 2 --L u ile + 11,6 u* (10.23) u* y ile (10.22) ve (10.23) ten u y il

Çekirdek Bölgesi u hız dağılımının y ile değişimi: II LL. (2,5 ln + 5,5J Deneyler è bu hız dağılımının tüm kesit içerisinde geçerli Bu denklemleri temsil eden eğriler şematik olarak gösterilirse: -- (10.24) denklemi (10.12) denklemi Viskoz alt tabaka Ortalama Akım Hızı: v (2,5 ln LL;: + 1.75) LL.