YLOV ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FKÜLTESİ Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü ESM 43 Enerji Sistemleri Laboratvarı-I DENEY-5: kış Ölçme Deneyi - HZIRLIK SORULRI: Deneye gelmeden önce aşağıda belirtilen aşamaları eksiksiz yaınız. İstenilen tüm verileri raor halinde deneye gelirken ilgili araştırma görevlisine teslim ediniz. Deney öncesi yaacağınız b çalışma deneyden alacağınız anın %40 ını olştracaktır. Deney sonrası hazırlık sorları için getirilen raorlar kesinlikle değerlendirilmeyecektir. Hazırlayacağınız deney son raor, deney notnzn %40 ını olştracaktır. Deneydeki erformansınız ise %0 olarak değerlendirilecektir. ) Türbinmetrenin nasıl ve hangi amaçlarla kllanıldığını araştırınız ve açıklayınız. ) Ventrimetre çalışma rensibini açıklayınız. Orifismetre ile ventrimetre farkını açıklayınız. DENEY İLE İLGİLİ TEORİK BİLGİ VERİLMESİ VE DENEYLERİN YPILIŞI KIŞ ÖLÇME EĞİTİM SETİ
DENEY SİSTEM PRÇLRI Sistemi olştran ve yatırılacak deneyler kasamında kllanılan sistem arçaları aşağıdaki tabloda teknik bilgileriyle verilmiştir. S.NO PRÇNIN DI DEDİ MRKSI VE ÖZELLİĞİ S tankı 350x300x300 mm, Sirkülasyon oması larko NVPO 3 Ventürimetre Özel yaım 3/0 mm 4 Delikli levha (orifis late) Özel yaım 3/0 mm 5 Rotametre tii debimetre 50-500 L/h 6 Türbinmetre Ordel ½ bağlantılı 7 Kontrol vanası PVC küresel ti DENEYİN DI: Türbin Tii kış Ölçer ile kış Ölçümü () ve Ventrimetrede kış Katsayısının Hesalanması () DENEYİN MCI: Türbin tii akış ölçerlerin (türbin metre) nasıl kllanıldığını, sinyal kablo bağlantılarının gösterge cihazına nasıl bağlandığını kavramak. Ventrimetre tii akış ölçerlerde akış katsayısının (C D ), hesalanması deneysel olarak nasıl yaıldığını kavramak. Türbin Tii kış Ölçer ile kış Ölçümü () TEORİK BİLGİ kışkanlar mekaniğinin ana yglama alanlarından biri akışkanların debilerinin belirlenmesi ol b anlamda zn yıllardır farklı özelliklere sahi cihazlar geliştirilmiştir. kış ölçen sistemler sistemin ölçüleri, kaasitesi, maliyeti, sonçların güvenilirliği, basınç düşüşü ve çalışma rensilerine göre değişiklik göstermektedir. Türbin metreler orta ve büyük ölçekteki sanayi tesislerinin, şehir dağıtım şebekelerinin, elektrik üretim santrallerinin sıvı ve gaz akışkan ölçümlerinde geniş çata bir kllanıma sahitir. Türbin metreler şebeke içindeki isliklere karşı rotary ti sayaçlar kadar hassas değildir. ma b tür islikler ervanelere zarar vereceği için şebekenin iyi filtrelenmesi ölçüm hassasiyeti açısından önemlidir. Türbin ti akışkan sayacı (türbin metre) akış ölçümünde kllanılan ölçü cihazlarından
biri ol esas ölçüm elemanı olarak kllanılan ve türbine benzeyen şekle sahi ervanelerinden adını almıştır. kışkan akışı türbin çarkını döndürür, dolayısıyla çarkın dönüş hızı akışkanın doğrsal hızıyla orantılıdır. Hareket, mekanik olarak manyetik kalın vasıtasıyla nmaratöre aktarılır. Bornn bir kısmına serbestçe dönebilen bir ervane yerleştirilerek ve gerekli kalibrasyon yaılarak bor içerisindeki akış ölçülebilir. B amaca göre çalışan akış ölçüm cihazlarına türbinmetre ya da türbinli akış ölçer ya da türbin tii debimetre denilmektedir. Türbinmetre bazen ervaneli metre olarak adlandırılmakta ol bir bor hattına bağlanan serbestçe dönen ervanedir. ma ervane akışkana enerji aktardığı ve türbin akışkandan enerji çektiği için b adlandırma teknik olarak doğr kabl edilmemektedir. Tiik bir türbinmetre tasarımı Şekil- de görülmektedir. Türbinmetre içinde serbestçe dönebilen bir türbin (kanatlı rotor), akışı doğrltmak amacıyla girişe konmlandırılmış ilave sabit kanatlar ve dönme hızını blmak için türbin üzerinde işaretli bir noktanın her geçişinde bir darbe sinyali üreten sensörün yerleştirildiği silindirik akış bölümünden meydana gelmektedir. Özel olarak üretilen b türbinler açılı yaısı sayesinde akışkanın hızını kolaylıkla ölçebilirler. Türbinin dönme hızı akışkanın hızı ile yaklaşık doğr orantılıdır. Türbinden kaynaklı yük kaybı çok düşüktür. Türbinmetrelerin en önemli avantajı her bir sinyalin sayısal olarak çok küçük bir akışkan debi artışına ceva verecek şekilde kolaylıkla ölçülebilmesidir. Sıvı tii türbinmetreler iki kanatlı olarak yaılırlar ve sinyallerin sabit sayısı her bir akış birimi için 5: akış kademesinde yüzde ±0,5 hassasiyetle ölçüm yaarlar. Gaz metreler ise gerekli momenti olştrabilmek için çok kanatlı yaılırlar ve hassasiyetleri yüzde ± değerindedir. Şekil. Türbinmetre
Türbinmetreler son derece birseysel cihazlar oldklarından kalibre edilmek zorndadırlar. B amaçla üretici firmalar belirli debi aralıkları için kalibrasyon eğrileri hazırlamışlardır. yrıca sayısal göstergeli cihazların ayarları yardımıyla da debi-hız kalibrasyonları yaılabilmektedir. Bnlara ek olarak yasal olarak zornl olan eriyodik kalibrasyon işlemi daha sık tekrarlanarak ölçüm kayıları kontrol edilebilir. DENEYİN YPILIŞI na şalteri açı omayı çalıştırın. Vanayı açarak, debiyi 000 L/h ayarlayın. Rotametre ile karşılaştırın. Vanayı açarak 500 L/h debiye ayarlayın ve rotametre ile karşılaştırın. Vanayı açarak 000 L/h debiye ayarlayın. Rotametre ile karşılaştırın. Okdğnz değerleri aşağıda verilen tabloya yazınız. Ölçüm Debi (türbinmetre) No [L/h] 000 500 3 000 m 3 /h=000 l/h Debi (rotametre) [L/h] Fark [L/h] Ventrimetrede kış Katsayısının Hesalanması () TEORİK BİLGİ kışkan debisinin ölçümünde yaygın bir yöntem ventri tüü veya orifis leyt gibi akışkan kısıtlayarak akış hattı girişindeki ve boğazdaki basınç farkı ölçülür. B basınç farkı akış debisini hesalamakta kllanılır. Ventrimetre engelli akış ölçerler grbnn en hassas akış ölçeri ol, diğer taraftan da en ahalısıdır. Ventrimetrede giriş konisinde hız artar, basınç düşer. Giriş konisindeki basınç düşüşü, sistem boynca olan akış hızının ölçülmesine olanak verir. Sonra hız azalır ve koninin çıkışına doğr akım orijinal basıncına döner. Düşen basıncın tümüyle geri kazanılması için çıkış kısmındaki konikliğin açısı küçük ttlarak sınır tabakası ayrılması önlenir ve sürtünme en aza indirilir. Ventrimetredeki yavaş yavaş ayrılma ve genişleme akışın ayrılmasını ve çevrinti olşmasını engeller ve sadece iç çeer yüzeylerinde sürtünme kayıları vardır. Ventrimetreler gazların ölçülmesinde kllanılan ölçü aletleri olmasına karşın, özellikle s gibi bazı sıvılar için de ygndr. Ventüri girişindeki ve boğazındaki basınç farklarını Şekil deki gibi basınç göstergeleri veya diferansiyel manometre yardımıyla okmak gerekir.
Şekil. Ventrimetre Orifismetre, ventrimetre ile aynı rensile çalışır ve ventri tüü yerine sıvı akışını kısıtlamak için delikli bir levha kllanır. Bnn avantajı deliğin çaının çabk ve kolayca değiştirebilmelidir, fakat dezavantajı ventri tüüne göre basınç kayılarının fazla olmasıdır. Ventrimetreler yglamada bazı dezavantajlara sahitir, maliyeti yüksektir, daha fazla hacim kalarlar ve boğaz çaının bor çaına oranı değiştirilemez. Çok düşük yük kayılarına neden oldklarından büyük basınç düşüşlerine izin verilmeyen yglamalar için tercih edilmelidir. Bir ventrimetre ve manometre sisteminde maksimm ölçülebilen akış hızı sabittir; b drmda akış aralığı değiştiğinde, boğaz çaı ya çok büyük veya çok küçük kalır ve doğr sonç alınamaz. Orifismetreler b dezavantajları içermez. Orifismetrenin çalışma ilkesi daha önce de belirtildiği gibi ventrimetre ile benzemektedir. kışkanın orifisten geçerken kesitinin azalması hız yüksekliğini artırır ve çlar arasındaki basınç düşmesi manometreyle ölçülür. Her iki cihazın teorisi benzemekte ve Bernolli eşitliği ve süreklilik denkleminin yglanmasını gerektirir. Yataydaki akış drmnn ideal oldğn farz ederek; P g g P g g (Bernolli eşitliği, h h ) g P P g h (Basınç farkı yüksekliği) gh
.. gh V yazabiliriz; şn oldğndan V Debi; gh gh gh konrsa; Yerine B ideal debidir. Gerçek debiyi blmak için b değere debi katsayısı eklemek gereken, böylelikle debi ş şekilde hesalanabilir; d. gh. C V () Yine itot tüünde oldğ gibi h akışkan akışındaki metre cinsinden basınç yüksekliğidir. B şekilde;.g P P h ve diferansiyel manometre kllanılıyorsa; P -P = (ρ i g)gh () eşitliği hem ventrimetrelere ve hem de orifismetrelere yglanır. Ventrimetrede debi katsayısı akış debisine bağlı olarak artar ve 0,8 ilâ 0,98 değişir. Orifismetrede ise onn en yüksek artış noktası düşük debide 0,94 olr ve akış debisi arttıkça 0,6 ya kadar düşer. B yüksek hızlarda orifismetredeki basınç kayılarının daha yüksek oldğn gösterir (özellikle yüksek hızlarda).
() eşitliğini ratik bir drma yglayabilmek için bndan dolayı bir iterasyon (yaklaşım) rosedürü ile Cd hesalanmalı, () de debiyi blmak için kllanılmalıdır. Sonra yeni C d değeri için kalibrasyon eğrisi kllanılmalıdır. B rosedür ün başarılı sonçlarına laşıncaya kadar istenen hassasiyet derecesi çok fazla değiştirilmeden tekrarlanır. DENEYİN YPILIŞI na şalteri açı omayı çalıştırınız. Kontrol vanası ile akış debisini önce 000 L/h değerine ayarlayı fark basınç değerini tabloya kaydediniz. Sonra sırasıyla 500, 000, 500, 800 L/h değerlerine ayarlayı fark basınç değerlerini tabloya kaydediniz. şağıdaki formülde değerleri yerine yazarak C D değerini hesalayın. C D V gh formülde =3,4x0-4 3,4x0 4 yerine 0, 609375 4 8,0384x0 g yerine x9,8=9,6 konrsa () formülü aşağıdaki şekilde sadeleşir: C D 3,4x0 V 9,6xh 4 0,609375 mmss = 9,8066 x 0^(-5) bar Ölçüm no Debi [L/h] Debi [m 3 /s] 000,7777x0-4 500 3,3333x0-4 3 000 3,8888x0-4 P [mss] P [mss] h [mss] 4 500 4,4444x0-4 Tolam C D Ortalama C D /5
DENEY SONU RPORUND İSTENENLER: ) Deney son raornzda tüm hesalamalar ve belirtilen tablolar olmalıdır. ) Teorik olarak hesalanan ve deneysel olarak ölçülen değerlerle alakalı tüm yormlarınız deney son raornzda yer almalıdır. Her aşamada yatığınız tüm hesalamalar ve olştrdğnz tablolarda birimlerin yazıldığına ve doğr oldğna emin olnz.