Tarım Makinaları Bilimi Dergisi 2006, 2 (4), 337-344



Benzer belgeler
Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Elek Filtrelerde Görülen Bazı Tasarım Hatalarının Yük Kayıpları Üzerine Etkisi

İçine Geçik Tip Damlatıcıya Sahip Damla Sulama Borularında Sürtünme Kayıplarını Tahminleme Modeli

Summary. Determination of the Efficiencies of Different Types of Filters and Filter Combinations Used in Drip Irrigation Systems in Open Channel

Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi Cilt:31 Sayı:

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ LABORATUVARI

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

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

VENTURİMETRE DENEYİ 1. GİRİŞ

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ

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

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

ARILI DAMLA SULAMA SĐSTEMLERĐ

FİLTRASYON. Şekil 4.1. Bir kum filtresinin kesit görünümü 1 GENEL BİLGİ

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

Santrifüj Pompalar: MEKANİK ENERJİYİ, AKIŞKANDA KİNETİK ENERJİYE ÇEVİREN VE AKIŞKANLARI TRANSFER EDEN MAKİNALARDIR.

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DAMLA SULAMA SİSTEMLERİNDE OPTİMUM LATERAL UZUNLUKLARININ BELİRLENMESİNDE KULLANILAN SÜRTÜNME KAYIP EŞİTLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

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

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

DİYAFRAMLI SU BASINÇ REGÜLATÖRÜ (DSBR)

BORULARDA BASINÇ KAYBI VE SÜRTÜNME DENEYİ

Türkiye de Üretilen ve Yaygın Olarak Kullanılan Farklı Yapım Özelliklerine Sahip Damlatıcıların Teknik Özellikleri ve Yapım Farklılıkları

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

SİTE SULAMA PROJESİ DEBİ & GÜNLÜK TÜKETİM US NOZUL ,3 328,35 54, GELİŞMİŞ ,2 52,95 20,30 TOPLAM SPRINKLER 4,5 75,02

Damla sulama yöntemi

ÇİFT BASKI İŞLEVİ SAYESİNDE OPTİMUM PERFORMANS. Flamcovent Smart Flamco Clean Smart Flamcovent Clean Smart

BORUYA İÇTEN GEÇİK (IN-LİNE) VE DIŞTAN GEÇİK (ON-LİNE) DAMLATICILARDA YAPIM FARKLILIĞI KATSAYISININ SULAMA YEKNESAKLIĞINA ETKİSİ *

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

SOLENOİD KONTROL VANASI

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

Türkiye de Yaygın Olarak Kullanılan Farklı Tip Mini Yağmurlama Sulama Başlıklarının Teknik Özellikleri ve Yapım Farklılıkları

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

2006 NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ ZİRAAT FAKÜLTESİ JAİN - TOPDRİP PC SERİSİ. <(>16, 0.45 ve 0.63 mm Et Kalınlığı, 1.0 ve 1.

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

GÜZ YARIYILI CEV3301 SU TEMİNİ DERSİ TERFİ MERKEZİ UYGULAMA NOTU

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

HİDROLİK MAKİNALAR YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

İÇTEN GEÇİK (IN-LINE) DAMLATICILARDA YAPIM FARKLILIKLARININ EŞ SU DAĞILIMINA ETKİLERİ *

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

SORU 1) ÇÖZÜM 1) UYGULAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1

STANDART HİDROSİKLONLAR/STANDARD HYDROCYCLONES

Turboline PC. Damla Sulama Borusu. Özellik & Yararları. Uzun Yıllar Dayanıklı. Tavizsiz Kalite Kontrolleri. Her Damlada Daha Fazla Bereket

NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ ZİRAAT FAKÜLTESİ BİYOSİSTEM MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SANTRİFÜJ POMPA DENEYİ

SU BASINÇ DÜŞÜRÜCÜ (DK-SBD)

ÇİFT BASKI İŞLEVİ SAYESİNDE OPTİMUM PERFORMANS. Flamcovent Smart Flamco Clean Smart Flamcovent Clean Smart

Türkiye Tarım Kredi Kooperatiflerinin iştiraki olan TARKPLAST Türk çiftçisine %100 orjinal hammadde ile kaliteli ürünler sunmak için kurulmuştur.

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SU BASINÇ DÜŞÜRÜCÜ (PM Serisi)

5. SANTRİFÜJ POMPALARDA TEORİK ESASLAR

IN-LINE TİP YANDAN EMİŞLİ SALYANGOZLU MONOBLOK SANTRİFÜJ POMPALAR YEP

Ana Boru Çapı ve Pompa Birimi

AKM 205 BÖLÜM 8 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Orifis, Nozul ve Venturi Tip Akışölçerler

ATIK SULARIN TERFİSİ VE TERFİ MERKEZİ

4.Sıkıştırılamayan Akışkanlarda Sürtünme Kayıpları

SOLENOİD KONTROLLÜ BASINÇ DÜŞÜRÜCÜ KONTROL VANASI

İlk çamur arıtım ünitesidir ve diğer ünitelerin hacminin azalmasını sağlar. Bazı uygulamalarda çürütme işleminden sonra da yoğunlaştırıcı

Tarımsal Mekanizasyon 14.Ulusal Kongresi 1992, Bildiriler Kitabı, , Samsun

ZİRAAT FAKÜLTESİ BİYOSİSTEM MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÖRNEK PROJENİN HİDROLİK HESAPLARI: HİDROLİK BOYUTLANDIRMAYA ESAS KAPASİTE DEĞERLERİ. DİZAYN KAPASİTESİ m 3 /gün. Havalandırma ,492 -

DEN 322. Pompa Sistemleri Hesapları

FRANCİS TÜRBİNİ DENEY SİMÜLASYONU

KOÇ DARBESİ ÖNLEME KONTROL VANASI

Alaşehir-Manisa Yöresi Bağ Sulamasında Kullanılan Damla Sulama Sistemlerinin Değerlendirilmesi

Hava debisi ölçme üniteleri için fark basınç transdüseri

AÇIK KANAL AKIMI. Hopa Yukarı Sundura Deresi-ARTVİN

NOT: Pazartesi da M201 de quiz yapılacaktır.

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

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

Makina Mühendisliği Bölümü Makine Laboratuarı

TAMBUR FİLTRE. Özellikler FILTRATION AND TREATMENT SYSTEMS LTD. Arıtma Cinsi; Askıdaki katı maddelerin süzülerek dışarı atılması

NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ ZİRAAT FAKÜLTESİ BİYOSİSTEM MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

(b) Model ve prototipi eşleştirmek için Reynolds benzerliğini kurmalıyız:

Filtre Sistemleri Filter Systems

KİŞİSEL BİLGİLER EĞİTİM BİLGİLERİ

SU YAPILARI. Su alma yapısı nedir?

6-24 DN40 54 DN HL Sifonları. Duş Tekneleri

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

Kahramanmaraş Yöresinde Yaygın Olarak Kullanılan Damla Sulama Damlatıcılarının Hidrolik Özelliklerinin Değerlendirilmesi

Santrifüj Pompalarda Gürültü

UYGULAMA 5 DAİRESEL ARAKESİTLİ BORULARDA AKIŞ

T.C. SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

EMNİYET VENTİLİ (EV)

IN-LINE TİP YANDAN EMİŞLİ SALYANGOZLU MONOBLOK SANTRİFÜJ POMPALAR YEP

Universal Tip Susturucu Yuvarlak Şekil

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

HİDROLİK LABORATUARI HİDROLİK LABORATUARI DENEY ALETLERİ

HİDROLİK VE PNÖMATİK KARŞILAŞTIRMA

P u, şekil kayıpları ise kanal şekline bağlı sürtünme katsayısı (k) ve ilgili dinamik basınç değerinden saptanır:

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

VENTURİ, ORİFİS VE ROTAMETRE İLE DEBİ ÖLÇÜMÜ

Akışkanların Dinamiği

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

Transkript:

Tarım Makinaları Bilimi Dergisi 2006, 2 (4), 337-344 Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Bazı Hidrosiklon Filtrelerin Yük Kayıplarının Kestiriminde Kullanılabilecek Bir Matematiksel Modelin Boyutsal Analiz Yöntemiyle Geliştirilmesi Hüseyin YÜRDEM, Vedat DEMİR, Adnan DEĞİRMENCİOĞLU Ege Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları Bölümü, 35100-Bornova/İzmir huseyin.yurdem@ege.edu.tr Özet: Çalışmada, ülkemizde imal edilip damla sulama sistemlerinde kullanılan bazı hidrosiklon filtrelerin farklı debilerdeki yük kayıplarını, tasarım farklılıklarına göre tahminleyecek bir modelin boyutsal analiz yöntemiyle geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, giriş ve çıkış anma çapları 2", 2½", 3" ve 4" olan farklı teknik özelliklere sahip 7 adet hidrosiklon filtre kullanılmıştır. Geliştirilen modelin serbestlik derecesi 86 olup, tahminleme katsayısı %97.64 tür. Geliştirilen model, giriş ve çıkış borusu iç çapı (D) 53-105 mm, silindirik kısmının çapı (D s ) 200-283 mm, silindirik kısmın yüksekliği (L s ) 152-220 mm, konik kısmın taban çapı (D t ) 52-60 mm, konik kısmın yüksekliği (L k ) 275-644 mm olan hidrosiklon filtrelerin yük kayıplarının kestiriminde kullanılabilir. Anahtar kelimeler: Damla sulama, hidrosiklon filtre, yük kaybı, matematik modelleme, boyutsal analiz. Development of a Mathematical Model Using Dimensional Analysis for Predicting the Head Losses for Different Types of Hydrocyclone Filters Used in Drip Irrigation Systems Abstract: The objective of this study was to develop a prediction model for head losses in hydrocyclone filters using Dimensional Analysis. For this purpose, seven hydrocyclone filters with 2", 2½", 3" and 4" inlet outlet rated diameter were used to measure the friction losses at different flow rates in the laboratory. The parameters affecting the variation in head losses in filters were defined as dimensionless terms using Buckingham s pi-theorem. The model developed in this study accounted for 97.64% of the variation in the data with 86 degrees of the freedom. The results showed that the mathematical model may be used to determine head losses in hydrocyclone filters with an acceptable accuracy if the variables affecting this system are used within the limits defined as inlet outlet inside diameter of 53-105 mm, diameter of cylindrical part of 200-283 mm, height of cylindrical part of 152-220 mm, bottom diameter of conic part of 52-60 mm, height of conic part of 275-644 mm. Key words: Drip irrigation, hydrocyclone filter, head loss, mathematical modeling, dimensional analysis GİRİŞ Damla sulama sistemleri düşük basınçlarda çalışan, enerji tüketimleri düşük fakat ilk yatırım maliyetleri yüksek olan sistemlerdir. Bu nedenle sistem ömürlerinin mümkün olduğunca uzun tutulması gerekmektedir. Damla sulama sistemin en önemli elemanı olan damlatıcıların ömrü, işlevlerini devam ettirip ettiremediklerine göre belirlenir. Damlatıcıların içinde yer alan su geçiş kanalları, suyun enerjisini azaltıp, çıkış basıncını düşürmek amacıyla çok dar olarak imal edilmekte, bu ise damlatıcıların kısmen veya tamamen tıkanma riskini artırmaktadır. Lateral üzerindeki damlatıcıların kısmen veya tamamen tıkanması eş su dağılımını bozmakta bu da ürün kalitesi ve miktarında kayıplara neden olmaktadır. Bunun yanında bir lateral üzerindeki damlatıcıların tümümün tıkanması ise, damla sulama lateralinin işlevinin sona ermesine neden olmaktadır. Damlatıcıların tıkanmalarının sebeplerinin başında organik ve inorganik parçacıklar, mikrobiyal kalıntılar ve kimyasal çökeltiler gelmektedir. Tıkanma sonucu 337

Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Bazı Hidrosiklon Filtrelerin Yük Kayıplarının Kestiriminde Kullanılabilecek Bir Matematiksel Modelin Boyutsal Analiz Yöntemiyle Geliştirilmesi ortaya çıkabilecek sorunlar, filtrasyon ve kimyasal uygulamalar yoluyla azaltılabilmektedir (Gilbert and Ford, 1986; Ravina et al., 1990; Bulancak ve Uz, 2000). Filtrasyon; suda askıda olan katı maddelerin fiziki özelliklerinden yararlanılarak ayrılması olarak tanımlanır (Andin and Alon, 1986; Plastro Gvat, 1989). Damla sulama sisteminde hidrolik esaslara göre seçilmiş en kaliteli damla sulama boruları kullanılsa, montajı birinci sınıf işçilikle yapılsa dahi, filtrasyon ve kimyasal uygulamalar olmadan düzgün çalışamaz ve uzun ömürlü olamazlar (Keller and Bliesner, 1990). Damla sulama sistemlerinin düzgün çalışmasını sağlamak için değişik filtreler geliştirilmiştir. Bunlar; yoğunluk farkına göre çalışan hidrosiklon filtreler, granül (kum-çakıl) filtreler, elek ve disk filtrelerdir (Douglas and Bruce,1985; Keller and Bliesner, 1990; Demir ve Uz, 1994). Kullanılacak olan sulama suyunun kalitesine bağlı olarak bu filtrelerden birinin veya birden fazlasının kullanılması gerekebilir. Damla sulama borularına, katı cisimlerden en iyi şekilde arındırılmış suyun iletilmesi gerekmektedir. Bu nedenle filtrasyon sisteminin en son elemanı olan disk veya elek filtrelerin temizleme etkinliği ve performansı önemlidir. Bir filtrede ihtiyaç duyulan filtre alanını, süzülmesi düşünülen suyun kirlilik miktarı ve debisi belirlemektedir (Gilbert and Ford,1986). Ravina et al., (1990) yaptıkları çalışmada filtre performans kriterlerinin belirlenmesinde; filtre temizken oluşan yük kaybı, filtredeki yük kayıp oranları ve temizleme ihtiyacı gösterme zamanı ile filtrelerin temizliği için harcanan zamanın önemli bir yer tuttuğunu bildirmişlerdir. Zeier and Hills (1987), herhangi bir filtrenin temiz durumdaki maksimum yük kaybının 13.7 kpa olması gerektiğini, sulama suyu ile çalışmada ise yük kaybının 44.1 kpa a ulaşması durumunda filtrenin teknik olarak tıkanmış olarak kabul edilebileceğini belirtmişlerdir. Bulancak ve ark. (2006) tarafından damla sulama sistemlerinde kullanılan çeşitli filtre ve filtrasyon sistemlerinin açık kanal sularında kullanılmasındaki etkinliklerinin belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilen çalışmada, yerli ve yabancı yapım değişik tip ve prensibe sahip 9 farklı filtre (disk, elek, hidrosiklon, kum seperatörü ve granül filtre) ele almış ve herbiri tek tek ve değişik kombinasyonlarda denenmiştir. İki aşamalı yürütülmüş denemelerde filtre ve filtre kombinasyonlarının, temiz su kullanılarak laboratuvar koşullarında çalışma kapasiteleri, debi-yük kaybı ilişkileri ve nehir suyu kullanılarak filtrasyon etkinlikleri belirlenmiştir. Araştırmada, disk filtrelerin etkinlikleri %54-60, elek filtrelerin ise %61-64 aralığında bulunmuştur. Hidrosiklon ve kum seperatöründe ise sırasıyla %37 ve %36 etkinlik değerleri saptanmıştır. En yüksek etkinlik değeri %81 ile granül filtrede bulunmuştur. Damla sulama sistemlerinin istenen performansta uzun süre çalışmaları için sistemde yer alan disk veya elek filtrelerin kısa sürede tıkanmalarına engel olmak gerekmektedir. Bu durum uygun filtre seçiminin yanında, filtrasyon sistemi içerisinde, disk ve elek filtrelerden önce yerleştirilen, granül filtreler ile hidrosiklon filtrelerin etkin bir şekilde çalışmalarıyla da sağlanabilmektedir (Soccol and Botrel, 2004). Damla sulama sistemlerinde suyun istenen şekilde temizlenmesinin yanında bu işlemin enerji gereksinimi açısından değerlendirilmesi de işletme maliyetleri açısından önemlidir. Bilindiği gibi basınçlı bir sulama sisteminde yer alan her parça, özelliğine bağlı olarak yük kaybı meydana getirmektedir. Damla sulama sistemlerinde önemli yük kayıplarının meydana geldiği yerlerden biri de filtrasyon sistemleridir. Enerji tüketimi açısından büyük önem taşıyan yük kaybı, filtre elemanının özelliklerine bağlı olduğu kadar, suyun yönlendirilmesini sağlayan filtre gövdesinin tasarımına da bağlıdır (Yürdem ve Demir, 2003). Uz ve ark. (1994), temiz su ve iki değişik konsantrasyonda kum-toprak içeren suyla, 2" girişçıkış çaplı elek, disk ve hidrosiklon filtrelerde debi-yük kaybı değişimini incelemişlerdir. Araştırıcılar, her bir deneme koşulunda en düşük yük kaybının elek filtrede oluştuğunu; 2.4-12 m 3 /h debi aralığındaki yük kayıplarını, elek filtrede 0.9-4.0 kpa, disk fitrelerde 0.9-13 kpa ve hidrosiklon filtrede ise 1.66-22 kpa arasında bulmuşlardır. Yürdem ve Demir (2003), ülkemizde imal edilip damla sulama sistemlerinde kullanılan bazı elek filtrelerde görülen tasarım hatalarının, yük kayıpları üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amacıyla yaptıkları çalışmada, 2½" ve 3" giriş ve çıkış çaplı elek filtreler kullanmışlar, giriş ve çıkış borularının gövde üzerine bağlandıkları noktadaki delik alanlarında yapılan hataların ve elek filtre elemanına uygun olmayan gövde çapı seçiminin yük kaybını arttırdığı sonucuna varmışlardır. Bu hatalar nedeniyle yük kaybında, 2½" filtrede %60 ve 3" filtrede %40 artış olduğunu belirlemişlerdir. 338

Hüseyin YÜRDEM, Vedat DEMİR, Adnan DEĞİRMENCİOĞLU Geliştirilen ve yeni geliştirilecek eşitlikler yardımıyla yük kayıplarının hesaplanması, gerek filtrelerin imalatı aşamasında gerekse suslama sisteminin yük kayıplarının tahminlenmesinde büyük kolaylıklar sağlayacaktır. Gerçekleştirilen bu çalışmada, damla sulama sistemlerinde kullanılan ve bazı tasarım farklılıkları bulunan hidrosiklon filtrelerin, farklı debilerdeki yük kayıplarını tahminleyecek bir modelin boyutsal analiz yöntemiyle geliştirilmesi amaçlanmıştır. MATERYAL Denemelerde, farklı teknik özelliklere sahip 7 adet hidrosiklon filtre ele alınmıştır. Denemelerde kullanılan filtrelerin genel görünüşleri ve gövde yapıları Şekil 1 de, teknik özellikleri Çizelge 1 de verilmiştir. Denemelerde kullanılan hidrosiklon filtreler, ayırma ve biriktirme bölümü olmak üzere iki ana kısımdan oluşmaktadır. Ayırma ve biriktirme bölümleri sac malzemeden yapılmış ve birbirlerine kaynaklı olarak birleştirilmiştir. Ayırma bölümü, silindirik ve konik şekil verilmiş iki ayrı yapının birbirine kaynaklı olarak birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Suyun hidrosiklon içinde dönü hareketi yapacak şekilde bir akım oluşturması için giriş borusu, silindirik parçaya teğet olarak bağlanmıştır. Hidrosiklonu üst tarafından kapatan parça pres yardımıyla şekillendirilmiş olup ortasına, çıkış borusu yerleştirilmiştir. Eksenel olarak yerleştirilmiş olan çıkış borusunun gövde içinde uzantısı bulunmaktadır. Hidrosiklonun, kontrol birimindeki diğer unsurlara bağlanabilmesi için giriş ve çıkış borularının uçlarında flanş veya manşon bulunmaktadır. Hidrosiklon içinde kalabilecek havayı tahliye etmek amacıyla hidrosiklonun üst tarafına pirinç malzemeden imal edilmiş bir hava tahliye supabı monte edilmiştir. (a) Kapaksız tip biriktirme kaplı (b) Kapaklı tip biriktirme kaplı Şekil 1. Denemelerde Kullanılan Hidrosiklon Filtrelerin Genel Görünüşleri ve Gövde Yapıları 339

Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Bazı Hidrosiklon Filtrelerin Yük Kayıplarının Kestiriminde Kullanılabilecek Bir Matematiksel Modelin Boyutsal Analiz Yöntemiyle Geliştirilmesi Çizelge 1. Denemelerde Kullanılan Hidrosiklon Filtrelerin Teknik Özellikleri Hidrosiklon Filtre Tipleri Teknik Ölçüler K20 K25 K30 K40 A25 A30 S25 Su giriş çıkış borusu anma çapı [inch] 2" 2½" 3" 4" 2½" 3" 2½" Su giriş - çıkış borusu iç çapı (D) [mm] 53 70 81 105 70 81 70 Silindirik kısmın çapı (D s ) [mm] 251 251 251 251 283 283 200 Konik kısmın taban çapı (D t ) [mm] 53 55 52 54 60 60 55 Silindirik kısmın yüksekliği (L s ) [mm] 216 216 216 216 220 220 152 Konik kısmın yüksekliği (L k ) [mm] 644 644 644 644 650 650 275 Biriktirme kabı tipi Kapaksız Kapaklı Kapaklı Kapaksız Kapaksız Kapaksız Kapaklı Biriktirme kabı çapı (D b ) [mm] 252 165 165 165 245 245 154 Biriktirme kabı uzunluğu (H b ) [mm] 219 245 245 245 225 225 242 Genel yükseklik (H g ) [mm] 1320 1260 1320 1320 1185 1185 760 Sulama sırasında su içindeki katı tanecikler, büyüklüklerine ve yoğunluk farkına bağlı olarak merkezkaç kuvvetinin etkisiyle ayrılarak biriktirme haznesine geçerler. Denemede kullanılan hidrosiklon filtrelerin biriktirme haznesi iki tiptedir (Şekil 1). Birinci tip biriktirme haznesi, Şekil 1a da görüldüğü gibi; sacın kıvrılarak kaynatılmasıyla oluşturulan silindirik yapının üzerine ve altına pres yardımıyla özel form verilmiş sacların kaynatılmasıyla meydana getirilmiştir. Biriktirme haznesinin altına, toplanan materyalin boşaltılmasını sağlamak amacıyla 3/4", kaynatılmıştır. İkinci tip biriktirme haznesi ise, bir ucu kaynaklı olarak kapatılmış, diğer ucu ise açılıp kapanabilen bir kapak sistemine sahip silindirik bir yapıdadır (Şekil 1b). YÖNTEM Hidrosiklon filtrelerin, farklı debilerdeki yük kaybı değerlerini belirlemek amacıyla E.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü Pompa Deneme Laboratuvarı nda bir deneme düzeni oluşturulmuştur (Şekil 2). Deneme düzeninde, santrifüj pompa yardımıyla depodan sağlanan temiz su kullanılmıştır. Hidrosiklon filtreden geçen debi değerleri, pompa çıkış hattına yerleştirilen bir vana yardımıyla ayarlanmış ve orifis yöntemiyle ölçülmüştür. Hidrosiklon filtrelerden geçen her debiye karşılık meydana gelen yük kaybı değerleri, hidrosiklon filtrelerin su giriş ve çıkış ağızlarına yerleştirilen çıkışlara bağlanan cıvalı diferansiyel manometre yardımıyla ölçülmüştür. Ölçülen değerler yardımıyla debi-yük kaybı ilişkileri belirlenmiştir (Şekil 2). 340

Hüseyin YÜRDEM, Vedat DEMİR, Adnan DEĞİRMENCİOĞLU 1. Pompa 4. Hidrosiklon filtre 2. Debi ayar vanası 5. Orifis 3. Kayıp yüksekliğin ölçülmesinde kullanılan 6. Debi ölçümünde kullanılan cıvalı diferansiyel cıvalı diferansiyel manometre manometre 7. Su iletim boruları Şekil 2. Deneme düzeninin genel görünüşü SÜRTÜNME KAYIPLARININ BOYUTSAL ANALİZİ Boyutsal analiz, değişik fiziksel sistemlere ilişkin tahminleme modellerinin geliştirilmesinde ve özellikle hidrolik alanında oldukça yaygın kullanım alanı bulan bir araçtır (Langhaar, 1987). Bu yöntemle herhangi bir fiziksel olaya etki ettiği düşünülen değişkenler saptanır ve sonrasında bu değişkenler, fiziksel olarak anlam ifade eden bir grup boyutsuz terime ( terimleri) indirgenir. Boyutsal analiz yöntemi kullanılarak yürütülen bu çalışmada, hidrosiklon filtrelerde oluşan yük kaybına etki ettiği düşünülen değişkenler Çizelge 2 de ve bu değişkenler kullanılarak oluşturulan boyutsuz terimler Çizelge 3 te verilmiştir. Çizelge 2. Hidrosiklon filtrelerde oluşan yük kaybına etki eden değişkenler Değişken tipi Sembol Değişken Boyut Birim Bağımlı H f Yük kaybı L m V Giriş borusundaki suyun hızı LT -1 ms -1 ν Kinematik viskozite L 2 T -1 m 2 s -1 g Yerçekimi ivmesi LT -2 ms -2 Bağımsız D Su giriş-çıkış borusu iç çapı L m D s Filtre gövdesinin silindirik kısmının çapı L m D t Filtre gövdesinin konik kısmının taban çapı L m L s Filtre gövdesinin silindirik kısmının uzunluğu (yüksekliği) L m L k Filtre gövdesinin konik kısmının uzunluğu L m 341

Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Bazı Hidrosiklon Filtrelerin Yük Kayıplarının Kestiriminde Kullanılabilecek Bir Matematiksel Modelin Boyutsal Analiz Yöntemiyle Geliştirilmesi Çizelge 3. Boyutsuz terimler ve fiziksel anlamları Boyutsuz terim ( terimi) Fiziksel anlamı 1 H f /D Giriş-çıkış su borusu iç çapının değişimine bağlı yük kaybı 2 V 2 /gd Froude sayısı 3 VD /ν Reynolds sayısı 4 D t /L k Filtre gövdesinin konik kısmının taban çapının, filtre gövdesinin konik kısmının uzunluğuna oranı 5 D s /D t Filtre gövdesinin silindirik kısmının çapının, filtre gövdesinin konik kısmının taban çapına oranı 6 D /D s Giriş-çıkış borusu iç çapının, filtre gövdesinin silindirik kısmının çapına oranı 7 L s /L k Filtre gövdesinin silindirik kısmının uzunluğunun, filtre gövdesinin konik kısmının uzunluğuna oranı Çizelge 3 de verilen boyutsuz terimler uyarınca filtrelerde meydana gelen sürtünme kaybı fonksiyonel olarak aşağıdaki şekilde ifade edilebilir: H f /D = f (V 2 /gd, VD /ν, D/D s, D t /L k, D s /D t, L s / L k ) (1) BULGULAR Boyutsuz terimler kullanılarak (Çizelge 3) ileriye doğru seçim esasına dayalı olarak yapılan çoklu regresyon analizi sonucunda aşağıda verilen matematiksel model elde edilmiştir. H f /D= 1.3403 (V 2 /gd) 0.581 (VD /ν) 0.567 (D t /L k ) -2.175 (D s /D t ) -7.53 (D/D s ) -1.33 (2) Modelde, kinematik viskozitenin (ν) yerine 20 o C deki değeri olan 1.01x10-6 m 2 s -1 ve yerçekimi ivmesi (g) için 9.81 ms -2 alındığında model aşağıdaki formda verilebilir. H f = 892.5 V 1.729 D -0.344-6.2 D s D 5.355 2.175 t L k (3) Modelde, su hızı (V) yerine (4Q/πD 2 ) alındığında ise model aşağıdaki formu alır: H f = 1355.2 Q 1.729 D -3.802-6.2 D s D 5.355 2.175 t L k (4) Geliştirilen modelin serbestlik derecesi 86 olup, modele ilişkin çoklu regresyon analizi sonuçları Çizelge 4 de verilmiştir. Çizelgeden görüleceği üzere Froude sayısı (V 2 /gd) yük kaybı değişiminin %95.28 ini tek başına açıklayabilmektedir. Diğer terimleri modele katıldıkça tahminleme katsayısı artmakta ve oluşturulan modelin tahminleme katsayısı %97.64 e kadar yükselmektedir. L s /L k boyutsuz terimin dışında öngörülen bütün boyutsuz terimler %95 seviyesinde önemli bulunduğu için modelde yer almıştır. Geliştirilen modelin geçerllik sınırları aşağıda verilmiştir: Giriş çıkış borusu iç çapı (D) : 53-105 mm Silindirik kısmının çapı (D s ) : 200-283 mm Silindirik kısmın yüksekliği (L s ) : 152-220 mm Konik kısmın taban çapı (D t ) : 52-60 mm Konik kısmın yüksekliği (L k ) : 275-644 mm Çalışmada ele alınan tüm hidrosiklon filtrelerin farklı debilerde ölçülen tüm yük kayıp (H f ) değerleri ve geliştirilen model yardımıyla bulunan yük kayıp değerlerinin karşılaştırılması Şekil 3 de verilmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi, modelle tahmin edilen yük kaybı değerleri, denemelerde ölçülen yük kaybı değerlerine oldukça yakındır. Çizelge 4. Kesişim katsayısı sıfır alınarak yapılan regresyon analizi sonuçları Boyutsuz terimler Üstel terim Standart hata R 2 ve değişimi (%) Log (sabit) 0.1272 0.91440222 - V 2 /gd 0.581 0.117711151 95.28 VD /ν 0.567 0.236110524 95.82 D /D s -1.33 0.355190279 96.32 D t /L k -2.175 0.292792825 97.23 D s /D t -7.53 1.199641896 97.64 342

Hüseyin YÜRDEM, Vedat DEMİR, Adnan DEĞİRMENCİOĞLU 10 Modelle tahminlenen yük kaybı, H f (m) 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 Ölçülen yük kaybı, H f (m) Şekil 3. Ölçülen ve geliştirilen model yardımıyla tahmin edilen yük kaybı (H f ) değerlerinin karşılaştırılması SONUÇ ve DEĞERLENDİRME Çalışmada ele alınan K tipi hidrosiklon filtrelerin, farklı debilerde ölçülen yük kayıp (H f ) değerleri ve geliştirilen model yardımıyla hesaplanan debi-yük kayıp eğrileri Şekil 4 te örnek olarak verilmiştir. Görüldüğü gibi K tipi hidrosiklon filtrelerin model yardımıyla hesaplanan debi-yük kayıp eğrileri denemelerde ölçülen yük kaybı değerlerine oldukça yakın çıkmıştır. 9 8 K20 Ölçüm K-20 Model Yük kaybı H f (m) 7 6 5 4 3 2 K25 Ölçüm K30 Ölçüm K40 Ölçüm K-25 Model K-30 Model K-40 Model 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Debi (m 3 /h) Şekil 4. Denemelerde Kullanılan K tipi Hidrosiklon Filtrelerin Ölçüm Sonuçları ile Model Karşılaştırmaları 343

Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Bazı Hidrosiklon Filtrelerin Yük Kayıplarının Kestiriminde Kullanılabilecek Bir Matematiksel Modelin Boyutsal Analiz Yöntemiyle Geliştirilmesi Hidrosiklon filtrelerin yük kayıp değerlerinin kestiriminde kullanmak amacıyla geliştirilen model, giriş çıkış borusu iç çapı (D) 53-105 mm, silindirik kısmının çapı (D s ) 200-283 mm, silindirik kısmın yüksekliği (L s ) 152-220 mm, konik kısmın taban çapı (D t ) 52-60 mm, konik kısmın yüksekliği (L k ) 275-644 mm olan hidrosiklon filtrelerin yük kaybının kestiriminde kullanılabilir. Elde edilen bu model, gerek yeni hidrosiklon tasarımlarında ve gerekse de damla sulama sistemlerinin projelemesinde hidrosiklon filtrelerin yük kayıplarının tahminlenmesine olanak sağlayacaktır. LİTERATÜR LİSTESİ Andin, A., G. Alon, 1986. Mechanisms and Process Parameters of Filters Screens. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol:112, No:4, Paper No:21034,Jarusalem,ISRAEL Bulancak, S., E. Uz, 2000. Ege Bölgesi Pamuk Tarımında Damla Sulama Sistemlerinin Uygulanabilirliğinde Filtre Seçimi ve Performansı Üzerinde Bir Araştırma, E.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü (Yüksek Lisans Tezi), İZMİR. Bulancak, S., V. Demir, H. Yürdem, E. Uz, 2006. Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Çeşitli Filtre ve Filtre Kombinasyonlarının Açık Kanal Sularında Kullanılmasındaki Etkinliklerinin Belirlenmesi. E.Ü.Z.F. Dergisi, 43 (1):85-96, İzmir-Turkey. Demir, V., E. Uz, 1994. Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Filtreler. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi Cilt:31 Sayı:2-3, S.177-184, İZMİR Douglas, A., P.E. Bruce, 1985. Filtration Analysis and Aplication. Proc. Third Inter l Drip/Trikle Irrigation in Action, ASAE, Ph:58-68, St.Joseph, Michigan. Gilbert, R.G., H.W. Ford, 1986. Operational Principles-Emitter Clogging. (F.S. Nakayama and D.A.Bucks, ed.), Chap.3,pp.142-187. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam. Keller, J., Bliesner, R.D. 1990. Sprinkler and Trickle Irrigation, USA Langhaar, H.L., 1987. Dimensional Analysis and Theory of Models. Robert E. Kreiger Publishing Company. p.166. Malabar, Florida Plastro Gvat, 1989. Filitration and Water Treatment Manual for Low Volume Irrigation Systems, ISRAEL Ravina, I., Paz, E., Sagy, G., Yechiley, Z., Sofer, Z., Lavy, Z., Marcu, A., 1990. Filitration Requirements for Emitter Cloging Control, Telaviv, ISRAEL Soccol, O.J.; T. A. Botrel, 2004, Hydrocyclone For Pre- Filtering Of Irrigation Water, Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.), Apr 2004, vol.61, no.2, p.134-140. ISSN 0103-9016v.61, n.2, p.134-140, Mar./Apr. 2004 Uz. E., V. Demir, M. Eren, 1994. Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Filtreler Üzerine Bir Araştırma. Tarımsal Mekanizasyon 15. Ulusal Kongresi Bildiriler Kitabı, S.572, 581, Antalya Yurdem, H., V. Demir, 2003, Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Elek Filtrelerde Görülen Bazı Tasarım Hatalarının Yük Kayıpları Üzerine Etkisi, Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi Cilt:40 Sayı:2, S.81-88, İZMİR Zeier, K.R., Hills., D.Y., 1987. Trickle Irrigation Screen Filter Performans as Affected by Sand Size and Concentration, Transactions of the ASAE 344