T.C. ONDOKUZ MAYIS NVERSTES

MHENDSLK FAKLTES MAKNA MHENDSL BLM

DEB LM DENEY

Hazrlayan Do.Dr. Bahattin TOPALOLU

SAMSUN

1

DEB LM DENEY

1. DENEYN AMACI

Bu deneyin amac drt farkl yntem ile sktrlamaz bir akkann (suyun) debisini lmektir. Bu yntemler

1) Venturi ile debi lm 2) Orifis ile debi lm 3) Rotametre ile debi lm 4) Bir tankta biriktirilen suyun hacmi ve ak sresi llerek debi lm

yntemleridir. Bu deneyde debi lmlerinin yan sra ktle ve enerji korunumu (sreklilik ve Bernoulli) denklemlerinin uygulamalar yaplarak statik basn ile akm byklkleri arasndaki ilikiler incelenebilir. Ayn zamanda debimetrelerin kayp katsaylar belirlenebilir.

4. yntem en basiti olmakla birlikte, dorudan lm imkan verdiinden en dorusu olarak kabul edilebilir. Bu nedenle bu yntem ilk yntem iin karlatrma imkan vermektedir.

2. DENEY DZENE

Deney dzeneinin emas ekil 1de grlmektedir. Debi lm iin bir venturi borusu (2), bir orifis (3) ve bir rotametre (7) mevcuttur. Ak debisi bir k vanas (6) ile ayarlanabilir. Ak hatt zerinde deiik noktalardaki basnlar veya basn farklar, basn balantlar 6-borulu manometreye (1) balanarak llebilir. Ayrca ak hattndan geen ve bir hacim lme tank (20) iinde biriktirilen akkann hacmi ve bu srada geen zaman llerek debi dorudan belirlenebilir. Venturi, orifis ve rotametre akn izlenebilmesi iin effaf imal edilmilerdir.

Pompa (14) ile baslan su bir hortum ile (4) nolu balant noktasndan deney dzeneine girmektedir. Srasyla orifismetre, venturimetre ve rotametreden geen su (5) nolu su k borusundan karak tanka boalmaktadr. Tankta biriken suyun hacmi llmek istendiinde tankn altndaki srgl vana (18) kapatlarak su tankta biriktirilir. Bunun dnda srgl vana ak tutularak suyun depoya (16) akmas ve bylece devir daim yapmas salanr.

6-borulu manometre zerinde manometrik basn yksekliklerini lmek amacyla skala bulunmaktadr. Manometrenin alt tarafnda basn balant noktalar mevcuttur. Manometrenin st tarafnda ise bir manometre boaltm vanas (9) ve hava alma vanas (10) bulunmaktadr.

2

1) 6-borulu manometre 2) Venturimetre 3) Orifismetre 4) Su girii hortum balants 5) Su k 6) k vanas 7) Rotametre 8) Basn lm balant noktas 9) Manometre boaltma vanas 10) Manometre hava alma vanas 11) Ama kapama dmesi 12) Ana alter 13) Giri vanas 14) Pompa 15) Depo boaltma vanas 16) Su deposu 17) Tama borusu 18) Srgl vana 19) Hacim gstergesi 20) Hacim lme tank

ekil 1: Deney dzenei

3

2.1 Venturimetre

Venturimetre, ekil 2de grld gibi, daralan ve genileyen ak blgesine sahip olup, boru ve kanallarda ak hzn lerek akn hacimsel debisini belirleyen bir lm cihazdr.

ekil 2: Venturimetre ve ak esnasnda basn deiimi

Enerjinin korunumu nedeniyle enerji denklemi geerlidir. Srekli, srtnmesiz ve sktrlamaz akm iin Bernoulli denklemi adn alan bu denklem aadaki gibidir:

sabitghvpghvp =++=++ 22

221

211

22

Bernoulli denklemi srtnmesiz aklarda, hz, basn ve ykseklik arasndaki ilikiyi verir.

Yatay bir sistemde h1=h2 olduundan denklem

sabitvpvp =+=+22

222

211

haline dnr.

Ayrca ktlenin korunumu nedeniyle sreklilik denklemi de geerlidir ve giren ktlesel debi ( 1m& ) kan ktlesel debiye ( 2m& ) eit olmaldr:

222111 AvAv =

4

Sktrlamaz aklar iin younluk sabit ( 1 2 = = ) olacandan sreklilik denklemi

2211 AvAv = halini alr. Yukardaki denklemin sandaki ve solundaki ifadeler hacimsel debiyi verir. Buna gre sktrlamaz akmlarda hacimsel debi de sabittir:

sabitVVV === .2.1. Sreklilik denklemi yardmyla enerji denkleminden dar kesitteki hz iin aadaki bant elde edilebilir:

( )412 = pv Burada dar kesit apnn boru apna oran (=d/D), p ise her iki kesitteki basn farkdr. Basn fark

)( 2121 hhgppp ==

olup llebilir. Ayrca srtnmeler ve yersel kayplar dikkate alnmadndan bu ekilde hesaplanan hz gerek deerinden byktr. Bu durum bir Cd katsays ile dikkate alnrsa gerek debi iin aadaki bant elde edilir:

( )4 21.

1)(2

= hhgCAV do

Burada A0 en dar kesitin alan, h manometrik statik basn yksekliidir. Debi katsays iin daima Cd

5

ekil 3: Orifismetre ve ak esnasnda basn deiimi

2.3 Rotametre

Rotametre, konik bir lm tp ile tp iinde aa ve yukar doru serbest hareket edebilen bir amandradan olumaktadr (ekil 1de (7) nolu cihaz). Daha nce aklanan venturi ve orifislerden farkl olarak debi lm bir cisim zerine etki eden d akmdan kaynaklanan diren kuvvetlerine dayanmaktadr. Dalm cisim zerine etki eden kaldrma kuvveti ve diren kuvvetinin kendi arl ile dengelenmesi neticesinde cisim akm iinde belli bir ykseklikte sabit kalr. Bu ykseklik kalibrasyon sonucuna gre llen debiyi verir. Debinin dalm cismin tp iindeki yksekliine gre lebilmesi iin tpn i yzeyi belli bir lde koniktir. Kalibrasyonunda bu konikliin yan sra, akkan younluunun ve viskozitesinin, cismin diren katsaysnn, cisim arlnn rol byktr.

lm tp, dar ucu altta olacak ekilde dik olarak konulur. llecek akkan tpe alt noktadan girer, amandrann etrafndan geerek yukar ykselir ve stten dar kar. Rotametre iinde ak olmad zaman, amandra lm tpnn alt ksmnda durur. Buras amandrann maksimum apnn hemen hemen tpn apyla ayn duruma geldii yerdir. Ak olmad zaman kaldrma kuvveti amandray hafifletir, fakat younluu svnnkinden daha fazla olduundan amandray ykseltmeye yetmez. Akkan lm tpne girdiinde amandra ve tp arasndaki halka kesitli dairesel bir aklk giderek artar. amandray etkileyen kaldrma kuvveti ve aktan kaynaklanan diren kuvveti arlk kuvveti ile dengelenene kadar amandra ykselir. amandrann bu denge konumundan sonra debide meydana gelebilecek herhangi bir art amandrann daha yksek bir pozisyona, azal ise daha alak bir pozisyona gelmesine sebep olur. amandrann her pozisyonu bir ak debisine karlk gelir. Hangi pozisyonun hangi debiye karlk geldii debisi bilinen lmlerle daha nceden tespit edilir ve bir skala ile rotametre zerinde iaretlenir (kalibrasyon). Daha sonra

6

llmek istenen debiler tp ierisindeki amandrann pozisyonunun gzlenmesiyle tespit edilebilir.

lm amandras bu anda sv ierisinde yzme durumundadr. Denge konumundaki amandraya etkiyen kuvvetlerin analizini yaparak baz kabuller erevesinde amandrann askda kalabilecei hz ve bylece debiyi teorik olarak hesaplamak mmkndr. Ancak gvenilir bir lm iin kalibrasyon gereklidir.

2.4 Bir tankta biriktirilen suyun hacmi ve ak sresi llerek debi lm

Ak hattndan geen ve bir tank iinde biriktirilen akkann hacmi V ve bu srada geen zaman t llerek debi dorudan tVV = /. ile belirlenebilir.

3. DENEY DZENENN ALITIRILMASI VE KAPATILMASI

1-Ana alter (12) alr. Giri vanas (13) ak, dier vanalar kapal konumda ama kapama dmesine (11) baslarak pompa (14) altrlr. 2-(6) numaral k vanas ile (9) numaral manometre boaltm vanas alarak sistemdeki tm hava kana kadar beklenir. 3-Sistemdeki tm hava boaldktan sonra giri vanas (13) kapatlr. 4-Manometre yksekliklerini ayarlamak iin nce (6) numaral k vanas kapatlr. Sonra (9) numaral manometre boaltm vanas ak braklarak (10) numaral hava alma vanas alr. Daha sonra (6) numaral k vanas ile kontrol edilerek manometre ykseltileri 0 referans seviyesine ayarlanr.

5-Manometre seviye ayarlamas yapldktan sonra (9) ve (10) numaral vanalar kapatlr. Giri vanas (13) alr ve (6) numaral k vanasndan debi kontrol yaplarak deney balatlr. 6-Srasyla nce k vanas (6), sonra giri vanas (13) kapatlr ve ama kapama dmesine (11) baslarak pompa durdurulur. Ana alter (12) kapatlr.

4. DENEYLERN YAPILMASI

1-5 farkl deney seti (5 farkl debi ile) allacaktr.

2-Debiler k vanas (6) kontrol edilerek ayarlanacaktr. 3-Aadaki Tablo 1de srasyla rotametre ve manometre ykseltileri kaydedilir. Daha sonra srgl vana (18) kapatlr. Tankta biriken su hacmi V ve kronometre ile tutulan sre t llr ve Tablo 1e kaydedilir. Hacim lm balangcnda tanktaki mevcut su hacmi (eer varsa) dikkate alnmaldr.

7

Tablo 1: Deney verileri

Manometre basn ykseklikleri (mm SS) Orifismetre Venturimetre Rotametre Deney Seti

Rotametre debisi (L/h) h1 h2 h1 h2 h1 h2

t (s) V(L)

1 2 3 4 5

5. DENEY RAPORU

Deney raporunun bir kapak sayfas olmaldr (bir rnei aada verilmektedir). Deney raporu aadaki ierie uygun olarak hazrlanmaldr:

1. Giri Burada ksaca deneyin amac aklanmaldr.

2. lmler Burada deneyin yapl ksaca aklanmal ve lm verilerinin kaydedildii tablo sunulmaldr.

3. Hesaplamalar ve deerlendirmeler Burada aadaki ilemler yaplmaldr. 3.1- lm deerlerine gre venturimetre, orifismetre ve tank ile hacimsel debileri hesaplaynz. Venturimetre iin geni kesitin ap D=20,76 mm, dar kesitin ap d=10,37 mm, debi katsays Cd=0,98 dir. Orifismetre iin ise geni kesitin ap D=70 mm, dar kesitin ap d=18,5 mm, debi katsays Cd=0,61 dir. Deneylerden birinin hesaplarn raporda detayl olarak yaznz. Hesaplanan debileri ve rotametre debilerini bir tabloda gsteriniz. Ayrca bir grafik zerinde venturimetre, orifismetre ve rotametre debilerini tank ile llen hacimsel debilere bal olarak karlatrmal olarak gsteriniz. 3.2- Tank ile yaplan hacimsel debi lmn doru kabul ederek venturimetre ve orifismetre iin yeni debi katsaylar ve rotametre iin bir dzeltme katsays belirleyiniz. Bu amala her deney seti iin bu katsaylar yeniden belirleyiniz ve bir tabloda ve grafik zerinde debilere bal olarak karlatrmal olarak gsteriniz. Ayrca aritmetik ortalamalarn hesaplayarak yeni debi katsays ve dzeltme katsays olarak alnz. 3.3- Basn farklarn hacimsel debiye bal olarak gsteren bir diyagram iziniz.

4. Sonular ve yorumlar Burada deneyler ve hesaplamalarla ilgili yorumlar yaplmaldr.

8

ONDOKUZ MAYIS NVERSTES

MHENDSLK FAKLTES

MAKNA MHENDSL BLM

MAKNA MHENDSL LABORATUVARI

DEB LM DENEY RAPORU

Deney Sorumlusu

Do. Dr. Bahattin TOPALOLU

rencinin

Ad Soyad:

Numaras:...................

Grubu:...............

Deney Tarihi ve Saati:.................