Download pdf - MUH Laboratuvar

DR. MEHMET EMİN DENİZYRD.DR. ZEYNEL ABİDİN FİRATOĞLU

DOÇ. DR. REFET KARADAĞPROF. DR. MURAT KISA

ARŞ. GÖR. BURAK YENİGÜN

T.C.HARRAN ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

MÜHENDİSLİK LABORATUARIDERS NOTLARI

HAZIRLAYANLAR:

PROF. DR. CENGİZ DOĞANPROF. DR. BÜLENT YEŞİLATA

PROF. DR. HÜSAMETTİN BULUT

YRD. DOÇ. DR. CUMA ÇETİNERYRD. DOÇ. DR. M. AZMİ AKTACİR

YRD. DOÇ. DR. İSMAİL HİLALİ

ÖĞR. GÖR. OSMAN AVNİ SERVİOKT. Ş. MÜSLÜM AÇIKERÖĞR. GÖR. VEHBİ BALAK

ARŞ. GÖR. AHMET ERSAVAŞARŞ. GÖR. ÖMER YETKİN

ARŞ. GÖR. ZEKERİYA ASLANARŞ. GÖR. YUSUF IŞIKER

2012

ĠÇĠNDEKĠLER

1. GüneĢ Enerjisi Laboratuarı…………………….……………………………………1

2. iklimlendirme Laboratuari I.......................................…………………………….14

3. Ġklimlendirme Laboratuarı II……………………………………………………….42

4. AkıĢkanlar Mekaniği Laboratuarı……….………………………….……………...76

5. Mekanik Laboratuarı…………………………………………………………….....86

6. Pompa Laboratuarı……………………………………………………..…………..97

7. Motor Laboratuarı …………………………………………………….………….113

8. Isıtma Sistemleri Laboratuarı ..…………………………………………………...119

9. Ġmalat Yöntemleri ve Konstrüksiyon Laboratuarı………………………………..126

10. Yenilenebilir Enerji Kaynaklari Laboratuari..........................................................142

Hazırlayanlar: Dr. Cuma ÇETĠNER & Doç. Dr. Hüsamettin BULUT

1

GÜNEġ ENERJĠSĠ LABARATUAR FÖYÜ

AMAÇ : GüneĢ enerjisi ve uygulamalarının tanıtılması

Mühendislik Laboratuvarı kapsamında aĢağıdaki güneĢ enerjisi uygulamaları

incelenecektir.

1- Tabi dolaĢımlı açık tip bir güneĢ enerjili sıcak su ısıtma sistemi

2- Panel ve kutu tipi güneĢ piĢiricileri

3- PV sistemi ve güneĢ ıĢınımının ölçülmesi

4- Düzlem yüzeyli ve vakum tüplü güneĢ kolektörleri

5- Havalı tip güneĢ kolektörleri

1. GĠRĠġ

GüneĢ enerjisi bilinen en eski birincil enerji kaynağıdır.Temizdir, yenilenebilir ve

dünyamızın her tarafında fazlasıyla mevcuttur.Hemen hemen bütün enerji kaynakları

doğrudan veya dolaylı olarak güneĢ enerjisinden türemiĢlerdir. GüneĢ enerjisi kesikli ve

değiĢkendir.Günlük ve mevsimlik değiĢimleri vardır.Bundan öte radyasyon atmosferik

koĢullarca belirlenir.Bütün bu özelliklerinden ötürü bazı güneĢ enerjisi uygulamaları enerji

depolanmasını ve yedek enerji sistemlerini gerektirmektedir. Diğer alıĢılmıĢ enerji

kaynaklarıyla karĢılaĢtırıldığında güneĢ enerjisinin yoğunluğu düĢüktür. Fakat güneĢ enerjisini

mekanik ve elektrik enerjilerine uygun bir verimlilikle çevirmek mümkündür.Yarı

iletkenlerde fotoelektrik ve termoelektrik etkileri kullanarak güneĢ enerjisini doğrudan

elektrik enerjisine çevrilebilir.

GüneĢ enerjisi, ev kullanımı için sıcak su sağlanması, ısıtma ve soğutma

uygulamalarında, endüstride iĢlem ısısının sağlanmasında, tarımda sulama, kurutma ve

piĢirmede, elektrik enerjisi üretmede kullanabilen bir enerji kaynağıdır.

2. GÜNEġ ENERJĠSĠYLE ELEKTRĠK ÜRETME YÖNTEMLERĠ

GüneĢ enerjisinden yararlanarak yüksek sıcaklıklarda buhar elde etmek suretiyle bir

türbini çalıĢtırıp elektrik üretmek mümkündür. GüneĢi takip sistemine sahip bu sistemlerde


2

genellikte yansıtıcı olarak parabolik aynalar kullanılmaktadır. Bir diğer yöntem fotovoltaik

yöntemle (PV sistem) ile elektrik üretilmesidir.

2.1. GüneĢ Enerjisi YoğunlaĢtırıcıları

GüneĢ ıĢınımından faydalanma yöntemlerinin baĢında güneĢ ıĢınımını üzerine

toplayarak, bu enerjiyi kullanan güneĢ toplayıcıları gelmektedir. GüneĢ enerjisi toplayıcıları,

güneĢ ıĢınımından kazandıkları enerjiyi bir akıĢkana veren bir çeĢit ısı değiĢtiricisi olarak

kabul edilebilir. Düz toplayıcılar toplam güneĢ ıĢınımını kullanarak çalıĢırken, yoğunlaĢtırıcı

toplayıcılar genellikle direkt güneĢ ıĢınımını kullanırlar. Fakat daha yüksek sıcaklık elde

etmek için düz toplayıcılar yerine ıĢınımı belli bir noktada toplamak için değiĢik geometrili

odaklayıcılar kullanılarak kızgın su, doymuĢ buhar ve kızgın buharın elde edilmesi mümkün

olmaktadır. GüneĢ enerjisi toplayıcıları genel olarak sabit ve hareketli toplayıcılar olarak

sınıflandırılabilir. Sabit toplayıcılar ile sıcaklığı 60-200 C‟ye kadar olan uygulamalarda

kullanılmaktadır. Hareketli toplayıcılar ise yüksek sıcaklık uygulamalarda tercih edilmektedir.

Hareketli toplayıcılardan çizgisel odaklayıcılarla 300-400 C sıcaklığa kadar, noktasal

odaklayıcılarla 1500 C kadar sıcaklıklar elde edilebilmektedir.

2.1.1. Tek eksende güneĢ izleyici sistemleri

Parabolik toplayıcılar yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılan ve güneĢ enerjisini

belirli bir merkeze yoğunlaĢtırma yapan ısıl sistemlerdir. YoğunlaĢtırıcı sistemlerle direkt

güneĢ ıĢınımından yararlanarak yüksek sıcaklıkta buhar üretilebilmekte ve elektrik üretiminde

veya yüksek sıcaklık ihtiyacı duyulan sistemlerde kullanılabilmektedir. YoğunlaĢtırıcı ısıl

sistemlerin en yaygını silindirik parabolik oluk toplayıcılardır. Bu toplayıcılarda 400 ºC

sıcaklılara kadar buhar elde edilebilmektedir. Kesiti parabolik olan toplayıcıların iç

kısmındaki yansıtıcı yüzeyler, güneĢ ıĢınlarını odakta yer alan siyah bir yutucu boruya veya

borulara odaklanır. Yutucu boruda dolaĢtırılan sıvıda toplanan ısı ile elde edilen buhardan

elektrik üretilir. Sistem doğu-batı, kuzey-güney ve polar eksende yerleĢtirilebilmekle beraber,

güneĢi doğu-batı veya kuzey-güney yönünde tek eksende takip etmektedir.


3

Yansıtıcı

Toplayıcı

ġekil. Çizgi odaklamalı yoğunlaĢtırma

2.1.2 Ġki eksende güneĢ izleyici sistemleri

Diğer bir tür yoğunlaĢtırıcı sistem olan parabolik çanak sistemler, iki eksende güneĢi

takip ederek, güneĢ ıĢınlarını odaklama bölgesine yoğunlaĢtırırlar.

ġekil. Nokta odaklamalı yoğunlaĢtırma (paraboloid)

ġekil‟den de görüldüğü gibi güneĢi iki eksende izleyen parabolid (çanak) yüzeyli aynalardan

gelen ıĢınlar odaklayıcı bir yutucuya yansıtılmaktadır. Yanma odasında yakıt olarak doğal

gazın yanma iĢleminden sonra kompresöre ve gerektiğinde ön ısıtma iĢleminden sonra

Stirling çevrimli türbine verilmektedir. Türbin Ģaftına bağlı olan bir alternatör ile elektrik

üretimi sağlanmaktadır.


4

2.1.3 Kule santral sistemi

Merkezi alıcı sistemlerde ise; tek tek odaklama yapan ve heliostat adı verilen aynalardan

oluĢan bir alandan oluĢmaktadır. Bu sistemde güneĢ ıĢınları, bir kule üzerine monte edilmiĢ ısı

değiĢtiricisine yansıtarak yoğunlaĢtırma yaparlar. Düz aynalarla yapılan bu yansıtmayla

yoğunlaĢtırma oranı 1000‟e veya daha fazla yapılabilir. Merkezi yutucu-heliostat sistemle 1

MW ile 100 MW arasında değiĢebilen elektrik güç santralleri kurulabilmektedir. Merkezi

kulenin yüksekliği, Ģekli ve heliostat alanın yoğunluğu kurulan santralin performansını

belirler.

Toplayıcı

KuleHeliostatlar

Güneş Enerjisi

ġekil. Heliostat aynalarla gelen güneĢ ıĢınlarının odaklanması

3. GÜNEġ PĠLLERĠ (FOTOVOLTAĠK PĠLLER)

GüneĢ pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneĢ ıĢığını doğrudan elektrik enerjisine

dönüĢtüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire Ģeklinde biçimlendirilen

güneĢ pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm

arasındadır.GüneĢ pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalıĢırlar, yani üzerlerine ıĢık

düĢtüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluĢur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı,

yüzeyine gelen güneĢ enerjisidir. GüneĢ enerjisi, güneĢ pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile %

20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.Güç çıkıĢını artırmak amacıyla çok

sayıda güneĢ pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu

yapıya güneĢ pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak

modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç W GüneĢ Pillerinden

MegaWatt'lara kadar sistem oluĢturulur.


5

ġekil. Bir. güneĢ pili modülü, paneli

ġekil PV sistemi ile sokak aydınlatması ġekil Fotovoltaik panel ve güneĢ ıĢınımı ölçmek

için kullanılan piranometre


6

4. GÜNEġ ENERJĠLĠ SICAK SU SĠSTEMLERĠ

GüneĢ kollektörlü sıcak su sistemleri, güneĢ enerjisini toplayan düzlemsel kollektörler,

ısınan suyun toplandığı depo ve bu iki kısım arasında bağlantıyı sağlayan yalıtımlı borular,

pompa ve kontrol edici gibi sistemi tamamlayan elemanlardan oluĢmaktadır

GüneĢ kollektörlü sistemler tabii dolaĢımlı ve pompalı olmak üzere ikiye ayrılırlar.

Her iki sistem de ayrıca açık ve kapalı sistem olarak dizayn edilirler.

4.1. Tabii DolaĢımlı Sistemler : Tabii dolaĢımlı sistemler ısı transfer akıĢkanının

kendiliğinden dolaĢtığı sistemlerdir. Kollektörlerde ısınan suyun yoğunluğunun azalması ve

yükselmesi özelliğine dayanmaktadır. Bu tür sistemlerde depo kollektörün üst seviyesinden en

az 30 cm yukarıda olması gerekmektedir. Deponun alt seviyesinden alınan soğuk (ağır) su

kollektörlerde ısınarak hafifler ve deponun üst seviyesine yükselir. Gün boyu devam eden bu

olay sonunda depodaki su ısınmıĢ olur. Tabii dolaĢımlı sistemler daha çok küçük miktarda su

ihtiyaçları için uygulanır. Deponun yukarıda bulunması zorunluluğu nedeniyle büyük

sistemlerde uygulanamazlar. Pompa ve otomatik kontrol devresi gerektirmediği için pompalı

sistemlere göre biraz daha ucuzdur.

ġekil. Besleme depolu tabii dolaĢımlı ısıtma sistemi


7

4.2. Pompalı Sistemler: Isı transfer akıĢkanının sistemde pompa ile dolaĢtırıldığı

sistemlerdir. Deposunun yukarıda olma zorunluluğu yoktur. Büyük sistemlerde su

hatlarındaki direncin artması sonucu tabii dolaĢımın olmaması ve büyük bir deponun yukarıda

tutulmasının zorluğu nedeniyle pompa kullanma zorunluluğu doğmuĢtur.

Pompalı sistemler otomatik kontrol devresi yardımı ile çalıĢırlar. Depo tabanına ve

kollektör çıkıĢına yerleĢtirilen diferansiyel termostatın sensörleri; kollektörlerdeki suyun

depodaki sudan 10oC daha sıcak olması durumunda pompayı çalıĢtırarak sıcak suyu depoya

alır, bu fark 3 oC olduğunda ise pompayı durdurur. Pompa ve otomatik kontrol devresinin

zaman zaman arızalanması nedeniyle iĢletilmesi tabii dolaĢımlı sistemlere göre daha zordur .

4.3. Açık Sistemler: Açık sistemler kullanım suyu ile kollektörlerde dolaĢan suyun aynı

olduğu sistemlerdir. Kapalı sistemlere göre verimleri yüksek ve maliyeti ucuzdur. Suyu

kireçsiz ve donma problemlerinin olmadığı bölgelerde kullanılırlar.

3.4. Kapalı Sistemler: Kullanım suyu ile ısıtma suyunun farklı olduğu sistemlerdir.

Kollektörlerde ısınan su bir eĢanjör vasıtasıyla ısısını kullanım suyuna aktarır. Donma,

kireçlenme ve korozyona karĢı çözüm olarak kullanılırlar. Maliyeti açık sistemlere göre daha

yüksek verimleri ise eĢanjör nedeniyle daha düĢüktür.

5. DÜZLEMSEL KOLEKTÖR

Düzlemsel güneĢ kollektörleri, güneĢ enerjisinin toplandığı ve herhangi bir akıĢkana

aktarıldığı çeĢitli tür ve biçimlerdeki aygıtlardır. Düzlemsel güneĢ kollektörleri, üstten alta

doğru, camdan yapılan üst örtü, cam ile absorban plaka arasında yeterince boĢluk, kollektörün

en önemli parçası olan absorban plaka, arka ve yan yalıtım ve yukarıdaki bölümleri içine alan

bir kasadan oluĢmuĢtur.


8

Saydam Örtü

Yalıtım Malzemesi

Yutucu Yüzey

Kasa

AkışkanınDolaştığı Borular

.

ġekil. Düzlemsel GüneĢ Kolektörü

Üst örtü : Toplayıcıların ısı kayıplarını en aza indirgeyen ve güneĢ ıĢınlarının geçiĢini

engellemeyen malzemelerden seçilmektedir. Saydam yüzey olarak genellikle cam veya

plastik esaslı malzemeler kullanılır. Bu örtüleri kullanmaktaki asıl amaç, ortamdaki rüzgar

nedeniyle yutucu yüzey ile ortam arasındaki taĢınım katsayısının büyümesini önlemektir.

Kullanılan örtü malzemesinde uzun dalga boylu ıĢınım geçirme oranlarının düĢük olması

sebebiyle ısı kaybını önlemektedirler. Cam, güneĢ ıĢınlarını geçirmesi ve ayrıca yutucu

plakadan yayınlanan uzun dalga boylu ıĢınları geri yansıtması nedeni ile örtü maddesi olarak

son derece uygun bir maddedir. Bilinen pencere camının geçirme katsayısı 0.88‟dir. Son

zamanlarda özel olarak üretilen düĢük demir oksitli camlarda bu değer 0.95 seviyesine

ulaĢmıĢtır. Bu tür cam kullanılması verimi arttırır

Yutucu (Absorbant) Yüzey : Toplayıcılarda yutucu plaka toplayıcıların en önemli kısmıdır.

GüneĢ ıĢınları, yutucu plaka tarafından yutularak ısıya dönüĢtürülür ve sistemde dolaĢan

sıvıya aktarılır. Yutucu (absorbant) plaka düz toplayıcılarda tabanda ve üstte birer manifold

ile bunların arasına yerleĢtirilmiĢ akıĢkan boruları ve yutucu plakadan oluĢur. Yutucu

plakanın ıĢınları yutması için koyu bir renge genellikle siyaha boyanır. Kullanılan boyanın

yutma katsayısının yüksek, uzun dalga boylu radyasyonu yayma katsayısının düĢük olması

gerekmektedir. Bu nedenle de bu özelliklere sahip seçici yüzeyler kullanılmaktadır. Ġdeal bir

yutucu yüzeyin seçici yüzeyli olarak yapılması verimi artırmaktadır. Mat siyah boyanın

yutuculuğu 0.95 gibi yüksek bir rakam iken yayıcılığı da 0.92 gibi istenmeyen bir değerdedir.

Yapılan seçici yüzeylerde yayma katsayısı 0.1‟in altına inmiĢtir. Seçici yüzey kullanılması

halinde toplayıcı verimi artar.


9

Isı Yalıtım : Kollektörün arkadan olan ısı kayıplarını minumuma indirmek için absorban

plaka ile kasa arası uygun bir yalıtım maddesi ile yalıtılmalıdır. Absorban plaka sıcaklığı,

kollektörün boĢ kalması durumunda 150 °C‟a kadar ısınması nedeniyle kullanılacak olan

yalıtım malzemesinin sıcak yalıtım malzemesi olması gerekmektedir. Isı iletim katsayıları

düĢük ve soğuk yalıtım malzemesi olarak bilinen poliüretan kökenli yalıtım malzemeleri tek

baĢına kullanılmamalıdır. Bu tür yalıtım malzemeleri, absorban plakaya bakan tarafı sıcak

yalıtım malzemesi ile takviye edilerek kullanılmalıdır.

Kollektör Kasası : Kasa, yalıtkanın ıslanmasını önleyecek biçimde yapılmalıdır. Özellikle

kollektör giriĢ ve çıkıĢlarında kasanın tam sızdırmazlığı sağlanmalıdır. Kasanın her yanı 100

kg/m2 (981 Pa=N/m2) basınca dayanıklı olmalıdır (TSE-3680).

Sıvılı kollektörlerde sızdırmazlığın yüzde yüz sağlanamadığı durumlarda camda yoğunlaĢan

su buharını dıĢarıya atmak amacıyla kasanın iki yan kenarına tam karĢılıklı ikiĢer adet 2-3 mm

çapında delik açılmalıdır.

6.VAKUM TÜPLÜ GÜNEġ ENERJĠSĠ SĠSTEMĠ

Sistemimiz iç içe geçmiĢ iki borosilikat cam tüpten oluĢmaktadır.Ġki tüp arasındaki

vakum sayesinde ısı kaybı minimum düzeye indirilmiĢtir.Ġçteki tüpün dıĢı püskürtme yöntemi

ile AΙ-N/AΙ kaplanmıĢtır.Bu seçici yüzey sayesinde tüpe gelen ıĢınların % 93‟ü mükemmel

bir Ģekilde emilip ısıya çevrilmektedir.Ġki tüpün arasındaki havanın alınmasından dolayı

içteki tüpten oluĢan ısı kaybı yok denecek kadar azdır.Evdeki termoslarda aynı yöntemle

yapılmıĢtır.Seçici yüzey tarafından absorbe edilen güneĢ enerjisi iç tüpteki suya

geçmektedir.Bu olaya doğal sirkülasyon denir ve her tüpte aynı olay devam etmektedir.

Havalı güneĢ kollektörleri normal parlak bulutlu havalarda da ısıtma kapasitesine

sahiptir.Havalı güneĢ kollektörleri özellikle orta enlemlerde yer alan ülkelerde daha kısa

sürede yaygınlaĢmıĢtır.Isı ve elektrik toplamaya yarar.Havalı güneĢ kollektörleri ısıtma ya da

kurutmada kolaylık sağlar.


10

ġekil Vakum Tüplü Kollektör ve çalıĢma prensibi

7. GÜNEġ ENERJĠSĠ ĠLE PĠġĠRME SĠSTEMLERĠ

GüneĢ enerjisinden yararlanarak yemek piĢirme ve süt ısıtmak için kullanılan basit

sistemler dünyanın bir çok bölgesinde kullanılmaktadır.

Genel olarak üç tip güneĢ piĢiricisi vardır.

1- Panel tip güneĢ piĢiricileri

2- Kutu tip güneĢ piĢiricileri

3- Odaklamalı –parabolik tip güneĢ piĢiricileri

ġekil . Panel tip güneĢ piĢiricisi


11

ġekil. Kutu tipi güneĢ piĢiricisi

ġekil. Parabolik-odaklamalı güneĢ piĢiricisi

8. Havalı GüneĢ Kollektörü

GüneĢ enerjisinden yararlanmak için ısı değiĢtirgeçleri olarak çalıĢan güneĢ kollektörleri

kullanılmaktadır. Isının aktarıldığı ortam olarak güneĢ kollektörleri en genel olarak sıvılı ve havalı

olmak üzere iki kısma ayrılırlar. Isı transferindeki avantajından ve uygulamadaki konumundan dolayı

daha çok sıvılı özellikle sulu güneĢ kollektörleri kullanılmaktadır. Fakat havalı kollektörler de çeĢitli

uygulamalarda yerlerini almaktadırlar. Havalı güneĢ kollektörleri, genellikle binaların ısıtılmasında ve

tarımsal ürünlerin kurutma iĢlemlerinde kullanılmaktadır. GüneĢ enerjili kurutucularda havalı güneĢ

kollektörü, kurutucu hücre ile birleĢik veya ayrı olabilir. Bunun yanında binalarda ortamın

havalandırılmasında havanın ön ısıtılmasında havalı güneĢ kollektörleri kullanım alanı bulmaktadır.

GüneĢli hava ısıtıcıları olarak da adlandırılan havalı güneĢ kollektörleri uzun ömürlü, ağırlıkça hafif,

hacim ısıtması için uygun, donma ve korozyon gibi problemleri olmayan basit cihazlardır. Havalı


12

güneĢ kollektörleri, ek ısıtıcılarla birlikte bina ısıtılmasında, tarımsal ürünlerin kurutulmasında

rahatlıkla kullanılabilir. Ayrıca orta ve düĢük sıcaklık uygulamalarında ihtiyaç duyulan sıcak hava,

güneĢli hava ısıtıcıları ile üretilebilir.

Klasik bir güneĢ enerjili hava ısıtıcısı, bir yutucu plaka, hava akımının geçiĢi için paralel plaka veya

plakalardan meydana gelmiĢ bir kısım, en üstte bir cam veya plastik örtü ve alt ve yan kısımlarından

yatılılmıĢ bir kasadan meydana gelir. Hava ısıtıcılarının tasarımı ve bakımı basittir. Korozyon ve

sızıntı problemleri sıvılı güneĢ kollektörlerine göre daha azdır. Temel eksiklikliği yutucu plaka ile

hava akımı arasındaki ısı transfer katsayısının düĢük olması ve böylelikle ısıl veriminin düĢük

olmasıdır. Yutucu plaka ile hava arasındaki ısı taransfer katsayısının iyileĢtirmek için birçok tasarım

önerilmiĢ ve uygulanmıĢtır. Bunlar yutucu plakaya kanakçıklar takmak, dalgalı yutucu plakalar, katı

dolgu malzemeli, delikli küre veya V Ģekli verilmiĢ yutucu plakalı değiĢikliklerdir. Tüm bu

düzenlemeler ısıl verimi iyileĢtirirken, özellikle yüksek hacimsel hava debilerinde basınç kayıplarını

önemli bir miktarda artırmaktadırlar. AĢağıdaki Ģekilde düz ve kanatçıklı tip havalı güneĢ kollektör

tasarımları gösterilmiĢtir. Kanatçıklı düzenlemelerin temel amacı yutucu plaka ile hava arasındaki ısı

transfer katsayısını artırılması çabasıdır.

ġekil Havalı güneş kollektörlerinde farklı yutucu yüzey tasarımları

Binaların ısıtılmasında kullanılan çeĢitli havalı güneĢ kollektör sistemleri mevcuttur. AĢağıdaki

Ģekillerde pencere tipi kollektörün güneĢ enerjisini absorbe ederek konut ısıtılmasında kullanılıĢı ve

duvar tipi güneĢ enerjili hava ısıtıcısı görülmektedir. Özellikle yurt dıĢında binaların ısıtılmasında

sıkça kullanılan duvar tipi havalı güneĢ kollektörleri çalıĢma prensipleri olarak diğer kollektörlerden

farklı değillerdir. Kollektörün hava sirkülasyonu damper ile ayarlanabilir, isteğe göre sadece oda

içindeki hava veya dıĢ hava, kollektörden geçirilerek bina içine doğal veya zorlanmıĢ taĢınım ile

alınabilir. Ayrıca büyük ısıtma yüklerinin gerektiği sistemlerde birden fazla kollektör seri veya paralel

olarak bağlanarak çatı tipi havalı güneĢ kollektörlü sistemler oluĢturulur. Havanın akıĢı bir fan ile

kanalların içerisinden istenilen ortama ulaĢması sağlanır.


13

ġekil. Pencere tipi havalı güneş kollektörü ġekil. Duvar tipi havalı güneş kollektörü

ġekil. Ġki farklı hava güneĢ kollektörü

RAPORUN HAZIRLANMASI

1- GüneĢ enerjili soğutma sistemleri hakkında bilgi verip bu tür bir sistemi Ģematik olarak

çiziniz.

2- Piyasada satılan güneĢ enerjili sıcak su üretimi yapan en az iki sistemi ekonomik ve teknik

açısından karĢılaĢtırınız.

3- GüneĢ enerjisinin kurutmada kullanılması ile ilgili bilgi veriniz.

4- Pompalı-kapalı tip bir güneĢ enerjili su ısıtma sistemini çiziniz.

14

DENEY FÖYLERİ

15

K-203 GERİ ISI KAZANIMLI LOKAL HAVALANDIRMA SETİ ŞEMASI

ELEKTRİK PRENSİP ŞEMASI

R

Mp

M M

Fan Motorları Isıtıcı

Dimmer

(hız kontrol)

A

V V A

Voltmetre (besleme)

Voltmetre (ölçme)

Ampermetre (besleme)

ampermetre (ölçme)

taze hava giriĢi egzoz hava giriĢi

taze hava çıkıĢı

egzoz hava çıkıĢı

plakalı ısı değiĢtirici ısıtıcı

16

CİHAZIN TEKNİK ÖZELLİKLERİ

1 Cihazın dıĢ boyutları 275x565x770 mm

2 Fan kapasiteleri 350 m3/h,125 W, 2600 d/d

3 Fan markası ve modeli Pemsan P-KAGS-125-60

4 Isı değiĢtirici boyutları 300x300x210 mm

5 Isı değiĢtirici lamel aralıkları 7,5 mm

6 Isı değiĢtirici sıra sayısı 27

7 Toplam yüzey alanı 5,04 m2

8 Malzeme cinsi ve kalınlığı 0,15 mm alüminyum sac

9 Gövde cinsi Aluminyum karkas, plastik takviye kapaklı

10 Isıtıcı kapasitesi 500 W

11 Dimmer markası ve kapasitesi RTM Electronics Panel tip, 600 W

ÇALIŞTIRMA VE BAKIM TALİMATNAMESİ

1. Cihazı mutlaka topraklı prize bağlayın. 2. Cihaz çalıĢırken ellerinizi fan çıkıĢlarından uzak tutun. 3. Farklı hava koĢulları sağlamak için ısıtıcıyı çalıĢtırın veya bir klima cihazından ĢartlandırılmıĢ

hava emdirin.

17

A) DENEY NO: K 203-01 B) DENEYĠN ADI: Sıcaklık değiĢimlerinin ölçümü C) DENEYĠN AMACI: Plakalı ısı değiĢtiricinin farklı enerji seviyelerinde havadan havaya ısı transferi yaparak geri ısı kazanımı (tasarrufu) sağlamasının deneysel yolla gösterilmesi. D) DENEYDE KULLANILAN ALET VE CĠHAZLAR:

Hava hız ölçer (pervaneli anemometre) E) DENEYĠN YAPILIġI:

1. Cihazın sigortasını 1 konumuna getirin. 2. Fan düğmesine basarak fanları çalıĢtırıp dimmer yardımıyla hızı ayarlayın 3. Isıtıcı rezistansı açın. 4. AĢağıdaki tablo değerlerini kaydedin. 5. Tablo değerlerini Ģema üzerine iĢaretleyin.

Ölçülen özellik /Ölçüm sayısı

1 2 3

Taze hava giriĢ sıcaklığı, t1 [0C]

Taze hava çıkıĢ sıcaklığı, t2 [0C]

Egzoz havası giriĢ sıcaklığı, t3 [0C]

Egzoz havası çıkıĢ sıcaklığı, t4 [0C]

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, deney sonuçlarının psikrometrik diyagram üzerinde gösterilmesi

t3 = …… 0C

t2 =……. 0C t4=…… 0C

t1 =….. 0C

egzoz havası taze hava

18

A) DENEY NO: K 203-02 B) DENEYĠN ADI: Isı değiĢtiricinin termal veriminin hesaplanması C) DENEYĠN AMACI: Plakalı ısı değiĢtiriciler kullanılan malzeme ve üretim özelliğine göre %40-%80 arası verimliliğe sahiptir. D) DENEYDE KULLANILAN ALET VE CĠHAZLAR:


1. Cihazın sigortasını 1 konumuna getirin. 2. Fan düğmesine basarak fanları çalıĢtırıp dimmer yardımıyla hızı ayarlayın 3. Isıtıcı rezistansı açın. 4. AĢağıdaki tablo değerlerini kaydedin. 5. Örnek hesaplamalar yardımıyla cihazın ısıl verimini hesaplayın. 6. Farklı hızlar için deneyi tekrarlayın.


1 2 3





HESAPLAMALAR:

ġekil-2 Termal verim için sıcaklıkların belirlenmesi

Isıl verim: 13

12

tt

tt

[%]

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, ısıl verim değerinin hesaplanması.

t3 = …… 0C

t2 =……. 0C t4=…… 0C

t1 =….. 0C

egzoz havası taze hava

19

A) DENEY NO: K 203-03 B) DENEYĠN ADI: Isı değiĢtiricideki ısıtma tesir katsayısının hesaplanması C) DENEYĠN AMACI: Plakalı ısı değiĢtiricilerde ısı transfer katsayısı, hava akıĢ hızı ve boyutsuz sayıların bilinmesiyle ısı tesir katsayısı hesaplanır. Bununla ilgili gerekli örnek hesaplamalar ve tablolar ekte verilmektedir. D) DENEYDE KULLANILAN ALET VE CĠHAZLAR:


1. Cihazın sigortasını 1 konumuna getirin. 2. Fan düğmesine basarak fanları çalıĢtırın. 3. AĢağıdaki tablo değerlerini kaydedin. 4. Örnek hesaplamalar ve diyagram yardımıyla cihazın ısıl verimini hesaplayın.


1 2 3





ISIL TESĠR KATSAYISI HESABI ()

Örnek 200 m3/h hava debisine sahip bir ısı geri kazanımlı (HRV) cihazı ısı değiĢtiricisinin verimi Ģu Ģekilde hesaplanabilir:

Tasarım KoĢulları:

DıĢ ortam sıcaklığı: 5 [0C] (=%50)

Ġç ortam sıcaklığı : 25 [0C] (=%40)

Isı değiĢtirici boyutları: 0.3x0.3x0.21 [m]

Isı değiĢtirici kanal aralığı: 7,5 [mm]

Isı değiĢtirici kanal sayısı: 27 adet

Malzeme: Alüminyum sac levha

Malzeme kalınlığı: 0.15 [mm]

Ġstenenler: Alüminyum sac malzemeye göre ısıl verim ve ısı değiĢtirici çıkıĢ sıcaklıkları.

20

ġekil-3 Isı kanalları

Çözüm: Psikrometrik diyagram ve tablolardan;

+50C için k=26,01x103 W/m2K, =13,75x106 m2/s, =1,2695 kg/m3, Cp=1,00575 kJ/kg,

=0,79 m3/kg

+250C için k=24,475x103 W/m2K, =15,55x106 m2/s, =1,1843 kg/m3, Cp=1,0062

kJ/kg, =0,855 m3/kg

alüminyum için k=202 W/mK

Taze havanın kütlesel debisi 07,0360079,0

200

xv

Vm

t

t

t

[kg/s]

Egzoz havasının kütlesel debisi 065,03600855,0

200

xv

Vm

e

e

e

[kg/s]

et PP 0,615 [m] (çevre)

et AA 0,06075 [m2] (net kesit alanı)

et LL 0.3 [m] (havanın yolu]

9145,0360006075,0

200

xA

Vu

t

[m/s]

0117,0615,0

108,144 3

xx

P

ADh [m]

0085418,07449,1

0117,09145,01393.1Re

xxDu

t

h

t

(taze hava)

0068808,08411,1

0117,09145,01841.1Re

xxDu

e

h

e

(egzoz havası)

055,0

33,08,0PrRe036,0

h

h

tt

h

t

tL

D

D

kh

7,5

7,5

7,5

21

13283,0

0117,0717,00085418,0

0117,0

1001,26036,0

055,0

33,08,03

xht [W/m2K]

055,0

33,08,0PrRe036,0

e

h

ee

h

e

eL

D

D

kh

10493,0

0117,0713,00068808,0

0117,0

10475,24036,0

055,0

33,08,03

xhe [W/m2K]

uK

1=

Ahk

L

Ah ealt

11

= 02810,0

06075,01049

1

202

105.128

06075,01328

1 4

x

xx

x

57,35uK [ W/m2K]

minC

KNTU u 542,0

1.1009065,0

57,35

x

maksC

Cmin 929,06,100807,0

065,01,1009

x

x

Verim değeri NTU ve Cmin/Cmax değerlerine bağlı olarak ġekil-4’teki çapraz akımlı ısı değiĢtirici

eğrilerinden = 0.34 bulunur. ÇıkıĢ sıcaklıkları verim eĢitlikleri yardımıyla hesaplanabilir:

2,18525

25

max

eç

eçeçegT

T

T

TT [0C]

31,1134,020929,0

5

max

max

min

tç

tçtgtçT

x

T

TC

C

TT [0C] bulunur.

ġekil-4 Plakalı ısı değiĢtiriciler için verim eğrileri

22

ġekil-5 Alüminyum ısı değiĢtiricide sıcaklık hesaplanan değiĢimi

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, örnek hesaplamalar.

t3 = 25 C t2 = 5 C

t4=18,2 C t1 =11.34 C

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

evap

orat

ör

dört

yol

lu v

ana

kom

pres

ör

LP

egzo

z ha

vası

taze hava

23

S-801

TEMEL SOĞUTMA EĞİTİM SETİ

DENEY FÖYLERİ

25

S-801 SOĞUTMA DEVRE ġEMASI

TEKNİK ÖZELLİKLER 1 Kompresör tipi Aspera NE6187Z

2 Kompresör kapasitesi ¼ BG, 625 Kcal/h

3 Kondenser tipi ve kapasitesi Günay soğutma,1/3 BG, 1.7 m2

4 Kondenser fan tipi ve kapasitesi FENGDA ELEC, FD1550A2HB, Model 150x50x50

5 Isı değiĢtirici tipi Danfoss HE-0,5 tipi

6 Termostatik genleĢme vanası tipi ve kapasitesi Alco-01

7 Otomatik genleĢme vanası tipi Parker

8 Kılcal boru çapı ve boyu D=0,8 mmx800 mm

9 Termometre EVCO, FX150, dört uçlu

ısı d

eğiĢ

tiric

i

saydam evaporatör

kondenser

kompresör

OGV

fanlı-lamelli evaporatör

TGV

LP HP

Filt

re-k

urut

ucu

kılcal

1

2

3

26

A) DENEY NO: S 801-01

B) DENEYĠN ADI: Soğutma çevriminin gözlenmesi ve basınç-sıcaklık iliĢkisi.

C) DENEYĠN AMACI: DoymuĢ sıvı, doymuĢ buhar, kızgın buhar kavramlarının öğrenilmesi.

D) GEREKLĠ ALET VE CĠHAZLAR:

- R 134a basınç-entalpi diyagramı

E) DENEYĠN YAPILIġI:

1) AkıĢ kontrolü olarak termostatik genleĢme valfini seçin ve üniteyi çalıĢtırın .

2) ġartlarda kararlılık sağlanıncaya kadar bekleyin.

3) Evaporatörün alt kısmında Ģiddetle kaynayan sıvı soğutucu akıĢkana dikkat edin.

Bu doymuĢ sıvıdır. Kabarcıklar doymuĢ buharı gösterir. Bu kısımda sıcaklık değiĢmez, fakat

toplam ısı (entalpi) değiĢir.

4) Buhar, ısı absorbe etmeye devam ederek aĢırı ısıtılmıĢ (kızgın buhar) hale gelir.

5) TamamlanmıĢ tabloda aĢağıdaki durumları gözleyin:

-BuharlaĢtırıcı basıncında bir yükselme, doyma sıcaklığını yükseltir.

-Evaporatör basıncında bir düĢme doyma sıcaklığını düĢürür.

6) Doyma sıcaklığını, buharlaĢtırıcı çıkıĢındaki sıcaklıktan çıkararak ''kızgınlık

değeri'' ni buluruz.

7) Doyma sıcaklıklarını ve kızgınlık değerlerini P-h diyagramı üzerinde iĢaretleyerek

gösteriniz.

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, deney değerleri üzerinde

yorum yapılması. COP değerinin bulunması, Değerlerin P-h diyagramında gösterilmesi

27


B) DENEYĠN ADI: Soğutma çevriminin gözlenmesi

C) DENEYĠN AMACI: Soğutma sisteminin temel çevrimini anlamak


- Dijital termometre

E) DENEYĠN YAPILIġI :

1) Bu deney için akıĢ kontrolü olarak termostatik genleĢme valfini (TGV) seçiniz.

2) Üniteyi çalıĢtırıp kararlı hale gelmesi için bir müddet bekleyiniz.

3) Ekteki çizime bakın, soğutma periyodunu el ile takip edin .

4) ÇalıĢma tablosundaki değerleri ölçerek kaydedin .

NOT: Evaporatör içinden geçişte 0.3 bar'lık bir basınç düşmesi olur. Gerçek

sıcaklığın bulunabilmesi için bu değer manometre kayıplarına eklenmelidir.

F) RAPORDA ĠSTENENLER :Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo değerleri üzerinde

yorum yapılması. COP değerinin bulunması, Değerlerin P-h diyagramında gösterilmesi

Ölçüm sayısı 1 2 örnek

Çevre sıcaklığı, tç [ 0C]

Basma hattı basıncı, P2 [bar]

YoğunlaĢma sıcaklığı, ty [ 0C]

Kondenser giriĢ sıcaklığı, t2 [ 0C]

Yoğ. sıc. ile çevre sıc. arasındaki

fark [ 0C]

TXV giriĢ sıcaklığı, t3 [ 0C]

Emme hattı basıncı, Pe [bar]

BuharlaĢma sıcaklığı, te [ 0C]

Evap. çıkıĢ sıcaklığı, teç [0C]

Kızgınlık değeri, teç-te [ 0C]

28


B) DENEYĠN ADI: AkıĢ kontrolü olarak kılcal borunun kullanılması

C) DENEYĠN AMACI: Kılcal borunun evaporatöre sıvı akıĢının kontrolünde kullanılması;

özelliklerinin, avantaj ve dezavantajlarının bilinmesi



E) DENEYĠN YAPILIġI

1) AkıĢ kontrolü olarak kılcal boruyu seçin ve üniteyi çalıĢtırın .

2) Sistem kararlı hale geçince tablo değerlerini kaydedin .

3) Değerleri kaydettikten sonra saatin kaç olduğunu kaydedin ve üniteyi durdurun.

4) ġu olayları gözleyin:

- DüĢen basma hattı değerleri ile yükselen emme hattı değerleri

- BuharlaĢtırıcı içine akan sıvı

- Basınçların sonuçta eĢitlenmesi

5) Tabloyu tamamlayın .

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, kılcal borunun avantaj ve

dezavantajları COP değerinin bulunması, Değerlerin P-h diyagramında gösterilmesi

Ölçüm sayısı 1 2 Örnek

Çevre sıcaklığı, tç [C]


Evap. buharlaĢma sıcaklığı, te [C]

Evap. çıkıĢ sıcaklığı, teç [C]

Kızgınlık değeri, teç-te [C]

Cihazı kapatma saati

Göstergelerin eĢitlendiği saat

EĢitlenme süresi [dk]

29

A) DENEY NO: 801-04

B) DENEYĠN ADI: Otomatik genleĢme valfinin kullanılması

C) DENEYĠN AMACI: Otomatik genleĢme valfinin tanıtılması ve fonksiyonlarının

incelenmesi




1) OGV 'yi akıĢ kontrolu olarak seçip üniteyi çalıĢtırın.

2) OGV 'yi 0.7 bar evaporatör basıncında çalıĢması için ayarlayın .

3) Kararlılık sağladıktan sonra ölçümleri tabloya kaydedin .

4) Deneyi, OGV 'yi 1 bar ve 1.3 bar 'da tekrarlayın .

5) Her safhada gözlemlerinizi kaydedip sonuçları mukayese edin .

6) OGV'nin iĢlemesini açıklayın ve evaporatörde sabit basıncı nasıl sağlandığını

gösterin (Ekteki çizimden faydalanın.)

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, otomatik genleĢme valfinin

çalıĢma prensibi ve ölçüm sonuçları. COP değerinin bulunması, Değerlerin P-h diyagramında

gösterilmesi

Ölçüm sayısı 1 2


Emme hattı basıncı, P1 [bar]

Evap. buharlaĢma sıcaklığı,te [0C]

Evap. çıkıĢ sıcaklığı, teç [0C]

Kızgınlık değeri (teç-te) [0C]

Üniteyi kapatma saati

Göstergelerin eĢitlenme basıncı

[bar]

EĢitleme ?

30

Otomatik genleĢme valfinin çalıĢma prensibi

Diyafram üzerine uygulanan basınçlar:

1. Atmosfer basıncı

2. Ayarlanabilen yay basıncı

Diyaframın altından uygulanan basınçlar:

3. Evaporatör basıncı

4. Sabitleştirilmiş karşı yay basıncı

Eğer evaporatör yetersiz miktarda sıvı ile beslenirse evaporatör basıncı düşer .Bu düşme

üstteki kuvvetlerin (1+2) toplamının alttaki (3+4) kuvvetlerin toplamından daha fazla

olmasını dolayısıyla diyaframın aşağı doğru sapmasını sağlar Bu; denge tekrar

sağlanıncaya kadar sıvı akışının artmasına neden olur . Eğer evaporatör çok fazla sıvı ile

beslenirse basıncı yükselir .Bunun sonuç olarak (3+4), (1+2)' den daha büyük olur. Diyafram

yukarı doğru sapar, sıvı akışı azalır ve denge yeniden kurulur.

P3 P4

P1 P2

Diyafram

31


B) DENEYĠN ADI: Termostatik genleĢme valfinin kullanılması

C) DENEYĠN AMACI: TGV'nin yapısının öğrenilmesi ve diğer genleĢme cihazları ile

mukayesesi




1) AkıĢ kontrolü olarak TGV' yi seçin ve üniteyi çalıĢtırın .

2) AĢağıdaki durumları gözleyin.

- Evaporatör çıkıĢında, TGV kuyruğun ötesinde, doymuĢ sıvının baĢlangıcında

sel gibi akıĢı.

- Kuyruk soğutuldukça sıvı akıĢı azalır.

- Kuyruk dokunulmak suretiyle ısıtıldıkça evaporatörden sıvı akıĢı artar.

3) ÇalıĢma ilerledikçe hem sıvı akıĢına hem de bileĢik ölçek değerlerindeki

değiĢimleri not ediniz.

4) Soğutucu akıĢkanın miktarı ve hızı artıkça evaporatörden yağı yukarıya nasıl

süpürdüğünü ve kompresör karterine geri döndüğünü izleyin .

5) Ünite kararlı hale gelinceye dek çalıĢtırınız ve aĢağıdakileri not alın:

- Evaporatörün bütün kısmını kaynayan sıvı kaplar. Bu sebeple evaporatör en

yüksek verimle çalıĢır.

- TGV, sabite yakın bir kızgınlığı muhafaza eder

6) Kızgınlık ayarı: BileĢik ölçekteki basınca mukabil gelen sıcaklığı ve TGV kuyruğu

civarına yerleĢtireceğiniz termometre sıcaklığını ölçmek suretiyle kızgınlık değerini bulun .

Üç ayrı deney yapın :

1. Kızgınlığı 6 0C' ye ayarlayın .

2. Kızgınlığı 4 0C' ye ayarlayın.

3. Kızgınlığı 9 0C' ye ayarlayın.

Ölçümleri ekteki tabloya kaydedin. (Bu üç deney TGV'nin doğru ve yanlıĢ ayarı

arasında ki farkı gösterecektir .)

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, TGV'nin çalıĢma prensibinin

ve kızgınlık ayarının soğutma sistemleri üzerindeki öneminin açıklanması. COP değerinin

bulunması, Değerlerin P-h diyagramında gösterilmesi


Basma hattı sıcaklığı, t2 [C]

Çevre sıcaklığı, tç [C]

Basma hattı ile çevre sıc.

arasındaki fark [C]

Evap. buh. sıcaklığı, te [C]

Evap. çıkıĢ sıcaklığı, teç [C]

Kızgınlık (teç-te) [C]

32


B) DENEYĠN ADI: Isı değiĢtiricinin fonksiyonu

C) DENEYĠN AMACI: Isı değiĢtiricinin sıvı hattında aĢırı (alt) soğutmaya, buhar hattında da

kızgınlığın artmasına nasıl sebep olduğunun anlaĢılması




1) AkıĢ kontrolü olarak TGV'yi seçin ve kızgınlık değerini 4 K‟ye ayarlayın.

2) Cihazın kararlı hale gelmesi için 15-20 dakika çalıĢtırın. Isı değiĢtiricinin etkisi Ģu

Ģekilde gözlenir:

- Isı değiĢtirici yakınına kadar emme hattı boyunca karlanmanın geri gelmesi

- Isı değiĢtiriciden sonra sıcak ve kuru bir emme hattı.

3) Çevre sıcaklığı yüksek olduğunda ve bileĢik ölçek 2.2 bar 'dan daha yüksek ölçüm

verdiği koĢullarda, evaporatör ve emme hattında buharlaĢma olmaz. Buna rağmen soğuk

yüzeyler üzerinde atmosferdeki nem yoğunlaĢtıkça her ikisi de gözle görülür bir Ģekilde

ıslanacaktır .

4) Sıvı hattı ısı değiĢtiricisi üzerindeki helezon üzerine lehimlenmiĢtir. Bu esnada sıvı

ısıyı emme hattındaki buhara verir .

5) Isı değiĢtirici etkisini gözlemek için dört ayrı termometre kullanılabilir:

- Isı değiĢtirici emme hattı giriĢ ve çıkıĢı

- Isı değiĢtirici sıvı hattı giriĢ ve çıkıĢı

6) Emme hattı sıcaklığında artma, sıvı hattı sıcaklığında azalma görülür .

7) Deney sonunda kızgınlık ayarların tekrar 6 0C ' ye ayarlayın.

8) Bu deney aynı zamanda ısı değiĢtiricinin buharlaĢtırıcı verimini nasıl arttırdığını

gösterir.

F) RAPORDA ĠSTENENLER:Deney no, deneyin adı ve amacı, ısı değiĢtiricide ölçülen

sıcaklıklar ve yorum yapılması.


Isı değiĢtirici giriĢ sıcaklığı (emme hattı), t5 [0C]

Isı değiĢtirici çıkıĢ sıcaklığı (emme hattı),t6 [0C]

Isı değiĢtirici giriĢ sıcaklığı (sıvı hattı), t7 [0C]

Isı değiĢtirici çıkıĢ sıcaklığı (sıvı hattı), t8 [0C]

33


B) DENEYĠN ADI: Basınç anahtarlarının ayarlanması

C) DENEYĠN AMACI: Basınç anahtarlarının kullanılması ve ayarlanması


- Tornavida

- Kurbağacık anahtarı

- Servis anahtarı


1) Normal çalıĢma için alçak basınç anahtarı, devreyi yaklaĢık olarak 1.8 bar 'da

kesmesi için ayarlanmalıdır.

Ayarlanan bu değerin altında basınç anahtarının devreyi neden kesmesi gerektiği şu

şekilde açıklanır:

Eğer alçak basınç anahtarı devreyi 0 bar'ın altında keserse, ünite çalışmaya devam

edeceği için sistem içerisine kaçak yerlerinden atmosfer havası sızabilir.Soğutma sisteminin

iki büyük düşmanı oksijen ve nem olduğu için sistemin bu halde çalışması sakıncalıdır.

2)Yüksek basınç Ģalteri devreyi 14 bar'da kesmesi ve 10.5 bar'da devreye girmesi için

ayarlanmalıdır.

Yüksek basınç anahtarı basma hattındaki çeşitli ihtimallerle meydana gelebilecek aşırı

yüklenmeye karşı sistemi korur. Bu ihtimaller;

- Fan kayışının kopması veya gevşemesi .

- Fan motorunun bozulması.

- Kondenserin kirlenmesi.

- Sistemde (kondenserin üst kısmında ) hava bulunması.

- Aşırı miktarda soğutucu gaz şarjı yapılması.

3) Basınç Anahtarlarının Ayarlaması

a) Alçak basınç anahtarlarının ayarlanması :

- Akış kontrol cihazları girişindeki vanaların üçünü de

kapatın.

- Emme basınçının düşmesini gözleyin ve kesme basıncını not

edin

- TXV önündeki vanayı az açarak basınçta yavaş bir

yükselme sağlayın ve devreye girme basınçınıı not edin.

- Basınç anahtarının üstündeki topuzu ve emniyet plakasını

çıkarın.

- İlk olarak sağ taraftaki mili kontrol ederek devreye girme

(cut-in ) ayarını yapın.

- Devreye girme basınçını düşürmek için soldan sağa,

yükseltmek için sağdan sola çevirin .

- Şimdi sol taraftaki difransiyel (fark )milini, arzu edilen

kesme basıncına göre ayarlayın. Alçak basınç anahtarında:

DEVREYİ KESME =DEVREYE GİRME -DİFERANSİYEL (devreye girme : sbt)

34

b) Yüksek Basınç Anahtarının Ayarlanması

- Basma hattı servis valfini hafifçe kapatıp kesme basıncını

not alın.

- Valfi az açarak devreye girme basıncını not alın .

- Sağ tarafta ayar milini arzu edilen kesme değerine

ayarlayın .

- Sol taraftaki diferansiyel milini , istenen devreye girme

(cut-in) değerine göre ayarlayın .Yüksek basınç anahtarında:

DEVREYE GİRME =DEVREYİ KESME -DİFERANSİYEL (Devreyi kesme : sabit)

- Basınç anahtarı kendi üzerindeki ölçülerle değil her zaman

sistem gösterge değerleri ile ayarlanmalıdır.

Piyasadaki soğutma sistemlerinde alçak basınç anahtarının ayarı

genellikle kompresör servis valfi kullanılarak kontrol edilir.

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, alçak ve yüksek basınç

anahtarlarını ayarlama teknikleri.

Devreye girme

(Cut-in)

Devreyi kesme

(Cut-out)

Diferansiyel

Alçak basınç

anahtarı

Yüksek basınç

anahtarı

35

A) DENEY NO:S 801-08

B) DENEYĠN ADI: Basma hattı basıncının artması

C) DENEYĠN AMACI: ÇeĢitli sebeplerden kaynaklanan fazla basma hattı basıncının

sebeplerini ve zararlarını kavratmak, sistemdeki havanın teĢhisi ve sistemden atılma tekniğini

öğretmek


- Karton levha

C) DENEYĠN YAPILIġI:

1) Bu deneyde akıĢ kontrolu olarak TGV' yi kullanın.

2) Üniteyi çalıĢtırın ve kararlı hale gelmesini sağlayın.

3) TGV'nin doğru olarak 6 0C kızgınlık değerine ayarlanmıĢ olmasını sağlayın.

4) Kondenser, yoğunlaĢma sıcaklığı ile çevre sıcaklığı arasındaki 12 0C'lik farka

uygun olarak çalıĢmalıdır. Kondenserin ön yüzeyini sert bir kağıt levha ile kapatın.

5) Gittikçe artan basma hattı basıncını gözleyin.

6) YoğunlaĢma sıcaklığı yaklaĢık 48 0C'ye yükseldiğinde yoğunlaĢma ile ortam

arasındaki sıcaklık farkı 20 0C olur .

7) Bu durumda yine yoğunlaĢma elde edilir ve ayrıca evaporatör verimi çok az değiĢir

(Bu değiĢme sıvı deposu bulunmayan küçük ünitelerde daha barizdir.)

8) Burada görülen etki, sanki çok kirli kondenserin oluĢturduğu etki gibidir.

Yüksek basma hattı basıncının diğer nedenleri:

- Kırılmış veya gevşemiş fan kanatları

- Aşırı miktarda soğutucu şarjı

- Sistemdeki hava ve diğer yoğuşmayan gazlar (azot ,vb.)

9) Bazen basma hattı basıncı aĢırı Ģekilde yükseldiğinde yüksek basınç anahtarı

kompresörü durdurabilir.

Ünitenin devamlı olarak yüksek basma hattı basıncylaı çalışması sisteme ciddi

zararlar verebilir. Bunlar;

1. Yüksek basma hattı basıncı kompresör yataklarındaki aşınmayı

hızlandırır .

2. Kompresörün daha yüksek basınçta çalışması elektrik

tüketimini artırır .

3. Yüksek sıcaklık kompresör yağını sulandırıp aşınmayı artırır.

4 Yüksek basınç, kompresör supap yatakları etrafında karbon

birikimi oluşturur ve bunun sonucunda bu elemanlar görevlerini

yapamazlar.

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı,deney değerleri ve yüksek

basma basıncının sebep ve etkileri.

Ölçüm sayısı 1 2 3 Örnek

Çevre sıcaklığı, tç [0C] 28

Basma hattı basıncı, P2 [bar] 8.6

YoğunlaĢma sıcaklığı, tc [0C] 40

Yoğ. sıcaklığı ile çevre sıcaklığı

arasındaki fark [0C]

12

36

DENEY FÖYLERĠ

38

1. SOĞUTMA DEVRE ŞEMASI

39

2. CİHAZIN ELEKTRİK DEVRESİ

3. KULLANIM TALİMATI 1. Cihazı mutlaka topraklı priz ile kullanın. 2. Cihazı yatırmayın. ġayet herhangi bir nedenle taĢırken yan yatırılırsa bir gün dik konumda beklettikten

sonra çalıĢtırın. 3. Yüzeyden yapılan sıcaklık ölçümlerinde 2-3 0C hatalar olabileceğini unutmayın. 4. Cihaz verimsiz soğutma yapmaya baĢladığında ters çevirip tekrar düz hale getirip bir gün bekletip sonra

çalıĢtırın.

4. ABSORBSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMLERİNİN ÇALIŞMA PRENSİBİ Elektrolüks tipi soğutucular daimi absorbsiyon sistemi için kullanılır. Bu sistemde genellikle çevrim ısı etkisiyle sağlanır. Isı kaynağı olarak elektrik enerjisi kullanılır. Bu ünitenin dört ana parçası vardır: Boyler (jeneratör), absorber, kondenser ve evaporatör. Ünitenin çalıĢması elektrikle sağlandığında, ısıtıcı eleman A borusu içine yerleĢtirilir. Boyler su ve amonyak karıĢımı içerir. Bu karıĢım ısıtıldığında amonyak buharı ve hafifleĢen karıĢım borusuna doğru yükselir. Hafif karıĢım D borusu içinden geçerken amonyak buharı diğer E borusu içinde hareket eder. Buhar F noktasından hareket eder. Burada kabarcıklar ile zenginleĢen sıvı borusuna (G) yükselir.

220 VAC

220 VAC

ANA ġALTER

75 W ISITICI

40

Buradan seperatör (ayırıcı) içine akar, bir miktar mevcut su buharı yoğunlaĢır ve G borusundan geri dönerek absorbere girer. Amonyak borusu H borusu içinden kondensere akar, burada soğutulur ve yoğunlaĢarak sıvı haline dönüĢür. Sıvı amonyak evaporatör içine akar. Evaporatör ve absorber kısmı hidrojen gazı içerir. Basınç sistem boyunda 200 psig civarındadır. Dalton prensibine göre bir gaz karıĢımındaki her gaz kendi buhar basıncına sahiptir. Böylece ortamdaki bu soğutucu amonyak hidrojenle kuĢatılmıĢ olup düĢük basınç ve sıcaklıkta buharlaĢacaktır. Hidrojen ortamın büyük bir gaz kısmını oluĢturduğu sürece amonyağın kaynama ve buharlaĢması kendi düĢük basıncında olur ve ısı absorbe eder. BuharlaĢan amonyak ve hidrojen karıĢımı hidrojenden daha ağırdır. Ağırlık ile buhar I borusuna, absorbere doğru akar. Absorberde su bağıl olarak soğuktur. Su amonyak buharını absorbe eder. Sonra soğuk su ve amonyak karıĢımı jeneratöre geri döner. Hidrojen çok hafif olduğundan, amonyak ile birlikte absorbe edilmez, evaporatör etrafından geri döner. Bu çevrim boyler ısıtıldığı sürece devam eder. Bir termostat ile ortamdaki sıcaklık kontrol edilebilir. Soğutucu akıĢkan olarak amonyak kullanıldığından dolayı oldukça düĢük sıcaklıklar elde edilebilir. Termostatik kontroller ve bazı tiplerde kullanılan fanlar istisna kabul edilebilecek olursa bu cihazların hareketli parçaları yoktur. Bu soğutma cihazları geniĢ olarak ev ve otel odası tipi (mini bar) soğutucularda, dinlenme vasıtalarında (karavan) ve iklimlendirme cihazlarında kullanılır. Servisi genelde oldukça basittir. Ocak temiz tutulmalıdır. Soğutucu çalıĢmadan önce oldukça dikkatli seviye ayarı yapılarak yerleĢtirilmelidir.

41

5. DENEYLER A) DENEY NO: S-814-01 B) DENEYĠN ADI I: Absorbsiyonlu soğutma çevriminin gözlenmesi ve çevrim sıcaklıklarının ölçümü C) DENEYĠN AMACI: Elektrolüks tipi daimi absorbsiyonlu soğutma çevrimlerini tanıtmak. D) DENEYDE KULLANILACAK ALET VE CĠHAZLAR: E) DENEYĠN YAPILIġI:

1. Cihazı topraklı prize takın. Sigortayı açık konuma getirip ana Ģalteri açın. 2. Cihazın kararlı hale gelmesi için yarım saat bekleyin. 3. Cihazın jeneratör ve kondenser kısmının ısındığı ve evaporatörün soğumaya baĢladığı görülecektir. 4. Cihazın çevrim köĢe noktalarının sıcaklıklarını termometre anahtarları (1-4) yardımıyla ölçün ve

aĢağıdaki tabloya kaydedin. 5. Cihazın çektiği akımı ve gerilimi göstergelerden okuyarak tabloya kaydedin. 6. Tablodaki akım ve gerilimi çarparak cihazın o andaki giriĢ gücünü hesaplayın. 7. Gözlem ve ölçümler tamamlandığında cihazı kapatıp priz bağlantısını sökün.

F) TABLO VE DĠYAGRAMLAR

Ölçülen değiĢken / Ölçüm sayısı 1 2 3 4

Jeneratör sıcaklığı, t1 [0C]

Kondenser sıcaklığı, t2[0C]

Evaporatör sıcaklığı, t3 [0C]

Absorber tank sıcaklığı, t4 [0C]

GiriĢ gücü 80 W

G) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, ölçülen ve hesaplanan tablo değerleri, COP değerinin bulunması. Absorpsiyonlu soğutma ile ilgili bilgi toplanması

42

Harran Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi

Makina Mühendisliği Bölümü

Su Kaynaklı Isı Pompası Deneyi

Deney Sorumlusu

Dr. Mehmet Azmi AKTACĠR

ġanlıurfa-2007

43

K-215 SOĞUTMA DEVRE ŞEMASI

K-215 ELEKTRİK KUMANDA ŞEMASI

su çıkıĢı

Sulu kondenser

HP LP

kompresör

Su giriĢi

evaporatör Su debimetresi

fan

LP HP

Soğutucu

debimetresi

Kontrol vanası

Basınç anahtarları

Basınç göstergeleri

Filtre-kurutucu

1

2

3

4

M

M

V

A

Cos

220 VAC

V-otomat

sigorta

1

kondenser fanı

t

2

kompresör

44

TEKNİK ÖZELLİKLER

S.no MALZEMENĠN ADI ÖZELLĠĞĠ

1 Hermetik kompresör Aspera NE6187Z

2 Su soğutmalı kondenser Koaksiyonel tip, (0.115 m2)

3 Kondenser fanı FD1550A2HB (150x150x50 mm)

4 Evaporatör Günay soğutma, 1/4 BG, 1.7 m2

5 Evaporatör fanı FD1550 A2HB (150x150x50 mm)

6 Alçak basınç (vakum) göstergesi LR (-1/+15 bar)

7 Yüksek basınç göstergesi LR (0/+25 bar)

8 Filtre kurutucu Castel 4303 / 2

9 GenleĢme valfi Alco MW55 dıĢtan dengelemeli, iğne no:1

10 Gözetleme camı Castel 1/4”

11 6 noktadan sıcaklık ölçen dijital termometre Dixi (DX10)

12 Kosinüs--metre Entes ECR-3

13 Ampermetre OEC OVAK 72x72 mm (0-50 A)

14 Voltmetre OEC OVAK 72x72 mm (0-500 V)

CİHAZ KULLANIM KLAVUZU

1. Cihazı mutlaka topraklı prize bağlayarak kullanın. 2. Kompresörü yük altında tekrar çalıĢtırmayın. Belli bir süre sistemin dengelenmesi için

bekleyin. 3. Cihazı aĢırı ısı yükü oluĢturmaması için doğrudan güneĢ ıĢınlarına maruz kalmayacak

Ģekilde yerleĢtirin. 4. Belli aralıklarla cihaz tabla ve desteklerini ıslak bezle silin. 5. Kompresörü fanlarla birlikte çalıĢtırın.

45

A) DENEY NO: K-215-01

B) DENEYĠN ADI: Performans katsayısının hesaplanması (COP)

C) DENEYĠN AMACI: Mekanik ısı pompalarından beklenilen gaye ısı elde etmektir.

Bunun için harcanan bedel elektrik enerjisidir. Isı pompasının verimi bu iki değerin

oranıyla hesaplanır ve ekonomik olup olmadığı anlaĢılır.

D) GEREKLĠ ALET VE CĠHAZLAR

- Termometre (oda sıcaklığı için)


1) Kondenser soğutma suyunu 80 L/h değerine ayarladıktan sonra sistemi

çalıĢtırın ve kararlı hale gelmesini bekleyin.

2) Tablodaki ölçüm değerlerini kaydedin.

3) Gerekli formülleri kullanarak verim katsayısını hesaplayın.

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, verim katsayısının

hesabı ve yorumu.


Oda sıcaklığı, ta [0C] 20.0

Hat gerilimi, U [Volt] 220

Kompresör akımı, Ic [Amper] 2.1

Kompresör güç katsayısı, Cos 0.55

Kond. su giriĢ sıcaklığı, t5 [

0C] 19.5

Kond. su çıkıĢ sıcaklığı, t6 [

0C] 27.8

Kondenser su debisi, msu [L/h] 80

HESAPLAMALAR:

Güç girişi: CosIUP c.

P=220x2.1x0.55=254 W

Suya verilen ısı: Qw= msu Cpsu (t6-t5)

= 80/3600 x4.187 x (27.8 – 19.5)=0.772 kW=772 W

COP= suya verilen ısı / güç girişi =772 / 254 = 3.04 bulunur.

46


B) DENEYĠN ADI: Farklı kaynak ve sıcaklıkları kullanarak ısı pompası verim

eğrilerinin hazırlanması.

C) DENEYĠN AMACI: Isı pompalarının verimi birçok Ģartla birlikte kondensere giren

suyun ve ortam havasının sıcaklıklarına da bağlıdır. Farklı ortam ve su giriĢ sıcaklıkları

kullanılarak farklı verim değerleri elde edilebilir.




1) Kondenser su debisini en büyük değere (250 L/h) ayarlayınız. Sonra sistemi

çalıĢtırınız ve ısı pompasının kararlı hale gelmesini sağlayın.

2) Tabloda verilen ölçümleri yapınız.

3) Hava sıcaklığını sabit tutarak kondenser su akıĢ hızını her defasında 50 L/h

azaltınız.

4) ArtıĢları t6= 55 C oluncaya kadar tekrarlamaya devam edin.

5) Bu ölçümler hava sıcaklığı klima yardımıyla 5, 10 C artırılarak tekrarlanabilir.

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo, hesap ve

grafikler.

Ölçüm sayısı 1 2 3 4 5

Oda sıcaklığı, ta [0C]

Hat gerilimi, U [Volt]

Kompresör akımı, Ic [Amper]

Kompresör güç katsayısı, Cos

Kond. su giriĢ sıcaklığı, t5 [

0C]

Kond. su çıkıĢ sıcaklığı, t6 [

0C]

Kondenser su debisi, ms [L/h] 250 200 150 100 50

HESAPLAMALAR:

Güç girişi: CosIUP c. (W)

Suya verilen ısı: Qs = msu Cpsu (t6 - t5) (W)

Verim katsayısı (ITK) =verilen ısı / güç girişi

47

0

1

2

3

4

5

6

50 100 150 200 250

Su debisi (L/h)

CO

P

Grafik-1 Kondenser su debisi-COP değiĢimi

0

50

100

150

200

250

300

50 100 150 200 250

Su debisi (L/h)

Gü

ç g

iriş

i (W

)

Grafik-2 Kondenser su debisi-kompresör güç giriĢi değiĢimi

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

50 100 150 200 250

Su debisi (L/h)

Ko

nd

en

serd

e a

tıla

n ısı (W

)

0

200

400

600

800

1000

Grafik-3 Kondenser su debisi-atılan ısı değiĢimi

48


B) DENEYĠN ADI: Ġdeal ve pratik çevrimlerin p-h diyagramı üzerinde

karĢılaĢtırılması ve kondenser-kompresör için enerji dengelerinin tespit edilmesi

C) DENEYĠN AMACI: Ġdeal ve pratik ısı pompası çevrimleri arasındaki temel farklar

ve bunları oluĢturan sebeplerin araĢtırılması, kondenser- kompresör enerji dengelerinin

diyagram üzerinde gösterilmesi.


- R134a için p-h diyagramı


1) Kondenser soğutma suyunun akıĢ hızı bir ara değere ayarlanmalı ve sistem

çalıĢtırılarak kararlılık sağlanmalıdır.

2) Tabloda verilen ölçümler kaydedilmelidir.

Sonuçlar:

1) Kondenser içindeki basınç düĢmesi önemsizdir. Böylece P2=P3 alınabilir.

2) GenleĢme prosesi (3-4 arası) adyabatik (ısı alıĢ veriĢi olmayan) bir iĢlem

olduğundan h3=h4 olur.

Önemli Noktaların Bulunması:

(1): p1 =355 kPa ve t1=12.2 C değerlerinden 1 noktası bulunur.

(2): p2=1100 kPa ve t2=82 C değerlerinden 1 noktası bulunur.

(2s): 1 noktasından (S2s=S1) sabit entropili sıkıĢtırma olduğu kabul edilerek p2

doğrusu kesiĢtirilerek (2s) noktası bulunur.

(3): p3=1100 kPa ve t3=20 C kesiĢmesi ile 3 noktası bulunur.

(4): t4=4.7 C ve h3=h4=54 kJ/kg kesiĢmesi ile 4 noktası bulunur. Bulunan

noktalardan istenilen termodinamik özellikler belirlenir.

F) RAPORDA ĠSTENENLER: deney no, deneyin adı ve amacı, tablo değerleri ve

diyagramın çizilmesi.

Ölçüm sayısı 1 2 3

Emme hattı basıncı, p1 [kPa]

Emme hattı sıcaklığı, t1 [

0C]

Basma hattı basıncı, p2 [kPa]

Basma hattı sıcaklığı, t2 [

0C]

Kondenser çıkıĢ sıcaklığı, t3 [

0C]

TGV çıkıĢındaki sıcaklık, t4 [

0C]

49

R134a soğutucu akıĢkanı için p-h diyagramı

50


B) DENEYĠN ADI: ÇeĢitli yoğunlaĢma sıcaklıklarında R-134a özelliklerine dayalı

"ısı pompası verim eğrileri"nin çizilmesi

C) DENEYĠN AMACI: Öğrencilerin farklı buharlaĢma ve yoğunlaĢma sıcaklıklarındaki

temel ölçümleri tabloya aktarabilmesi, tablodan da grafiğe taĢıyabilmesini sağlama.





1) Kondenser suyunu yüksek akıĢ hızına ayarlayarak sistemi çalıĢtırın.

2) Kararlılık sağlandıktan sonra kondenser basıncı (p2) ve buhar sıcaklığı (t4)'ü

not edin ve sonra ilk deney tablosundaki gözlemleri uygulayın.

3) Kondenser su debisini azaltarak, kondenser basıncını takriben 100 kPa

arttırın. Eğer gerekirse hava giriĢ sıcaklığını bir klima yardımıyla soğutarak (t4)

değerini sabit kalmasını sağlayın. Kararlılık sağlanınca gözlemleri tekrarlayın.

4) Basınç hemen hemen 1200 kPa seviyesine gelinceye kadar p2 değerinde

ortalama 100 kPa'lık artıĢlarla deneyi tekrarlayın.

5) Test Ģimdi t4 sıcaklığı farklı bir değerde olacak Ģekilde de tekrarlanabilir.

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo ve grafikler.

Ölçüm sayısı 1 2 3 4

Oda sıcaklığı, ta [0C]

Hat gerilimi, U [Volt]

Kompresör akımı, Ic [Amper]

Kompresör güç katsayısı, Cos


Basma hattı basıncı, p2 [Pa]

Komp. giriĢ sıcaklığı, t1 [

0C]

Basma hattı sıcaklığı, t2 [0C]

Sıvı hattı sıcaklığı, t3 [0C]

TGV çıkıĢ sıcaklığı, t4 [

0C]

Soğutucu akıĢkan debisi, mr [L/d]

HESAPLAR:

p1=355 kPa, p2=1100 kPa (Bu basıçlar mutlak basınç kabul edilecek) p-h tablosundan

h1, h2, h= h4 ve h2s okunur.

Buharlaşma sıcaklığı, t4=4.7 C

Yoğunlaşma sıcaklığı, tdoy=(1100 kPa için)=45 C

Evaporatördeki ısı transferi, Qe= mr (h1-h4)

51

Kondenserdeki ısı transferi, Qc=mr (h3-h2)

Güç girişi: CosIUP c. (W)

Isı pompası COP=Kondenserdeki ısı geçişi/Kompresör güç girişi

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60

Kondenser yoğuĢma sıcaklığı (C)

CO

P

Grafik-4 Kondenser yoğuĢma sıcaklığı-ITK değiĢimi

0

50

100

150

200

250

300

350

20 30 40 50 60

Kondenser yoğunlaşma sıcaklığı (C)

Gü

ç g

iriş

i (W

)

Grafik-5 Kondenser yoğuĢma sıcaklığı-güç giriĢi değiĢimi

52


B) DENEYĠN ADI: Kompresör sıkıĢtırma oranının hacimsel (volümetrik) verim

üzerine etkisinin incelenmesi

C) DENEYĠN AMACI: Kompresör sıkıĢtırma oranı kavramının tanımlanması ve bu

oranın soğutma sistemlerinin ve ısı pompalarının hacimsel verimi üzerine etkisinin

kavranması.




1) Kondenser suyunu en büyük değere ayarlayıp sistemi çalıĢtırınız.

2) Evaporatör hava akıĢını, buharlaĢma sıcaklığı (t4) 0 0C'ye gelinceye kadar

azaltın. Durumun kararlı hale gelmesini sağladıktan sonra tablodaki gözlemleri

uygulayın.

3) t4'ü aynı durumda tutup, kondenser su debisini azaltarak kondenser basıncının

(P2) 100 kPa'lık bir artıĢ göstermesini sağlayın. Bu iĢlemden sonra gözlemleri

tekrarlayın.

4) Basınç 1400 kPa oluncaya kadar kondenser basıncında aĢağı yukarı 100

kPa'lık artıĢlar yaparak tekrarlayınız.

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo değerleri, grafik

ve ölçümler.


R-134a'nın kütlesel debisi, mr [L/d] 0,318

Komp. emme hattı basıncı, p1 [kPa] 355

Komp. emme hattı sıcaklığı, t1 [0C] 12.2

Komp. basma hattı basıncı, p2 (kPa) 1100

Komp. basma hattı sıcaklığı, t2 [0C] 50

HESAPLAMALAR:

Kompresör sıkıştırma oranı, rp= p2/p1 = 1100/355 =3.1

p-h diyagramı üzerinde 1 noktası bulunur ve buradaki logaritmik özgül hacim değerinin

log v1= -1.3 olduğu görülür. Buradan fonksiyonlu hesap makinesi ile ters işlem

yapılarak; v1=0.0501 m3/kg hesaplanır.

Kompresör emme hattındaki hacimsel debi;

V1=mr.v1=5.3x10-3 x 0.0501 =2.66x10-4 m3/s bulunur.

Kompresör silindir hacmine göre teorik olarak saniyedeki hacimsel debisi (2800

d/dk ile çalıştığı kabul edilerek);

(2800/60) x 8.855x10-6 (m3/s)= 4.13x10-4 (m3/s) bulunur. (8.855x10-6 değeri

kompresörün silindir hacmidir)

53

Hacimsel (volümetrik) verim: Gerçek hacimsel debi / teorik hacimsel debi

olarak tanımlandığına göre;

HVK = 2.66x10-4 / 4.13x10-4 = 0.643 (%64.3) bulunur.

Bu değerler grafikte gösterilmiştir.

YORUMLAR:

Kompresör hacimsel verimi aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

1. Sıkıştırma oranı

2. Ölü hacim oranı

3. Genişleme prosesi indeksi

4. Giriş sistemindeki direnç nedeniyle basınç düşmesi

5. Giriş sistemindeki sıcaklık yükselmesi

6. Vana ve piston segmanlarından gelen sızıntı

Sadece 1, 2 ve 3 göz önünde tutularak volümetrik verim;

HVK = (1-Vc/Vs) (P2/P1)1/n-1 formülü ile hesaplanabilir.

Vc: ölü hacim, Vs: silindir hacmi, n= 1.05 alınabilir.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

hacimsel verim katsayısı

sık

ıştı

rma o

ran

ı (p

2/p

1)

Grafik-6 Hacimsel verim-sıkıĢtırma oranı değiĢim

SADSAD

Harran Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi

Makina Mühendisliği Bölümü

Hava Kaynaklı Isı Pompası Deneyi

Laboratuar Sorumlu Öğretim Elemanı

Dr. Mehmet Azmi AKTACĠR

ġanlıurfa-2007

55

K-216 SOĞUTMA DEVRE ġEMASI

TEKNĠK ÖZELLĠKLER

S.no MALZEMENĠN ADI ÖZELLĠĞĠ

1 Hermetik kompresör Aspera NE6187Z

2 Hava soğutmalı kondenser Günay soğutma, 1/4 BG, 1.7 m2

3 Kondenser fanı FD1550A2HB (150x150x50 mm)

4 Evaporatör Ticari buzluk evaporatörü, 40x40 cm

5 Evaporatör fanı Ebmpapst radyal

6 Alçak basınç (vakum) göstergesi Refco

7 Yüksek basınç göstergesi Refco

8 Filtre kurutucu Castel 4303 / 2

9 Kılcal boru 1,2x800 mm

10 Gözetleme camı Castel 1/4”

11 4 noktadan sıcaklık ölçen dijital termometre EVCO (FK 150)

12 Kosinüs--metre Entes ECR-3

13 Ampermetre OEC OVAK 72x72 mm (0-50 A)

14 Voltmetre OEC OVAK 72x72 mm (0-500 V)

HP kondenser

HP kondenser

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

evap

orat

ör

dört

yol

lu v

ana

kom

pres

ör

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

56

K-216 ELEKTRĠK KUMANDA ġEMASI

CĠHAZ KULLANIM KLAVUZU 6. Cihazı mutlaka topraklı prize bağlayarak kullanın. 7. Kompresörü yük altında tekrar çalıĢtırmayın. Belli bir süre sistemin dengelenmesi için bekleyin. 8. Cihazı aĢırı ısı yükü oluĢturmaması için doğrudan güneĢ ıĢınlarına maruz kalmayacak Ģekilde

yerleĢtirin. 9. Belli aralıklarla cihaz tabla ve desteklerini ıslak bezle silin. 10. Kompresörü fanlarla birlikte çalıĢtırın.

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

evap

orat

ör

dört

yol

lu v

ana

kom

pres

ör

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

evap

orat

ör

dört

yol

lu v

ana

kom

pres

ör

LP

egzo

z ha

vası

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

evap

orat

ör

dört

yol

lu v

ana

kom

pres

ör

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

57


B) DENEYĠN ADI: Ġdeal ve pratik çevrimlerin p-h diyagramı üzerinde karĢılaĢtırılması ve kondenser-

kompresör için enerji dengelerinin tespit edilmesi

C) DENEYĠN AMACI: Ġdeal ve pratik ısı pompası çevrimleri arasındaki temel farklar ve bunları

oluĢturan sebeplerin araĢtırılması, kondenser- kompresör enerji dengelerinin diyagram üzerinde gösterilmesi.

D) GEREKLĠ ALET VE CĠHAZLAR: - R134a için p-h diyagramı - Psikrometrik diyagram E) DENEYĠN YAPILIġI:

1) Sistem çalıĢtırılarak kararlılık sağlanmalıdır. 2) Tabloda verilen ölçümler kaydedilmelidir. Sonuçlar:

Kondenser içindeki basınç düĢmesi önemsizdir. Böylece p2 =p3 alınabilir.

GenleĢme prosesi (3-4 arası) adyabatik (ısı alıĢ veriĢi olmayan) bir iĢlem olduğundan h

3=h

4 olur.

Ölçüm sayısı 1 2 3



Emme hattı sıcaklığı, t1 [0C]

Basma hattı sıcaklığı, t2 [0C]

Kondenser çıkıĢ sıcaklığı, t3 [

0C]

Kılcal çıkıĢındaki sıcaklık, t4 [

0C]

Soğutucu akıĢkan debisi [L/d]

Kompresör gerilimi, U [Volt]

Kompresörün çektiği akım, I [Amper]

Kosinüs-

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo değerleri ve diyagramın çizilmesi (her deney için ph diyağramı çizilecek). Ayrıca, Ġdeal ve pratik çevrimlerin p-h diyagramı üzerinde karĢılaĢtırılması yapılarak farklılıklar ve benzerlikler açıklanacaktır.

58

59

A) DENEY NO: K-216-02 B) DENEYĠN ADI: Isıtma için COP’in hesaplanması

C) DENEYĠN AMACI: Isıtma amaçlı kullanılan mekanik ısı pompalarında sistemin ısıtma etkinlik

(performans) katsayısı (COPISITMA); ısı pompasının ısıtılacak ortama attığı ısı enerjisinin kompresörde harcanan güç değerine oranlanmasıyla hesaplanır ve ekonomik olup olmadığı anlaĢılır.

D) Bir önceki deneyde alınan değerler kullanılacaktır.

E) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo değerleri ve hesaplama

sonuçları

HESAPLAMALAR:

g

c

ISITMAP

QCOP

Kondenser ısıl kapasitesi: )( 32 hhmQ rc [kW]

h2: kondenser giriĢindeki soğutucu akıĢkanın entalpisi (p2 ve t2 yardımıyla p-h diyagramdan)

h3: Kondenser çıkıĢındaki soğutucu akıĢkanın entalpisi (p3 ve t3 yardımıyla p-h bulunacak)

Kompresör giriĢ gücü: cos..IUPg [W]

U: Gerilim [Volt]

I: Akım [Amper]

60

A) DENEY NO: K-216-03 B) DENEYĠN ADI: Soğutma için COP hesaplanması

C) DENEYĠN AMACI: Soğutma amaçlı kullanılan mekanik ısı pompalarında sistemin soğutma

etkinlk katsayısı (COPSOĞUTMA); ısı pompsının ısıtılacak ortama attığı ısı enerjisinin kompresörde harcanan güç değerine oranlanmasıyla hesaplanır ve ekonomik olup olmadığı anlaĢılır.

D) Bir önceki deneyde alınan değerler kulanılacaktır.

E) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo değerleri ve hesaplama

sonuçları

HESAPLAMALAR:

Evaporatör ısıl kapasitesi: )( 41 hhmQ re [kW]

h1: Kompresör giriĢindeki soğutucu akıĢkanın entalpisi ( p1 ve t1 yardımıyla p-h diyagramından

bulunacak)

h4: Evaporatör giriĢindeki soğutucu akıĢkanın entalpisi (p4 ve t4 yardımıyla p-h diyagramından

bulunacak)

Kompresör giriĢ gücü: cos..IUPg [W]

U: Gerilim [Volt]

I: Akım [Amper]

g

e

SOGUTMAP

QCOP

61


B) DENEYĠN ADI: Farklı yoğuĢma sıcaklıklarında ITK değerlerinin değiĢimi

C) DENEYĠN AMACI: YoğunlaĢma sıcaklığı arttıkça kondenserden ayrılan hava sıcaklığı da

artacaktır. Ancak kompresörde harcanan iĢ de artacağından COP değiĢimi negatif yönde gerçekleĢecektir.


Mukavva veya karton plaka (kondenser alın ölçülerinde)

E) DENEYĠN YAPILIġI: 1) Kompresörü, kondenser ve evaporatör fanlarını çalıĢtırın. 2) Sistemin kararlı hale gelmesi için belli bir süre bekleyin. 3) Tablo değerlerini kaydedin. 4) Mukavva plakayı kondenserin %50’sini kapatacak Ģekilde yerleĢtirip 5 dakika bekleyin. 5) Tablo değerlerini kaydedin. 6) Mukavva plakayı kondenserin %75’ini kapatacak Ģekilde yerleĢtirip 5 dakika bekleyin. 7) Tablo değerlerini tekrar kaydedin. 8) Hesaplamaları yapıp grafiğe aktarın.


Kompresör basma hattı sıcaklığı t2 [ 0C]

Sıvı hattı sıcaklığı t3 [ 0C]






Kosinüs-

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo değerleri ve grafiğin yorumu. G) HESAPLAMALAR




YoğunlaĢma sıcaklığı diyağram üzerinden okunur.

62

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V Ç

ıkıĢ

dam

per

i

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

evap

orat

ör

dört

yol

lu v

ana

kom

pres

ör

LP

egzo

z ha

vası

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

evap

orat

ör

dört

yol

lu v

ana

kom

pres

ör

LP

egzo

z ha

vası

63


B) DENEYĠN ADI: Kondenser ısı geçirgenlik değerinin hesaplanması C) DENEYĠN AMACI: Kondenserde atılan ısı iç ve dıĢ ortam sıcaklık farkına, hava ve soğutucu

akıĢkan hızına, viskosite ve yüzeysel ısı iletkenlik değerine bağlı olarak değiĢir. Isı geçirgenlik değerinin (K) ölçülebilir olması onun kirlilik seviyesi hakkında da bilgi verir.


Termometre (hava giriĢ-çıkıĢ sıcaklığını ölçmek için)

Psikrometrik diyagram

E) DENEYĠN YAPILIġI: 1) Kompresörü, kondenser ve evaporatör fanlarını çalıĢtırın. 2) Sistemin kararlı hale gelmesi için belli bir süre bekleyin. 3) Tablo değerlerini kaydedin. 4) Tablo değerlerini kullanarak aĢağıdaki hesaplamaları yapın:


Kompresör emme hattı sıcaklığı t1 [ 0C]

Kompresör basma hattı sıcaklığı t2 [ 0C]

Sıvı hattı sıcaklığı t3 [ 0C]

GenleĢme hattı (evaporatör) sıcaklığı t4 [ 0C]




Kosinüs-

Kondensere giriĢteki havanın sıcaklığı thg [ 0C]

Kondenserden çıkıĢtaki havanın sıcaklığı thç [ 0C]

F) RAPORDA ĠSTENENLER: Deney no, deneyin adı ve amacı, tablo değerleri ve K hesabı.

HESAPLAMALAR:




Isı geçirgenlik değeri:m

c

TA

QK

. bu eĢitlikteki logaritmik sıcaklık farkı:

ç

g

çg

m

t

t

ttT

ln

tg=ty-thg (giriĢteki sıcaklık farkı), tç=ty-thç (çıkıĢtaki sıcaklık farkı), ty: yoğunlaĢma sıcaklığı [0C] A: Kondenser yüzey alanı

64

Hazırlayanlar:Doç.Dr.Hüsamettin BULUT&ArĢ.Gör.Asım Fatih DURMAZ

65

ĠKLĠMLENDĠRME SĠSTEMLERĠ DENEY FÖYÜ

AMAÇ: Ġklimlendirme sistemlerinin ve elemanlarının tanıtılması, havanın ısıtılması,

nemlendirilmesi ve soğutulması iĢlemlerinin gösterilmesi, soğutma kulesinde su soğutma

iĢleminin analiz edilmesi ve psikrometrik diyagramın kullanılması.

GĠRĠġ

Ġklimlendirme bir mahalin veya ortamın hava sıcaklığının, neminin, hava hızının ve

temizliğinin yıl içerisinde istenen değerlerde tutulması iĢlemidir. Ortam için bu değerler;

1.Sıcaklık:

Mahal sıcaklığı kıĢ durumunda (18-24 C°), yaz durumunda (22-27 C°) olmak üzere dıĢ

ortama göre ve iklimlendirilecek mahalin kullanım amacına göre değiĢmektedir.

2.Nem:

Mahal içerisindeki bağıl nem konfor iklimlendirilmesinde olarak %30-%60 arasında

olmalıdır. Endüstriyel tesislerde iĢlemlere göre bu değerler değiĢebilir.

3.Hava Hızı:

Ġnsanları rahatsız etmeyecek Ģekilde hava hızı kıĢ ve yaz durumlarına göre; kıĢ

Ģartlarında 0,1 m/s, yaz Ģartlarında ise 0,2-0,3 m/s arasında değiĢmektedir.

4.Hava Temizliği:

Yıl boyunca iklimlendirilecek mahalin iç ve dıĢ kirleticilerden arındırılması ve havanın

taze tutulması gerekmektedir.

Ġklimlendirme konfor ve endüstriyel iklimlendirmesi olmak üzere ikiye ayrılır. Konfor

iklimlendirmesi iklimlendirmenin Ģartı olan sıcaklık, nem, hava hızı ve hava temizliğinin

insanların rahat edebileceği ortamı sağlayacak Ģekilde ayarlanmasını amaçlar. Konfor

iklimlendirmesi Ģahsi mekanlar olan ev, otel, iĢyeri, büro, vb… mekanlarda insanların

isteklerine göre yapılır. Endüstriyel iklimlendirme sistemleri ise tekstil, ilaç, gıda, vb.

üretimin yapıldığı mekanlarda kullanılır.


66

PSĠKROMETRĠK DĠYAGRAMIN TANIMI VE KULLANIMI

Atmosferik havanın (nemli havanın) termodinamik özelliklerini gösteren diyagrama

psikrometrik diyagram denir. Üzerinde iklimlendirme iĢlemleri (ısıtma, soğutma,

nemlendirme, nem alma …) gösterilir.

Bu diyagramda, verilen bir basınçta atmosferik havanın hali, iki bağımsız yeğin özellik

tarafından kesin olarak belirlenebilir. Psikrometrik diyagram iklimlendirme sistemlerinin

tasarımında ve hesaplamalarında büyük kolaylık sağlar. Farklı haller için tekrarlanan

hesaplamalardan kurtulmamızı sağlar. Psikrometrik diyagram için bazı temel kavramlar;

Atmosferik Hava: Ġçerisinde bir miktar su buharı (nem) bulunan atmosfer havasıdır.

Kuru Hava: Ġçerisinde su buharı bulunmayan havadır.

Kuru Termometre Sıcaklığı (KT): Atmosferik havanın normal termometre sıcaklığıdır.

YaĢ Termometre Sıcaklığı (YT): Belirli Ģartlarda bulunan ıslak havanın ısısını

değiĢtirmeden doyma durumuna getirerek ölçülen sıcaklığa denir. Direkt olarak ölçülemez.

Bunun için termometre haznesine suya doymuĢ bir pamuk fitil sarmak ve üzerinden hava akıĢı

sağlamak gerekir.

Özgül (Mutlak) Nem (w): Birim ağırlıktaki nemli havanın ihtiva ettiği su buharının kuru

hava ağırlığına oranına denir.

Bağıl (Ġzafi) Nem (υ): Havadaki mevcut su buharı basıncının aynı kuru termometre

sıcaklığının doymuĢ havanın buharı basıncına denir. Veya havadaki su buharı miktarının, aynı

sıcaklıktaki havada bulunabilecek en çok su buharı miktarına oranıdır.

Çiğ Noktası Sıcaklığı: Nem ihtiva eden bir havayı soğutursak, bir sıcaklıkta soğuyan hava

içindeki nem yoğuĢur. Bu sıcaklıktaki havanın sıcaklığına çiğ noktası sıcaklığı denir. Veya

sabit basınçta soğutulduğu zaman yoğuĢmanın baĢladığı zamandır.

Adyabatik Doyma Sıcaklığı: DoymamıĢ hava sürekli bir akıĢla yarı seviyesine kadar su

bulunan kanaldan geçirilir. Kanal içerisindeki suyun üzerinden geçirilen havaya, kanalda bir

miktar buharlaĢan su karıĢır. Böylece havanın nem oranı artar, sıcaklığı ise suyun buharlaĢma

gizli ısısının bir bölümü havadan sağlandığı için düĢer. Bu Ģekilde havanın yeterince uzun

olan kanaldan doymuĢ buhar olarak ve adyabatik doyma sıcaklığında çıkması sağlanmıĢ olur.

Adyabatik nemlendirme de denir.

Gizli Isı: Faz değiĢimi ile ilgili ısıdır.

Duyulur Isı: Sıcaklık artıĢı ile ilgili ısıdır.


67

A–1 => Duyulur Isıtma

A–2 => Duyulur Soğutma

A–3 => Adyabatik Nemlendirme

A–4 => Sabit Sıcaklıkta Nemlendirme

A–5 => Sabit sıcaklıkta Nem Alma

A–6 => Buharla Nemlendirme

A–7 => Nem Alma (havayı çiğ noktası altında bir

sıcaklığa düĢürerek bir miktar neminin

yoğuĢturulması ve bu arada KT‟nin düĢürülmesi)

A–8 => Nem Alma (silika jel, moleküler elek

malzemesi, tüf taĢı gibi… nem alıcı maddelerle

nem alma iĢlemi)

Psikrometrik diyagramda havanın geçirdiği iĢlemler.

MERKEZĠ ĠKLĠMLENDĠRME SĠSTEMLERĠ

Merkezi iklimlendirme sistemlerini kullanılan aracı akıĢkana göre ikiye ayırabiliriz.

1)Tümden Sulu Sistemler

Tümden sulu sistemler iki ve dört borulu fancoil sistemleri olmak üzere ikiye ayrılır.

a)Ġki borulu fancoil sistemler

Yaz Ģartlarında su soğutma gurubundan alınan soğuk su devreye gönderilerek, kıĢ

Ģartlarında ise kazandan alınan sıcak su devreye gönderilerek iklimlendirme yapılır. Ayrıca

fancoilde yoğuĢan suyu tahliye etmek için drenaj borusu vardır.

ġekil 1: Ġki borulu fancoil sistem


68

b)Dört borulu fancoil sistemler

Fancoil sistemi içinde iki adet serpantin vardır. Bunlardan bir tanesi kıĢ Ģartlarında

ısıtma için, diğeri ise yaz Ģartlarında soğutma için kullanılmaktadır. Bunların kıĢ ve yaz geliĢ

gidiĢ boruları farklıdır. Bu iĢletme durumunda, soğutma grubu veya kazan devrededir.

ġekil 2: Dört borulu fancoil sistem

2)Tümden havalı sistemler

Merkezi bir iklimlendirme santralinde Ģartlandırılan hava kanallar vasıtasıyla

iklimlendirilecek mahale gönderilir. Ġklimlendirilen mahalin ısı kayıp ve kazancını karĢılayan

tamamen Ģartlandırılan havadır. Merkezi klima santrali üzerinde karıĢım odası, filtre, ön

ısıtıcı, nemlendirici, damla tutucu, soğutucu, son ısıtıcı, fan, susturucu bulunur.

ġekil 3: Bir iklimlendirme santrali

Bir iklimlendirme santrali, havanın harekete geçirilmesi, temizlenmesi, ısıtılması,

soğutulması, nemlendirilmesi veya neminin alınması için gerekli elemanları bir araya toplar.

Ġklimlendirme sisteminin temel elemanlarının görevleri kısaca aĢağıdaki gibidir.


69

Hava karıĢım odaları: DıĢ hava ve iklimlendirilen mahalden gelen dönüĢ havasını

karıĢtırmak için karıĢım odaları kullanılır. Hijyenik ortamlarda ve dönüĢ havası çok kötü olan

mahal dıĢında enerji tasarruf amaçlı kullanılır. GiriĢ ve dönüĢ hava miktarları karıĢım

odasındaki klapelerle sağlanır.

Filtre: Klima uygulamalarında hava temizliği, insan sağlığı yönünden olduğu kadar

endüstriyel iĢlemlerin gereği olarak da önemlidir. Genellikle havadaki toz, gaz veya buhar

miktarı belirli bir sınırda tutulması gerekir. Filtreler istenmeyen bu maddelerin iklimlendirilen

mahale gönderilmesini engeller. Filtreler kullanım amacına göre ve tuttukları toz partikülü

büyüklüğüne göre değiĢik tipte olabilir.

Ön ısıtıcı: Hava belli sıcaklıklarda nem alabilir. Havanın daha fazla nem alması için havayı

ısıtmak gerekir. Bu amaçla iklimlendirme santraline nemlendiriciden önce konulan

ısıtıcılardır. ġayet sisteme giren hava yeterince nemli ise, yada sıcaklığı yeterince yüksek ise

ön ısıtıcı devre dıĢı bırakılabilir.

Nemlendirici: Konfor Ģartlarında mahale verilen havanın bağıl neminin alt sınırlarının %30-

%40 olması istenmektedir. Bu nedenle; mahale verilen sistem havasının neminin bu sınırların

altında olması durumunda nemlendirilmesi ve üstünde olması durumunda da neminin

alınması gerekmektedir. Nemlendirme odaları, konfor tesisatlarında mahale verilen havanın

neminin konfor Ģartlarına getirilmesi amacı ile kullanılmaları yanında tekstil, tütün ve deri

sanayi gibi endüstriyel alanlarda ihtiyaç duyulan nemli havayı sağladıklarından oldukça önem

taĢımaktadırlar.

Damla tutucu: Nemlendiriciden sonra hava akıĢı içerisindeki fazla suyun iklimlendirilen

mahale gitmemesi için damla tutucu kullanılır.

Soğutucu: Yaz Ģartlarında kullanılır. Genellikle içerisinde soğutma makinesinden elde edilen

soğuk su bulunan batarya üzerinden hava geçirilir ve bu havanın sıcaklığı düĢer.

Son ısıtıcılar: Son ısıtıcı sistem havasının esas ısıtıcısıdır. Sistemde nemlendiriciden sonra

gelir ve mahale verilen havanın ısı ihtiyacını karĢılamak amacı ile kullanılır.

Fan: Ġstenilen hızdaki hava hareketini sağlayıp mahale gitmesini sağlar. Çoğunlukla radyal

fanlar kullanılmaktadır.

Susturucu: Ġklimlendirilen mahale ses ve gürültü gitmesini en aza indirmek amacı ile

kullanılırlar.


70

Çık

ıĢ d

amp

eri

Kon

dens

erde

atıl

an

ısı [

W]

Yoğ

unla

Ģma

sıca

klığ

ı [0 C

]

600

500

400

200

300

55 0 C

50 0 C

45 0 C

40 0 C

35 0 C

25 0 C

30 0 C

100

ko

mp

resö

r

4 3 2

t d

ört

yo

llu

van

a

evap

ora

tör

fan

ı

ko

nd

ense

r fa

nı

1

V-o

tom

at s

igo

rta

22

0 V

AC

C

os

A

V

M

M

M

4

3

2

1

fan

filtr

e-ku

rutu

cu

göze

tlem

e ca

mı

evap

orat

ör

dört

yol

lu v

ana

kom

pres

ör

LP

egzo

z ha

vası

Son ısıtıcı Ön ısıtıcı Nemlendirici

Soğutucu

t3 t4 t5 t6 t7 t8

t1 t2 t9 t10

Radyal fan

kompresör kondenser

Filtre-kurutucu

DENEY CĠHAZLARIININ TANITIMI

Mühendislik laboratuarı kapsamında “Temel Ġklimlendirme Deney Seti”, “Isı Geri

Kazanımlı Klima Santral Deney Seti”, ve “Soğutma Kulesi Deney Seti” düzenekleri tanıtılıp

farklı deneyler yapılacaktır.

1)Temel Ġklimlendirme Deney Seti

Amaç: Temel iklimlendirme deney setinde; iklimlendirme ünitesinde ısıtma, soğutma,

nemlendirme gibi temel iĢlemlerin gösterilmesi ve bu iĢlemleri psikrometrik diyagram

üzerinde gösterebilmek.

ġekil 4: Temel iklimlendirme deney seti ve Ģematik resmi


71

Deneyde yapılacaklar

1-Havanın duyulur ısıtma iĢlemi

2-Havanın duyulur soğutma iĢlemi

3-Nemlendirmeli ısıtma iĢlemi

Ölçüm sayısı 1.Durum 2.Durum 3.Durum

t1 [0C]

t2 [0C]

t3 [0C]

t4 [0C]

t5 [0C]

t6 [0C]

t7 [0C]

t8 [0C]

t9 [0C]

t10 [0C]

Yük hesabı:

Havanın hacimsel debisi hV ................ ( m3/s) (Pervaneli hızölçer ile ölçülecek)

Havanın kütlesel debisi g

hh

v

Vm

gv GiriĢteki havanın özgül hacmi (m3/kg)

Ön ısıtma yükü )h (h m Q 21h1

Soğutma yükü )h (h m Q 32h2

Nemlendirme yükü ) x(x m W 34h

Son ısıtma yükü )h -(h m Q 45h3

Ġstenenler

a-ĠĢlemlerin psikrometrik diyagramda gösterilmesi.

b-Isıtıcı ve soğutucu kapasitelerinin hesaplanması.

2) Isı Geri Kazanımlı Klima Santral Deney Seti

Amaç: Isı geri kazanımlı klima santral deney setinde; iklimlendirme ünitesinde karıĢım havalı

iklimlendirme sistemlerinin anlatılması ve deney setinde değiĢik uygulamaların yapılması.


72

ġekil 5: Isı geri kazanımlı klima santral deney seti ve Ģematik resmi

Deneyde yapılacaklar

1-Havanın duyulur ısıtma iĢlemi

2-Havanın duyulur soğutma iĢlemi

3-Nemlendirmeli ısıtma iĢlemi

4- Nemlendirmeli soğutma iĢlemi

Ġstenenler

1-ĠĢlemlerin psikrometrik diyagramda gösterilmesi.


73

2-Isıtıcı ve soğutucu kapasitelerinin hesaplanması.

Ölçüm sayısı 1. Durum 2.Durum 3.Durum 4.Durum

GiriĢ kuru termometre, t1 [0C]

GiriĢ yaĢ termometre, t2 [0C]

Isı değiĢtirici çıkıĢı kuru t., t3 [0C]

Isı değiĢtirici çıkıĢı yaĢ t., t4 [0C]

Ön ısıtma sonu kuru term., t5 [0C]

Ön ısıtma sonu yaĢ term., t6 [0C]

Soğutma sonu kuru term., t7 [0C]

Soğutma sonu yaĢ term., t8 [0C]

Nemlendirme sonu kuru t., t9 [0C]

Nemlendirme sonu yaĢ t., t10 [0C]

Son ısıtma sonu kuru term., t11 [0C]

Son ısıtma sonu yaĢ term., t12 [0C]

Isı değiĢtirici çıkıĢı kuru t., t13 [0C]

Isı değiĢtirici çıkıĢı yaĢ t., t14 [0C]

Hava hızı, u [m/s]

Giren havanın özgül hacmi, v[m3/kg]

Ön ısıtıcı akımı, I1 [A]

Son ısıtıcı akımı, I2 [A]

3) Soğutma Kulesi Deney Seti

Amaç: Soğutma kulesinin temel fonksiyonunun anlatılması ve uygulamalı olarak

gösterilmesi, soğutma kulesinde değiĢik Ģekillerde ve Ģartlarda ölçümlerin alınıp verim

hesabının yapılması, iĢlemlerin psikrometrik diyagramda çizilmesi.

ġekil 8: Soğutma kulesi deney seti

Ġstenenler

1-Soğutma kulesinin veriminin hesaplanması.


74

2-Havadaki ve sudaki ısı değiĢiminin hesaplanması.

3-Yapılan deneylerin psikrometrik diyagramda gösterilmesi.


Dolgu sıklığı [m2/m

3] 600 600 600 600

A

Hava giriĢ (kuru h) sıcaklığı, t1

[0C] 17.9

Hava giriĢ (yaĢ h) sıcaklığı, t2 [

0C] 13.3

B

Hava çıkıĢ (kuru h) sıcaklığı, t3 [

0C] 16.4

Hava çıkıĢ (yaĢ h) sıcaklığı, t4 [

0C] 16

Su giriĢ sıcaklığı, t5 [

0C] 22

Su çıkıĢ sıcaklığı, t6 [

0C] 17.5

Soğutma yükü, Qs [W] 900

Su debisi, msu [L/h] 200

Hava hızı, u [m/s] 1.38


Dolgu sıklığı [m2/m

3] 600 600 600 600

A

Hava giriĢ (kuru h) sıcaklığı, t1

[0C]

Hava giriĢ (yaĢ h) sıcaklığı, t2 [

0C]

B

Hava çıkıĢ (kuru h) sıcaklığı, t3 [

0C]

Hava çıkıĢ (yaĢ h) sıcaklığı, t4 [

0C]

Su giriĢ sıcaklığı, t5 [

0C]

Su çıkıĢ sıcaklığı, t6 [

0C]

Soğutma yükü, Qs [kW] 0 0.9 1,8 2,7

Su debisi, msu [L/h] 200 200 200 200

Hava hızı, u [m/s] 1.2 1.2 1,2 1.2

YaĢ hazne yaklaĢımı [K]


75

Ek:1- Psikrometrik Diyagram

Hazırlayanlar: Bülent Yeşilata ve Yusuf Işıker

Kaynaklar: 1) http://w3.balikesir.edu.tr/~sedacan/viskozite.html,2)Haydar Eren, F.Ü. Akışkanlar Mekaniği

Laboratuar Föyü 3) http://nsezeruzol.etu.edu.tr/courses/MAK301 4) http://mak.etu.edu.tr/dersler/mak301l

5)Bülent Yeşilata, Akışkanlar Mekaniği Ders Notları

1

DENEY 1: REYNOLDS DENEYİ

1883 de ilk defa Osborne Reynolds tarafından yapılan deneyde, cam bir boru içi su dolu

bir depoya bağlanmış olup, boru içindeki suyun akma hızı arzu edilen değere

ayarlanabilmektedir. Borunun giriş ucuna bir nozul (emzik) konularak boru içerisinde

renklendirilmiş su verilebilmektedir. Bu deneye ait düzenek aşağıda verilen şekilde

görülmektedir.

Reynolds bu deneyi borunun değişik noktalarındaki kesitlere uygulamış ve bu kısımlarda

renkli suya ait akım iplikçiğinin bozulmadığını akışkanın birbirine paralel ve düz doğrular

boyunca aktığını görmüştür. Akışkanın akım hızı arttırıldığında, hızın belirli bir değerinden

sonra renkli suya ait akım iplikçiğinin ortadan kalktığı ve bütün su kütlesinin renklendiği

görülmüştür. Diğer bir ifadeyle yüksek akış hızlarında, suyu meydana getiren parçacıklar

borunun uzun ekseni boyunca birbirine paralel hareket etmeyip, borunun kısa ekseni boyunca da

hareket etmeye başlar ve böylece tam bir karışma (yani türbülans ) meydana gelir. Akımın bu

şekilde bir tipten diğerine değiştiği andaki sıvı akım hızı “kritik hız” olarak adlandırılır.

Reynolds daha sonra yaptığı deneylerde bu iki tip akış şeklini meydana geliş şartlarını incelemiş

ve kritik hızın ; boru çapına, akışkanın akışkan hızına yoğunluğuna ve viskozitesine bağlı

olduğunu bulmuş ve bu 4 faktörün sadece bir şekilde gruplandırılabileceğini göstermiştir.

Reynolds sayısı hidrodinamik incelemelerde büyük bir önem taşır ve makina mühendisliğinde

yaygın şekilde kullanılır. Reynolds sayısının 2300 den büyük olduğu değerlere karşılık gelen

akış hızlarında türbülans ile karşılaşılır.

1.1. DENEY CİHAZININ TANITIMI

1.1.1. Hidrolik Tezgah

Deneyde, genel olarak; rezervuarda bulunan su, sürekli rejimde, bir pompa vasıtasıyla metal

boru içerisinden geçirilmekte ve tekrar rezervuara boşaltılmaktadır. Metal tüp boyunca,

akan suyun, iki noktadaki statik basınç değerleri manometreler vasıtasıyla ölçülmektedir.





2

Ayrıca, Bernoulli deneyinde olduğu gibi debi, belirli bir süre içerisinde biriken su miktarını

ölçerek bulunmaktadır.

Şekil 1.1 Hidrolik Tezgah

1.1.2. Reynold Deney Cihazı

Suyun siteme pompalanması için şekil 1.1 „de gösterildiği gibi bir hidrolik tezgah

bulunmaktadır. Reynold ölçüm deney düzeneği şekil 2.2 „ de gözükmektedir. Deney cihazı

hidrolik tezgahın üzerine yerleştirilerek deney başlatılır.

Şekil 1.2 Reynold deney düzeneği

1.2. DENEYDEN BEKLENTİLER VE HESAPLAMALAR:

1

2

1. Mürekkep kabı

2. Mürekkep vanası

3. Mürekkep akış borusu

4. Su girişi düzenleyici

5. Test borusu

6. Su rezevuarı

7. Taşma borusu

8. Su kaynağına bağlantı borusu

9. Boşaltma borusu

3

4

5

6

8

7

9

1. Sıvı seviye göstergesi (litre

cinsinden).

2. Akış kontrol vanası (giriş vanası).

3. Bernoulli deney düzeneğinin

yerleştirileceği yer.

4. Hacimsel debi ölçüm tankı.

5. Şamandra.

6. Kontrol panosu.





3

1) Elde edilen bilgiler kapsamında akış karakterlerini belirleyiniz.

2) Deneyin aynı şartlarda farklı sıcaklıklarda tekrar edildiğinde hesaplamaları tekrarlayarak

yorumlayınz?

3) Akış örneklerinin birbirlerinden nasıl farklılıklar gösterdiğini açıklayınız. Hesaplanan Re

sayısı ile belirlenen akış rejimleri deneyde gözlemlenen akış rejimleriyle aynı mıdır?

4) Laminar ve türbülanslı akışta hız profilini açıklayınız. Ne gibi farklılıklar vardır?

5) Hız-Re sayısı grafiğini farklı sıcaklıklar için aynı grafik üzerinde çiziniz ve yorumlayınız.

(sıcaklıklık değeri olarak 30-40 C seçiniz)

DENEY 2: CEBRİ AKIŞLI BORU SİSTEMİNDE YÜK KAYIPLARI

Bir boru hattı boyunca akan bir akışkan boru cidarlarındaki sürtünme direnci veya

bağlantı noktalarında akışta meydana gelen karışmalar nedeniyle basınç kaybına uğrar. Bu

kayıplar iki ana başlık altında toplanabilir.

1. Sürekli Kayıplar ( Sürtünme Kayıpları )

2. Yerel Kayıplar ( Lokal Kayıplar )

2.1. SÜREKLİ KAYIPLAR

Gerçek sıvıların boru içindeki hareketinde oluşan ( H) yük kaybı, akıma ters yöndeki

sürtünme kuvvetlerinin neden olduğu enerji kaybının birim kütleye düşen değeridir. Borulardaki

akıma Bernoulli denklemini uygulayabilmek için h‟ ın belirlenmesi gerekir. h yatay bir boru

için Bernoulli denkleminden bulunabilir.

Şekil 2.1

p

g

p

g

1 2 +

v

2g + z = +

v

2g + z + h

12

1

22

2 12

v1 = v2 , z1 = z2

olduğundan,

h = 12

p p

g

1 2 veya h12 = h1 - h2 (1)

bulunur. Buradan, h ‟ ın basınç kaybı ile orantılı olduğu görülür. Demek ki Şekil 1 deki gibi

(1) ve (2) kesitlerine yerleştirilmiş piyezometre boruları arasındaki yükseklik farkı, doğrudan bu





4

mesafedeki yük kaybını vermektedir. Piyezometrik düşü hattı‟nın eğimi genellikle “hidrolik

gradyent”olarak tanımlanır ve i sembolüyle gösterilir. (1) ve (2) kesitleri arasında

i = h1 - h2 / L

olarak yazılabilir. Şimdi hidrolik gradyenti teorik olarak bulmaya çalışalım.

Üstteki eşitlikten,

h1 - h2 = i.L

olduğu görülür. Bunu piyezometrik basınç cinsinden ifade edersek,

p1 - p2 = .g.i.L

bulunur. Borunun L uzunluğu boyunca P1 ve P2 basınçlarından dolayı akış yönünde net bir

kuvvet meydana gelir.

(p1 - p2)A

Boru cidarlarında ise bu kuvvete eşit fakat ters yönde kayma gerilmesinin sebep olduğu bir

kuvvet oluşur.

.P.L

Sonuçta,

(p1 - p2)A = .P.L

yazılabilir. Burada A borunun kesit alanı, P ise çevresidir.

A = D2/4 , P = D, p1 -p2 = .g.i.L yerine yazılırsa,

= (D

4) . .g i (2)

bulunur. Şekil 1.2. de laminar ve türbülanslı akış için boru kesiti boyunca hız profilleri

görülmektedir. Deneysel çalışmalar göstermiştir ki laminar akış durumunda hız profilleri

paraboliktir.

Şekil 2.2. Laminar ve türbülanslı akışlarda hız dağılımları

Merkez hattı hızı U, ortalama hız V ile gösterilirse laminar akış durumunda,

U/V = 2





5

dir. Cidardaki hız gradyenti,

du

drR

= - 4U

D =

- 8V

D

yazılabilir. Buradan kayma gerilmesi,

= 8 V

D (3)

bulunur. (3) denklemi (2) de yerine yazılırsa,

i = 32 V

gD2 (4)

elde edilir. Böylece, yatay bir borudan V ortalama hızıyla akan akışkan için, laminar akış

durumunda hidrolik gradyent teorik olarak bulunabilir.

Türbülanslı akış durumunda hız profilinin Reynolds sayısı arttıkça gittikçe düzlemsel

hale geldiği görülmektedir. Yani Re sayısı arttıkça U/V oranı‟da az da olsa değişmektedir.

Türbülanslı akışın tabiatı gereği cidardaki kayma gerilmesi için basit bir ifade bulmak

mümkün değildir. Ancak deneysel sonuçlar göz önüne alınarak ‟nun ortalama akışkan basıncı

(1/2) V2 ile orantılı olduğu söylenebilir. Buradaki orantı sabiti boyutsuz bir sayı olan sürtünme

faktörü ( f ) olarak tanımlanır.

= f . (1/2). .V2 (5)

Bu formül (2) denkleminde yerine yazılırsa,

i g

= 4f

D

V2

2 (6)

bulunur. i = h / L yerine yazılırsa,

h = 4fL

D

V2

2g (7)

Darcy eşitliği bulunmuş olur. Dolayısıyla f değeri bilindiği taktirde (6) denkleminden hidrolik

gradyent veya (7) den yük kaybı bulunabilir. (4) ile (6) denklemi birbirine eşitlenirse,

laminar akış için f = 16 / Re (8)

bulunur. Yani f = 16/Re alınırsa (6) denklemi laminar akış için de kullanılabilir.

Türbülanslı akış durumunda, boru pürüzlülüğü de f ‟ in bulunmasında önemli bir

faktördür. Prandtl‟a göre Re sayısının 104 ile 10

7 değerleri arasında verilen

1

f = 4.log

Re

f - 0.4 (9)





6

denklemi pürüzsüz borularla yapılan deneylerle oldukça iyi uyuşmaktadır. Buradan f‟i bulmak

biraz güçtür. Dolayısıyla %2‟lik bir hata payıyla 104 ile 10

5 Reynolds sayıları arasında pürüzsüz

borular için Blasius denklemini kullanmak daha uygun olur.

f 0 079 0. .Re .25 (10)

Pürüzlü borularda ise pürüzlülük oranına bağlı olarak f‟in bulunması için birtakım

formüller verilmişse de en uygun yol Moody diyagramını kullanmaktır.

Şekil 2.3. Moody diyagramı

Deneysel çalışmalar f ‟nin Re sayısı ile pürüzlülüğün ( /D) bir fonksiyonu olduğunu

göstermiştir. Türbülanslı bir akışta akışın laminar olduğu bölgede (laminar alt tabaka) f yalnız

Re ‟a , geçiş bölgesinde Re ve /D ‟ye, tam türbülanslı bölgede ise yalnız /D ‟ ye bağlıdır.

2.2. YEREL KAYIPLAR

1. Ani genişleme kaybı

2. Ani daralma kaybı

3. Depoya giriş, depodan çıkış kaybı

4. Dirsek kayıpları

5. Çeşitli tesisat elemanlarının oluşturduğu kayıplar

6. Arka arkaya bağlanan elemanların kayıpları

Borularda sürtünmeden ileri gelen sürekli yük kayıpları yanında, akım yönünün ve kesit

değişmesinin neden olduğu yerel yük kayıpları da vardır. Yerel yük kayıpları boru boyuna bağlı

değildir ve çok kısa aralıkta enerji çizgisinin düşmesine neden olurlar.





7

2.2.1 Ani Genişleme Kaybı

Şekil 2.4.

Şekilde görüldüğü gibi A1 kesitli borudan akmakta olan akışkan ani olarak daha büyük

kesitli (A2) borudan akmak durumunda kalırsa şekilde görüldüğü gibi 0 kesitinde ölü bir

akışkan bölgesi meydana gelir. Bu bölgede bir p0 basıncı oluşur.

(1) ve (2) kesitleri arasında meydana gelen momentum değişimi, p0 , p1 ve p2

basınçlarının sebep olduğu kuvvetlerin toplamına eşit olmalıdır.

Momentumde işimi m V Q V VQ

gV Vğ . . .( )

.( )1 2 1 2

F p A p A p A A1 1 2 2 0 2 1( )

deneyler göstermiştir ki p0 = p1 dir ve F m V . den

A p pQ

gV V2 2 1 1 2( )

.( )

Q = A1.V1 = A2.V2 den,

p p V V V

g

p p V V V

g

2 1 1 2 22

2 1 1 2 222

2

. ( . )

. (*)

(1) ve (2) noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılırsa,

p V

g

p V

gh

1 12

2 22

1 22 2 ,

h1,2 = 1-2 kesitleri arasında ani genişlemeden dolayı meydana gelen enerji kaybı,

hV V

g

p p1 2

12

22

2 1

2,

(*) ı yerine yazarsak sonuçta

hV V

g1 2

1 22

2,

( )

olur. Süreklilikten (A1V1 = A2.V2 ) V2 = (A1/A2).V1 değerini yerine yazarsak,





8

hA

A

V

g1 2

1

2

2 12

12, ( ) olur. Burada k1 ( )1

1

2

2A

A dersek,

h kV

g1 2 1

12

2,

bulunur.

2.2.2. Ani Daralma Kaybı

Şekil 2.5.

Şekilde görüldüğü gibi A1 kesitli borudan akmakta olan akışkan ani olarak daha küçük

kesitli (A2) borudan akmak durumunda kalırsa akım ani daralma nedeniyle önce en küçük kesit

teşekkül ettirecek şekilde daralır, sonra dar boruyu tüm dolduracak şekilde genişler. Burada (1)

ve (3) kesitleri arasındaki enerji kaybı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Enerji kaybının büyük

kısmı (3) ve (2) kesitleri arasında meydana gelir. Bu kesitler arasındaki kayıp, akım Ac

kesitinden A2 kesitine aniden genişliyormuş gibi düşünülerek bulunabilir. Ani daralma kaybı

böylece (3) ve (2) kesitleri arasındaki ani genişleme kaybına eşit olacaktır. Ani daralma kaybı,

hV V

g

c

1 2

22

2,

( )

olur. Süreklilikten (Ac.Vc = A2.V2 ) Vc = (A2/Ac).V2 değerini yerine yazarsak,

hA

A

V

gc1 2

2 2 22

12, ( )

olacaktır. Burada = Ac/A2 daralma katsayısı olarak tanımlanır.

k 2

21

1 (direnç katsayısı)

değeri de yerine yazılırsa,

h kV

g1 2 2

22

2,

bulunur.

Kesitler oranına bağlı olarak değerleri





9

A2/A1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.624 0.632 0.643 0.659 0.681 0.712 0.755 0.813 0.892 1.0

2.2.3. Depoya Giriş, Depodan Çıkış Kaybı

Şekil 2.6.

a) Depoya giriş kaybı, ani genişlemenin özel bir şeklidir. k=1 , v2 0 alınır. Sonuçta yük kaybı

hV

g1 212

2,

den bulunur.

b) Depodan çıkış kaybı, ani daralmanın özel bir halidir. A

A

2

1

0 ,daralma katsayısı

0.60 alınır. k ( ) .1

1 0 442 (bazen 0.5) ve sonuçta

hV

g1 2

12

0 442, .

den yük kaybı bulunur.

2.2.4. Dirsek Kayıpları

a) Eğrisel dirsekler

b) Köşeli Dirsekler





10

c) Çatallar

2.2.5. Çeşitli Tesisat Elemanlarındaki Kayıplar

2.2.6. Arka Arkaya Bağlanan Elemanlar


2.3.1. Borulardaki Enerji Kayıpları


bulunmaktadır. Enerji kayıpları ölçüm deney düzeneği şekil 2.7 „ de gözükmektedir. Deney

cihazı hidrolik tezgahın üzerine yerleştirilerek deney başlatılır.





11

Şekil 2.7. Borularda Enerji Kayıpları Deney Düzeneği

2.3.2. Yerel Kayıplar Deneyi

Suyun siteme pompalanması için şekil 1.1 „de gösterildiği gibi bir hidrolik tezgah bu sistemde

kullanılmaktadır. Yerel kayıpları ölçüm deney düzeneği şekil 2.8 „ de gözükmektedir. Deney

cihazı hidrolik tezgahın üzerine yerleştirilerek deney başlatılır.

Şekil 2.8. Yerel kayıpları ölçüm deney düzeneği


1. Su kaynağına (hidrolik tezgahtaki)

hortum bağlantısı.

2. 8 ölçüm noktalı manometre.

3. Boru Sistemleri

4. Akış Kontrol vanası

2

1

3

4

1

2

3

1. Su Manometresi

2. Bourdon Manometresi

3. Su Manometresi için valf





12

Borulardaki Enerji Kayıpları

a) Her alınan veri için hacimsel debiyi hesaplayın.

b) Her alınan veri için akışın hızını hesaplayın.

c) Her alınan veri için sürtünme katsayısını ( f ) hesaplayın.

d) Her alınan veri için Reynolds sayısını hesaplayın.

e) Laminar ve türbülans akış rejimleri için Re aralığı ile kritik Re sayısını bulun. Yorumlayın.

f) Deneyin amacı ve deneyin yapılışna ilişkin şematik şekil ve bilgiler

Yerel Kayıplar Deneyi

a) Her alınan veri için hacimsel debiyi hesaplayın.

b) Her alınan veri için akışın hızını hesaplayın.

c) Her alınan veri için yük kayıp katsayısı (K) hesaplayın.

d) Deneyin amacı ve deneyin yapılışına ilişkin şematik şekil ve bilgiler

DENEY 3: BERNOULLİ DENEYİ

3.1. BERNOULLİ DENKLEMİ

Bernoulli denklemi (BD) matematiksel olarak basit bir denklem olmasına karşın, pratik

uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılabilmektedir. Denklemin çok sayıda akış için aynı

akım çizgisi üzerindeki iki nokta arasında uygulanması sonucu akışa ait hız ve debi değerleri

bulunabilmektedir. Bernoulli denklemi aşağıdaki gibidir.

2

2221

211

2

1

2

1zVpzVp

BD‟ nin en önemli uygulamalarından biri; Şekil 3.1‟de gösterilen değişken kesitli akış

geometrileri (orifis, venturi ya da lüle) kullanılarak, akış debisinin belirlenmesidir. (1) ve (2)

noktaları arasında kot farkı olmadığından (z1 = z2);

222

211

2

1

2

1VpVp

])/(1[

)(22

21

2122

VV

ppV

.

Süreklilik denklemi uygulandığında;

2211 VAVAQ

])/(1[

)(22

12

212

AA

ppAQ

denklemi elde edilir. Bu son denklemde (1) ve (2) kesitleri bilinen değerler olup, bu iki nokta

arasındaki basınç farkı ölçülerek debi değeri elde edilir.





13

Şekil 3.1. Orifis ve venturimetre gibi değişken kesitli geometrilerde akış

3.2. VENTURİMETRE ÖLÇÜMLERİ

sabitzV

g

P

2

2

Yukardaki denklemin ilk terim statik basınç yükünü, ikinci terim dinamik basınç yükünü,

üçüncü terim yüksekliği ifade etmektedir. Bu üç basınç yükünün toplamına, htoplam, toplam

basınç yükü denmektedir ve bu denklem; sürekli rejimde, sürtünmesiz ve sıkıştırılamaz akış için,

bir akım çizgisi boyunca sabittir;

sabithhhh geometridinamikstatiktoplam

Venturi tüpü yatayda olduğundan dolayı yükseklik hepsinde aynı olmaktadır.

sabithhh dinamikstatiktoplam

Statik basınç ölçümü için, suyun durgun olduğu bir noktada ölçüm yapmak gerekir. Bu

yüzden, statik basınç ölçümü tüp duvarında açılan küçük bir delik vasıtasıyla yapılır. Şekil

3.2‟te de görüldüğü gibi, su partikülleri bu noktada küçük sapmalar yapsalar da durgun

haldedirler.

Toplam basınç yükünün ölçümü ise venturi tüpün içinde bulunan Pitot tüpü sayesinde

gerçekleştirilir. Pitot tüpü, Şekil 3.2‟te görüldüğü gibi, akış özelliklerine etkisi asgari olacak

biçimde ince metal bir tüptür ve kanalın içine akış yönüne paralel şekilde yerleştirilmiştir. Diğer

ucu ise bir manometreye bağlanmıştır. Tüp, akmakta olan suyu da içine aldığından hem statik

hem dinamik yani toplam basınç yükü ölçülebilecek ve değeri, tüpe bağlı olan manometredeki

yüksekliğe eşit olacaktır;

statiktoplamdinamik hhh

toplampitot hh

g

Vhdinamik

2

2

Akış sürekli rejimde ve sıkıştırılamaz olduğundan, sistemin her kesitinde hacimsel debi aynı

olacaktır.

2211 VAVAQ





14

Şekil 3.2. Venturimetre ölçüm noktaları

Debiyi ölçmenin bir başka yoluysa, sistemden atılan suyun belirli bir süre içerisindeki hacmini

ölçmek ve bu değeri süreye bölmek olacaktır;

tQ buradan;

tAVhesaplanan hesaplanır.

3.3.1. Bernoulli Deney Cihazı


bulunmaktadır. Bernoulli deneyi düzeneği şekil 3.3 „ de gözükmektedir. Deney cihazı hidrolik

tezgahın üzerine yerleştirilerek deney başlatılır.

Şekil 3.3. Bernoulli deneyi düzeneği

3.3.2. Orifis Deney Cihazı

1 2

3

4

5

6

1. Su kaynağına (hidrolik tezgahtaki) hortum

bağlantısı.

2. 8 ölçüm noktalı venturi tüp.

3. 7 adet, venturi tüp boyunca statik basıncı

ölçmek için, 1 tane, toplam basıncı ölçmek için

boru tipi manometre.

4. Boşaltma vanası.

5. Sıkıştırma salmastrası.

6. Toplam basıncı ölçme mili (yatay hareket

edebilir).

7. Hava alma vidası

7





15

Orifis bir hazne duvarının üzerindeki açıklık veya bir borunun eksenine dik bir şekilde

yerleştirilen bir plakadaki açıklık olup, hazneden boşalan akışın veya borudaki akışın debisini

ölçmek için kullanılır. Debi;

])/(1[

)(22

12

21

2AA

ppcAQ d

bulunur. Cd boşaltma katsayısıdır ve Cd=0.63 olarak alınacaktır.


a. Her kesit için dinamik basınç yükünü bulunuz.

b. her kesit için ölçülen hız değerlerini bulunuz.

c. Debiyi bulunuz.

d. Her kesit için hesaplanan hız değerlerini bulunuz.

e. Venturi tüp boyunca; hstatik, hdinamik ve htoplam eğrilerini çiziniz.

f. Deneyin amacı ve deneyin yapılışına ilişkin şematik şekil ve bilgiler

DENEY 4: KAVİTASYON DENEYİ

Buharlaşma basıncı; sıvının buharlaştığı ve kendi buharı ile dengede olduğu basınçtır.

Akış nedeniyle sıvının basıncı, buharlaşma basıncının altına düştüğünde, sıvı akış içerisinde

buharlaşma eğilimine girer ve bu olaya kavitasyon denir. Akış kaynaklı kaynamayı, yani

kavitasyonu tanımlayan boyutsuz sayı,

2

2

1V

PPCa va

şeklindedir. Denklemde; „Pa‟ akış (ortam) basıncını, „Pv‟ buharlaşma basıncını, „V‟ ise

karakteristik akış hızını göstermektedir.

1 1. Su kaynağına (hidrolik tezgahtaki) hortum

bağlantısı.

2. 2 adet, venturi tüp boyunca statik basıncı

ölçmek için, 1 tane, toplam basıncı ölçmek için

boru tipi manometre.

3. Orifis için farklı kesit açıklıkları

4. Pitot tüpü

2

3

4





16



a- Kavitasyon cihazlarda neden zararlıdır araştırınız.

b- Su için buharlaşma sıcaklığı ve basıncı arasındaki ilişki nasıl olur. Grafik üzerinde

gösteriniz.

c- Akış kaynaklı kaynamayı, yani kavitasyonu tanımlayan boyutsuz sayıyı bulunuz.

2 1. Su kaynağına (hidrolik tezgahtaki) ve çıkış

noktasındaki hortum bağlantıları.

2. Manometre ve vakum manometresi

3. Ölçüm noktaları

4. akışın gerçekleştiği kanal

1

3

4

86

Hazırlayanlar: Doç. Dr. Murat KISA, Arş. Gör. Mustafa Özen

MEKANİK LABORATUARINDA YAPILACAK DENEYLER

1. ÇEKME DENEYĠ

Malzemelerin statik yük altında elastik ve plastik davranıĢını belirlemek amacıyla çekme

deneyi uygulanır.

Standartlara uygun olarak hazırlanmıĢ deney parçası (ġekil 1) çekme cihazına bağlanıp tek

eksenli gerilme uygulanır. Çekme cihazı esas olarak birbirine göre aĢağı ve yukarı hareket

edebilen, deney parçasının bağlandığı iki çene ve bunlara hareket veya kuvvet veren ve bu iki

büyüklüğü ölçen ünitelerden oluĢur(ġekil 2).

Şekil 1: Silindirik çekme deney parçası

ġekil 2: Bir çekme cihazının prensip Ģeması.

D do

l o

l v

l T

h

d o : Numune çapı

D : BaĢ kısmın çapı, D=1.2 d

l v : ĠnceltilmiĢ kısmın uzunluğu, l o+d o

l o : Ölçü uzunluğu, l o=5 d o

l T : toplam uzunluk

h : BaĢ kısmının uzunluğu

4 3 1

2

87

Çenelerden birisi sabit hızda hareket ettirilerek deney parçasına yük uygulanır. Modern

cihazlarda deney parçasına uygulanan yük ve uzamayı grafik olarak kaydeden yazıcılar

vardır.

ġekil 3: Farklı iki malzemeye ait Yük-Uzama diyagramları.

ġekil 3‟te görüldüğü gibi yük-uzama diyagramları iki önemli bölge göstermektedir. Bu

bölgeler lineer OA bölgesi ve lineer olmayan AK bölgeleridir. Lineer OA bölgesinde deney

herhangi bir noktada durdurulup yük kaldırılırsa deney parçası tekrar ilk boyuna geri döner.

Bu bölgeye elastik bölge denir. A noktasına gelinceye kadar malzemenin gösterdiği uzamaya

da elastik uzama denir, bu bölgede Hooke kanunu geçerlidir. A noktasında malzeme elastik

bölgeden çıkar ve plastik deformasyon baĢlar. Bu A noktasına akma noktası denir. Akma

noktası demir esaslı malzemelerde açıkça görülmektedir, fakat diğer malzemeler açık bir

akma noktası göstermezler.

A noktasından itibaren malzeme plastik deformasyona uğramakta, deformasyon sertleĢmesine

bağlı olarak daha mukavimleĢmekte ve taĢıyabileceği yük miktarı da artmaktadır.

Malzemenin taĢıdığı yük M noktasında maksimum olmaktadır. M noktasına kadar lv boyunca

deformasyon homojen olmakta ama M noktasından sonra malzeme herhangi bir bölgeden

boyun vermekte ve bundan sonra deformasyon bu boyun bölgesinde devam etmektedir.

Boyun bölgesinde hızlı bir kesit daralması olmakta ve buna bağlı olarak kopma bu bölgede

meydan gelmektedir.

MÜHENDİSLİK VE GERÇEK UZAMA-GERİLME BAĞINTILARI

Gerilme malzemenin birim alanına gelen yük miktarıdır. Çekme deneyinde herhangi bir anda

uygulanan yük P ve deney parçasının kesit alanı Ao olduğuna göre çekme gerilmesi

2

o

m/NA

P (1)

bağıntısı ile hesaplanır. Uzama bağıntısı ise

1: Deney parçası.

2: AĢağı ve yukarı hareket edebilen kiriĢ.

3: Parça bağlama çenesi.

4: Güç ve kayıt ünitesi.

A

M

K

Yük

Uzam

a

Yapı Çeliği

O

A

M

K

Yük

Uzama

Bakır

O

88

o

o

l

ll (2)

Ģeklinde verilir. Bu gerilme ve uzama miktarlarına Mühendislik gerilme ve uzaması denir.

Mühendislik gerilmesinin hesaplanmasında deney baĢlangıcından kopmaya kadar deney

parçasının kesiti olarak Ao kullanılır. Gerçekte deney parçasının boyu uzadıkça kesit alanı

küçülmektedir. Bu yüzden deney parçasının gerçekte taĢıdığı gerilme hesaplanan mühendislik

gerilmesinden daha yüksektir.

BaĢlangıç kesit alanı Ao, ölçü uzunluğu lo söz konusu noktada gerçek kesit alanı A ve uzunluk

l ise ve Vo=V olacağından Ao.lo =A.l olacaktır. Buradan gerçek alan ve gerilme

ooog

oo

l

l

Al

Pl

Al

lA

(3)

olarak elde edilir.

Gerçek uzama ise

l

ol og

l

lln

l

dl (4)

olarak bulunur. Gerçek ve mühendislik uzamaları arsındaki bağıntı aĢağıdaki gibi verilir;

)1ln(l

lln

1l

l1

l

l

l

ll

go

g

ooo

o

(5)

ÇEKME DENEYİ İLE BELİRLENEBİLEN MEKANİK DEĞERLER

a-) Çekme Dayanımı: Yük-uzama diyagramında maksimum yüke göre hesaplanan

gerilmedir.

oç

A

maxP (6)

b-) Akma Dayanımı: ġekil 3‟teki gibi belirgin bir akma noktası gösteren malzemeler için;

89

o

AA

A

P (7)

formülü ile verilir.

c-) Yüzde Uzama: Malzemenin kopmaya kadar gösterdiği uzamanın orijinal uzunluğuna

oranının yüzde olarak ifadesi % uzamayı verir.

100xl

ll%

o

oK (8)

burada lK kopmadan sonra ve lo baĢlangıçtaki ölçü uzunluğudur.

d-) Kesit Daralması(%K.D): Deney parçasının koptuktan sonraki kesit alanındaki azalmanın

baĢlangıçtaki kesit alanına oranının % olarak ifadesidir.

100xA

AA100x

A

A.D.K%

o

Ko

o

(9)

formüldeki AK kopmadan sonra ve Ao deney öncesi kesit alanlarıdır.

e-) Elastisite Modülü(E): Yük-uzama diyagramındaki elastik bölgenin eğimi elastisite

modülünü (E) verir. Elastik bölgede Hooke kanunu geçerlidir.

E.E (10)

f-) Rezilyans (UR): Bir malzemenin elastik olarak Ģekil değiĢtirdikten sonra kuvvet

kaldırıldığında tekrar eski Ģekline dönmesi özelliğine Rezilyans denir. Rezilyansı ölçmek için

Rezilyans modülü tanımlanır.

E22U

2AAA

R

(11)

g-) Tokluk: Malzemenin plastik deformasyon sırasında absorbe ettiği enerjinin bir ölçüsüdür.

Çekme eğrisi altında kalan alan çekme iĢini ve bu da tokluğu verir.

K

0

dTokluk (12)

Deney Raporunda Ġstenilenler: a-) Deneyin yapılıĢ Ģekli

b-) Deneyden elde edilen uzama ve yük değerleri kullanılarak (P-L) grafiğinin

milimetrik kağıda çizilmesi

c-) Bazı (P-L) değerlerinden faydalanılarak elastisite modülünün bulunması.

σ = A

p ,

L

ΔL ε , E =

ile bulunur.

90

2. BURULMA DENEYĠ

Silindirik bir deney parçası bir ucundan ankastre mesnetlenmiĢ, diğer uç ise ekseni üzerinde

bir moment etkisiyle döndürülür. Moment etkisindeki deney parçası Ψ açısı kadar dönmüĢ

olur. Ψ açısına aynı zamanda burulma açısı denir. Ankastre uçta γ açısı oluĢur. γ açısına

kayma açısı denir.

(N.m) F.aM b

L P

b

ψ.Ι

.LM.

π

180G

F

)(mm 32

.DπΙ 4

4

P

)(N/mm /32π.D

.D/2Mτ 2

4

b

Mb

Mb Burulma momenti L Deney paçasının boyu

Kayma açısı τ Kayma gerilmesi

Ψ Burulama açısı

IP Atalet momenti

D Deney parçasının çapı

G Kayma modülü

a Kuvvet kolu uzunluğu

Amaç: Bu deneyde burulma momenti ve kayma modülünü bulmaktır.

Deney Raporunda Ġstenilenler: a-) Deneyin yapılıĢı

b-) Deneyde elde edilen verilere göre aĢağıdaki tablonun hazırlanması

Malzeme Yük

(N)

Burulma

momenti

(N.mm)

Kayma

gerilmesi

(N/mm2)

Burulma

açısı (0)

Kayma

modülü

(N/mm2)

Ortalama

kayma

modülü

Ψ

D a

91

(N/mm2)

ÇELĠK

PĠRĠNÇ

ALÜMĠNYUM

3. SERTLĠK DENEYĠ

Sertlik, bir cismin batırılmasına karĢın malzeme yüzeyinin gösterdiği direnç olarak tanımlanır.

Sertlik testleri malzeme çekme dayanımı ile ilgili bilgi verir. Çünkü çekme dayanımı ile

sertlik doğru orantılıdır.

Sertlik ölçme metodu, statik ve dinamik olmak üzere iki çeĢittir. Statik sertlik testlerinin en

önemlileri Brinell , Vickers , Rockwell testleridir. Test ucu , sertliği ölçülecek parçaya

darbesiz ve önceden tayin edilmiĢ bir zaman boyunca(yaklaĢık 30sn) etki eden sabit bir yük

ile bastırılır. Brinell ve Vickers testlerinde, yükün kaldırılmasından sonra yüzeyde meydana

gelen kalıcı iz ölçülür. Bütün sertlik değerleri birimsizdir. Birim yerine yapılan testin kısa

iĢareti yazılır.

a-Brinell Sertlik Testi: Belirli bir D çapındaki (mm) sertleĢtirilmiĢ çelik veya tungsten-

karbür bilya, seçilen bir test yükü F ile sertliği ölçülecek parçaya bastırılır. Ġzin d çapı,

modern cihazlarda ekran üzerinde veya daha eski cihazlarda büyüteç kullanarak ölçülür. TSE

„de “BSD” uluslararası standartlarda “HB” harfleriyle gösterilir.

Brinell Sertliği = )mm

Kgf(

])d(D[D*D

0.6366F

])d(D[D*D*π

F*2

A

F22222

Brinell testi esnasında kullanılan yük (F)ve bilya çapı (D) birbirlerine uygun olmalıdır. Yani

yükleme derecesi k= F/D2 oranına uyulmalıdır.

Çelik için k = 30

Bakır için k = 10

Alüminyum için k = 5

Çok yumuĢak metaller için k = 1 alınır.

d

b- Vickers Sertlik Testi: Teste kullanılan uç, tabanı kare ve tepe açısı 1360 olan bir elmas

piramittir. Elmas piramit uç, belirli bir yük ile malzemeye bastırıldığında malzemede tabanı

kare olan bir iz bırakır. Bu kare izin iz düĢümünün köĢegeni ortalama olarak d (mm) alınır.

ΦD

D

F

92

Vickers Sertliği = )mm

kgf(

d

F*1.8544

A

F22

Vickers sertlik testinin kullanılma alanında malzeme sınırlaması yoktur. Yani çok yumuĢak

malzemelere uygulandığı gibi çok sert malzemelere de uygulanabilir. Aynı zamanda ince

parçalar ve kaplama tabakaları sertliklerinin ölçülmesi içinde uygundur.

0,2 kgf ile 100 kgf arasında seçilen yükler iki bölge meydana getirmektedirler. 5kgf ile 100

kgf arasındaki yükler, normal yük bölgesini 0,2 kgf ile 5 kgf arasındaki yükler ise küçük yük

bölgesini teĢkil ederler normal yük bölgesine hangi yük kullanılırsa kullanılsın sertlik değeri

değiĢmez. Küçük yük bölgesinde ise yük azaldıkça deformasyon içindeki elastik kısmın

miktarı artar, plastik kısmın miktarı azalır. Bunun neticesinde uç kalıcı olarak daha az battığı

için sertlik değerlerinin arttığı gözlenir.TSE de “VSD” uluslar arası standartlarda “HV”

harfleriyle gösterilir.

c- Rockwell Sertlik Testi: Rockwell sertlik testinde metalik malzemelerin sertlikleri test

ucunun batma derinliği ölçülerek tespit edilir.

Parça

yüzeyi

to (1)

(3) tb

Sertlik Skalası

(2)

Sertlik

Değeri

F0 Minör Yük

F1 Majör Yük tb Kalıcı Batma Derinliği

1360

F

dort

1200

F0

1200

F0

1200

F0+F1

0

Referans

düzlemi t

93

Sertliği ölçülecek parça ile test ucu arasındaki tam temasını sağlamak ve cihazın ölçme

mekanizmasındaki boĢlukları gidermek maksadıyla bir F0 ön yükü uygulanmasıyla uç ölçme

parçasına bir t0 miktarı kadar batar. Bu derinlik Rockwell sertlik skalası için referans düzlemi

olarak alınır. F0 dan en az 4 kat büyük olan F1 deney yükünün eklenmesiyle uç (F0+F1) toplam

yükün etkisi altında malzemeye tayin edilmiĢ belirli bir zaman (15 sn gibi) bastırılır. Bu süre

sona erince F1 majör yükü kaldırılır. Uç Ģimdi malzemeye tekrar F0 minör yük ile etki

etmektedir. Minör yükün ilk ve son uygulanması arasında bir kalıcı batma derinliği (tb)

meydana gelir. tb küçüldükçe sertlik değeri artar. Batma derinliği(tb) arttıkça sertlik değeri

azalır.

Deney Raporunda Ġstenilenler: a-) Deneyin YapılıĢı

b-) Deneyde kullanılan numuneler ve bulunan sertlik değerlerini içeren tablonun

hazırlanması.

4. ÇENTĠK DARBE DENEYĠ

Çentik darbe deneyi, tokluğun testidir. Parça kırıldığında gevrek kırılma veya sünek kırılma

ile kopacağı hakkında bilgi sağlar. Isıl iĢlemlerin kalite kontrolü maksadıyla yaygın olarak

kullanılır. Her türlü metalin tokluğunu tespit etmek için kullanılmaktadır.

Test, sarkaçlı vurma cihazında yapılır.

h)mg(HA v

Uzunluğu L olan sarkaç kolunun ucunda, kütlesi m olan çelik malzemeden yapılmıĢ kırıcı

parça (çekiç) monte edilmiĢtir. Çekiç bir sabitleyici tırnak yardımı ile belirli bir H

yüksekliğinde tutulabilmektedir. Ġstenildiği zaman knob (hareket topuzu) çevrilince, kırma

çekici yolu üzerinde yerleĢtirilen çentik denilen kenarında oyuk açılmıĢ parçaya vurmak üzere

belirli bir potansiyel enerji ile harekete geçer. Çekicin, test parçasına bu enerjili darbesi

neticesinde vurulan numune Ģekil alarak ya iki parçaya ayrılarak kırılır yada numune bükülür.

Test numunesin iki parça olması veya bükülerek destekler arasında kalması için çekicin

potansiyel enerjisinin bir kısmı kırma iĢi olarak harcanır. Kırma iĢi DIN Normunda Av olarak

L

L

H

h

α β

m

Test

Parçası

Av

94

gösterilir. Cihazın sarkaç kolu ile gösterge ibresi beraber hareket ettiklerinden çekiç test

parçasına vurduktan sonra yükseldiği maksimum noktada ibre sabit olarak kalır. Böylece

taksimatlı gösterge üzerinde parçanın ne kadar enerji ile kırıldığı direkt olarak okunabilir. Av

değerleri sarkaç kolunun düĢey pozisyonuna (vurma pozisyonuna) doğru artmakta, kırma

çekisi fazla yükseldikçe(h ve açısı arttıkça) azalmaktadır. Cihaz göstergesi genel olarak

J(joule) birimindedir.(1 J = 1 Nm)

Deney Raporunda Ġstenilenler: a-) Deneyin yapılıĢ Ģekli

MALZEMELERĠN TAHRĠBATSIZ MUAYENESĠ

Tahribatsız muayene, malzemenin daha sonra kullanılmasına mani olacak herhangi bir

hasar vermeden yapılan deneydir. Kullanılacak parçanın içinde çatlak, boĢluk gibi,

malzemenin hasara uğramasına neden olabilecek hatalar tespit edilerek nükleer santral gibi

yerlerde güvenilirlik önem kazanmaktadır bunun için kullanılan parçanın iyi tanınması

gerekir. Mesela basınçlı kap imalatında kullanılan kaynak dikiĢinin içinde olabilecek bir

çatlak kabın patlamasına sebep olabilir. Kaynak dikiĢinde olup olmadığı daha önceden

bilinmeli ve ona göre önlem alınmalıdır.

1. GÖZLE MUAYENE

Hem ucuz hem de basit bir muayene metodudur. Diğer metotlara göre yetersiz

olmasına rağmen yine de önem kazanır. Yeterli bir aydınlatma altında göz kusurlu bölgeyi

kabaca tespit eder. Sonra bu bölge baĢka muayene metotları ile detaylı incelenir. Farklı

özellikteki malzemelerin sahip olduğu kusurları bulmak için uygun olabilmektedir.

2. RADYOGRAFĠ:

X-ıĢınları küçük dalga boylu elektromagnetik ıĢınlarıdır. X-ıĢınlarının dalga boyları

10-8

- 10-12

m aralığındadır.

Deney yapılacak malzemenin üzerinden X-ıĢınları geçirilir. Malzeme içinde çatlak,

boĢluk gibi hata var ise X-ıĢını buralardan geçerken daha az engelden geçeceği için, parçanın

arka tarafına konan film üzerinde farklı etki yapacaktır; böylece malzeme içinde hata olup

olmadığı anlaĢılmıĢ olur.

3. PENATRASYON:

Bu yöntemle, yüzeye açılan çatlak, boĢluk gibi hatalar belirlenebilir. Bu yöntem,

ferromagnetik olan ve olmayan bütün malzemelere uygulanabilir. Penatran, içerisine nüfuz

eden madde demektir. Penatran maddeler yağ gibi sıvılardır. Deney yapılacak parça ilk önce

penatran sıvının içine konulur. Daha sonra çıkarılarak yıkanır. Yıkandıktan sonra çatlak,

boĢluk vs. içine giren ve yıkandıktan sonra bu yerlede kalan penatranı çekecek toz gibi bir

95

madde, parça üzerüne dökülür. Çatlak olan yerlerdeki penatran bu tozlar yardımıyla çekilerek

parçaya yapıĢır ve malzemenin çatlak ve boĢlukları bu Ģekilde belirlenebilir.

ġekil 1. Yüzey Çatlaklarının Penetran Sıvı Yöntemiyle Belirlenmesi

4. MAGNETĠK MUAYENE:

Bu tür deney, dökme demir, çelik gibi ferromagnetik malzemelerin yüzeyinde veya

yüzeye çok yakın bulunabilecek çatlak, boĢluk vs. gibi hataları belirlemek için yapılır. Demir

tozları inceleme yapılacak parçanın üzerine serpilerek parça magnetik alan içine bırakılır.

Hata olan bölgelerde N-S kutupları oluĢacağından tozların bu bölgede birikimi açıkça görülür.

ġekil 2. Mıknatıs Tozu Muayene Yöntemi

5. ULTRASONĠK MUAYENE:

Malzeme içindeki hataları belirlemek için ses dalgalarını kullanmak eski bir

yöntemdir. Bir parçaya çekiç vs. ile vurulur ise içinde çatlak olan malzeme ile olmayan

malzeme farklı ses çıkarırlar. Bu Ģekilde malzemenin içinde büyük boyutlu hatalar bilinebilir.

Ultrasonik deneyde kullanılan ses dalgalarının frekansı duyulabilir ses dalgalarının

üzerindedir. (16 kHz‟ den yüksek mekanik ses dalgaları; genellikle 1 - 5 MHz). Ultrasonik

kelimesi bu anlamda kullanılmıĢtır. Ultrasonik deney, hızlı ve güvenilir bir yöntemdir.

Ultrasonik ses dalgaları genellikle piezoelektrik malzemeler ile üretilir. Bu malzemeler

elektrik alanın etkisinde kaldıklarında fiziksel boyutlarında değiĢiklik meydana gelir. Bu

elektrik enerjisinin mekanik enerjiye dönüĢümü demektir. Alternatif elektrik enerjisi

96

piezoelektrik kristale uygulandığı zaman, kristal elektrik akımı çevriminin ilk yarısında

geniĢler diğer yarısında geri döner. Alternatif akımın frekansının değiĢmesi ile mekanik

titreĢim (ses dalgası) üretilmiĢ olur. Kuvartz (SiO2) ultrasonik transistör yaygın olarak

kullanılır.

Ultrasonik ses dalgaları deney yapılacak malzemenin içinden geçirilir. ġekilde

görüldüğü gibi hata olmayan bölgelerdeki ses dalgaları ile hata olan yerlerdeki ses dalgaları

farklı yansıma gösterir. Malzeme sınır bölgelerinde ses dalgalarının çoğu yansıyarak geri

döner. Bu farklı yansımalardan faydalanılarak hatalı bölgeler belirlenebilir.

ġekil 3. Ültrason Ses Dalgaları Ġle Muayene

Deney Raporunda Ġstenilenler: a-) Deneyin yapılıĢı.

Ultrasonik ses üretici (Prop)

Çatlak

Çatlaklı bölgede

ses dalgalarının yansıması

Çatlaksız bölgede ses dalgalarının yansıması

Hazırlayanlar: Yrd. Doç. Dr. Refet KARADAĞ, ArĢ. Gör. Mehmet DĠRĠLMĠġ ve ArĢ. Gör.

Asım Fatih DURMAZ

97

POMPA ve BASINÇ KAYBI LABORATUARI DENEY FÖYÜ

Amaç: Pompa karakteristik değerlerini deneysel olarak tespit edip, deneysel ve teorik bilgileri

karĢılaĢtırmaktır.

Yapılacak Deneyler: Bu derste, mühendislik fakültesi laboratuarında bulunan iki farklı deney

yapılacaktır. Bunlar, seri/paralel santrifüj pompa ve basınç kaybı deney setleri kullanılarak

yapılacak deneylerdir.

1: Pompa basma yüksekliği (Hm) ile debi (Q) arasındaki iliĢkinin Belirlenmesi

2: Pompa özgül hızının bulunması

3: Pompa veriminin bulunması

4: Pompa ENPKY değerinin bulunması

5: Seri pompa karakteristik eğrisinin çizilmesi

6: Paralel pompa karakteristik eğrisinin çizilmesi

7: Yerel basınç kayıplarının ölçülmesi ve sonuçların teorik hesaplarla karĢılaĢtırılması

1.KONU ĠLE ĠLGĠLĠ TEMEL BĠLGĠLER

Santrifüj Pompaların GeliĢimi

Su dolu silindir bir kap kendi ekseni etrafında dönerken, merkezdeki suyun seviyesinin

düĢmesi, cidardaki su seviyesinin yükselmesi esasından yararlanarak santrifüj pompa fikri

ortaya çıkmıĢtır. Kap cidarında delikler varsa, silindirin devir sayısına bağlı olarak farklı

hızlarda su akıĢı olacaktır. Bunun nedeni dönmeden kaynaklanan santrifüj kuvvetlerdir.Devir

sayısının belirli bir değerinden sonra M noktası silindir tabanının altına düĢerek taban

ekseninde bir vakum basıncı oluĢacaktır. Bu vakum basıncı ile aĢağıdaki bir noktadan

yukarıya doğru sıvı aktarılabilir. Bu fikir santrifüj pompanın ortaya çıkmasını sağlamıĢtır.


Asım Fatih DURMAZ

98

ġekil. Cebri varteks hareketi

Santrifüj Pompaların Ana Elemanları

Santrifüj pompa, dönen bir çarkın kanatları arasına alınan sıvı taneciklerinin ivmelendirilerek

çevreye savrulması prensibine göre çalıĢır. Bir santrifüj pompa; mil, çark, dağıtıcı, salyangoz,

mil yatağı, salmastra kutusu, emme dirseği, emme borusu, dip klapesi, süzgeç, basma borusu

ve çıkıĢ vanası gibi elemanlardan oluĢur. Milin dönmesiyle çark ve çark üzerindeki kanatlar

döner. Kanatlar üzerindeki akıĢkan tanecikleri santrifüj kuvvetin etkisiyle ivmelenir ve

çevreye fırlatılır. Dağıtıcı, çarktan gelen sıvıyı çevreye yönlendirir. Salyangoz, pompanın dıĢ

muhafazasıdır. Salmastra kutusu, çarkın içine hava sızıntısını engellemek için kullanılır.

Emme dirseği, enerji kaybını minimum tutacak Ģekilde tasarlanır. Dip klapesi; pompa

çalıĢırken açılan, pompa çalıĢmadığında ise kendi ağırlığından dolayı kapanarak suyun geri

dönüĢünü engelleyen bir elemandır. Süzgeç, emme borusundan çarka katı parçacıkların

girmesini önler. ÇıkıĢ vanası kapatıldığında ise, sıvı çark içerisinde kalır ve pompa çalıĢmaya

devam eder. Sadece sıvı emip basamamıĢ olur. Vana açıklığı ayarlanarak basılan sıvının

debisi ayarlanmıĢ olur. Çark üzerinde hareket eden akıĢkana uygulanan statik basınç, devir

sayısına ve çarkın yarıçapına bağlı olarak değiĢir. Radyal doğrultuda oluĢan statik basınç hem

devir sayısının hem de yarıçapın karesiyle doğru orantılı değiĢir.

Ho

H

Z

Mo

M


Asım Fatih DURMAZ

99

Pompa Sistemlerinde Özgül akıĢ Enerjisi ve Manometrik basma Yüksekliği

Bir akıĢkanı bulunduğu noktadan daha yükseğe çıkarabilmek veya boru sistemi içinde

akıĢkanı hareket ettirebilmek için kayıpları karĢılayacak bir enerjiye ihtiyaç vardır. Pompalar

dıĢarıdan aldıkları enerjiyi akıĢ enerjisine dönüĢtürerek akıĢkanın hareketini sağlar. Bir pompa

sisteminin Ģeması aĢağıdaki gibidir.

Bir pompa sisteminde; akıĢkanın sıkıĢtırılamaz olduğu, akıĢın sürekli ve sıcaklığın sabit

olduğu kabul edilir. Pompa için özgül akıĢ enerjisi, pompa ve sistem kontrol hacimlerine

enerjinin korunumu denklemi uygulanarak bulunabilir.

Pompa kontrol hacmi için enerji denklemi;

kgçgçgç

p hgzzgVVPP

a .).(2

22

özgül akıĢ enerjisi, Ytop

).(2

.

22

gç

gçgç

kptop zzg

VVPPhgaY

pompa basma yüksekliği veya manometrik yükseklik, Hm

II

Hgeo

Ç

I G

Z2

Z1

Pompa kontrol hacmi


Asım Fatih DURMAZ

100

)(2.

)(

22

gç

gçgçtopm zz

g

VV

g

PPmSS

g

YH

sistem kontrol hacmi için enerji denklemi,

kboruıııIIIIII

m Hzzg

VV

g

PPH

)(

.2.

22

Hkb: Emme ve basma borularındaki toplam kayıp

Pompalarda, güç, debi ve basınç farkı arasındaki iliĢki

Bir pompanın akıĢ gücü, basma yüksekliği ve debisi arasında bir iliĢki vardır. Bu iliĢki,

Pompanın giriĢ ve çıkıĢları arasında enerjinin korunumu denklemi yazılarak bulunabilir.

Birim debiye sahip akıĢkan için 1 ve 2 noktaları arasında enerji denklemi,

)/...(............2

..2

2

222

1

211 kgJhgzg

VPhgzg

VPkp

olarak yazılabilir. Pompa giriĢ ve çıkıĢında debi eĢit ve m olarak kabul edilirse yukarıdaki

denklem,

)/...(..............2

......2

.. 2

222

1

211 kgJhgmzgm

Vm

Pmhgmzgm

Vm

Pm kp

olarak yazılabilir. GiriĢ ve çıkıĢta hızlar ve konumlar eĢit ( 2121 , zzVV ) olduğundan

yukarıdaki denklem,

1 2


Asım Fatih DURMAZ

101

kp hgmhgmPP

m ....)( 21

Pompalardaki kayıp enerji miktarı, pompanın verimi ile ifade edileceğinden dolayı yukarıdaki

denklemde kayıp enerji ihmal edilebilir. Yani, 0.. khgm alınabilir. Bu durumda denklem,

WNmhsmgskgmmNPsmQhgmPPm

ppp ...)()./()./()/()./(0..)( 22321

Bu denklemden görüldüğü gibi hacimsel debi ile pompa giriĢ ve çıkıĢı arasındaki basınç

farkının çarpımı pompanın gücünü verir. WNPQ p .........................

Pompanın sabit bir güçte çalıĢması durumunda hacimsel debi ile basınç farkının çarpımı sabit

olacaktır. Bu nedenle debinin arttırılması ile basınç farkı azalacak ve bunun sonucu olarak ta

pompanın basma yüksekliği azalacaktır.

Pompalarda Güç, Kayıp ve Verim

Pompalarda dıĢarıdan çekilen enerji mil aracılığıyla akıĢkana aktarılır. Ancak kaynak enerjisi

akıĢ enerjisine aktarılıncaya kadar bir takım kayıplara maruz kalır. Elektrik motoru

kullanılıyorsa bu motorun kendi iç kayıpları vardır. Bu kayıplar motorun iç verimi ile ifade

edilirler. Elektrik motorlarının verimi, motorların tanıtım levhaları üzerinde cos olarak

yazılıdır. Elektrik devresinden çekilen güç (Kaynak gücü), Wattmetre ile ölçülür. Mil

üzerindeki effektif güç,

CosNN kaynakef .

olarak hesaplanır. Çark ve kanatlar ile akıĢkan arasında ve kanatların sürtünmesinden dolayı

enerji kaybı olmaktadır. Bu kayıplar mekanik verim ile ifade edilmektedir. Ayrıca çark

giriĢindeki akıĢkan debisinin bir kısmı geri dönerek debide de bir kayıp olmaktadır. Bu kayıp

ise volumetrik verim ile ifade edilebilmektedir. Bu nedenle kaynak enerji ile akıĢ enerjisi

arasındaki tüm kayıplar için bir genel verim tanımlanırsa bu verim,

vmig ..


Asım Fatih DURMAZ

102

olarak hesaplanır. Böylece akıĢkana aktarılan güç (akıĢ gücü),

gkaynakktkaynak NNNN .

Nkt: Toplam kayıp güç

Pompanın akıĢ gücü, belirli debideki sıvıyı belirli bir manometrik yüksekliğe çıkaran güç

olduğuna göre, debi ve manometrik yükseklik deneysel olarak tespit edilirse akıĢ gücü

belirlenmiĢ olur.

PQN .

Q: Deneysel olarak ölçülen hacimsel debi (m3/s)

P: Pompa giriĢ ve çıkıĢı arasında deneysel olarak ölçülen basınç farkı )N/m2)

N: AkıĢkana aktarılan faydalı güç (W)

DENEY TESĠSATININ TANITILMASI

Bu derste seri/paralel santrifüj pompa eğitim seti kullanılarak pompaya ait çeĢitli karakteristik

değerlerin deneysel olarak tespiti yapılacaktır. Deneyde kullanılacak tesisatın Ģeması aĢağıda

görülmektedir. Deney tesisatında; motor gücü 0,75 kW, maksimum basma yüksekliği 36

mSS, devir sayısı 2900 d/d ve maksimum debisi 90 l/d olan iki pompa, 0-6 m3/h aralığında

ölçüm yapabilen bir debi ölçer, basınç ölçme cihazları, 27 litrelik su deposu, 32 mm çapında

bağlantı boruları ve vanalar bulunmaktadır. Deneyde her bir defasında değiĢik vanalar açık

tutularak pompaların seri veya paralel bağlanması sağlanır. Böylece seri ve paralel bağlantı

durumları için farklı deneyler yapılabilmektedir. Vanalarla debi miktarı değiĢtirilerek değiĢik

debilerde basınç miktarı okunabilmektedir.


Asım Fatih DURMAZ

103

P: Pompa G: Gösterge V: Vana

ġekil. Seri/paralel santrifüj pompa deney tesisatının Ģematik Ģekli

DENEYLERĠN YAPILMASI

DENEY 1: Pompa basma yüksekliği (Hm) ile debi (Q) arasındaki iliĢkinin Belirlenmesi

Deneyin yapılıĢında aĢağıdaki sıralama takip edilecektir.

A) 3 ve 4 no‟lu vanalar tam açık konuma getirilecek.

B) Sigorta 1 konumuna getirilip 1 no‟lu düğme yardımıyla 1.pompa çalıĢtırılacak.

C) Debi 4 m3/h ten itibaren her defasında 0,5 m

3/h düĢürülerek basma yüksekliği 3

no‟lu göstergeden okunacak ve değerler aĢağıdaki tabloya kaydedilecek.

D) Su akıĢı tamamen kesildiğinde pompanın basma yüksekliği maksimum olacaktır.

E) Tablo değerleri grafiğe aktarı.

Ölçülen değer/ölçüm sayısı 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Basma yüksekliği [mSS]

Debi [m3/h] 4 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0

Besleme tankı

P-1 P-2

G-1

G-2 G-3

V-1

V-2

V-3

V-4

deb

imet

re


Asım Fatih DURMAZ

104

DENEY 2: Pompa özgül hızının bulunması




C) Debi 3 m3/h, basma yüksekliği de 12 mSS değerine ayarlanacak.

D) Devir sayısı sabit ve 2850 d/d olarak kabul edilecek.

E) Tablo değerleri kullanılarak özgül hız aĢağıdaki formülden hesaplanacak.

75,0

.

m

sH

Qnn

Ölçülen değer/ölçüm sayısı 1 2 3 4

Basma yüksekliği, Hm [mSS]

Debi, Q [m3/h] 1,0 2,0 3,0 4,0

Debi (L/d)

Bas

ma

yükse

kli

ği

(mS

S)

0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

10

20

30

40

50

60

0

7.0


Asım Fatih DURMAZ

105

ns : Pompa özgül hızı (d/d)

n = Çarkın dönme hızı (d/d) (2850 d/d alınacak)

Q = Hacimsel akıĢ debisi (L/s). Bu değer yerine bazen (m3/d) veya (m

3/h) kullanılabilir.

Hm = Her kademedeki basma yüksekliği (mSS)

DENEY 3: Pompa veriminin bulunması




C) 1-3 m3/h aralığındaki debi değerlerinde basma yükseklikleri ve motor akımları

belirlenecek.

D) Devir sayısı 2850 d/d olarak sabit kabul edilecek.

E) Tablo değerleri kullanılarak verim hesaplanacak.

cosmm

m

IV

Hgm

m : Suyun kütlesel debisi [kg/s]

g : Yer çekim ivmesi 9,81 [m/s2]

Hm : Basma yüksekliği [mSS]

Vm: Motor voltajı [V]

mI : Motorun çektiği akım [A]

cos : Motorun güç katsayısı (0.85 alınabilir)

Ölçülen değer/ölçüm sayısı 1 2 3

Debi, Q [m3/h] 1,0 2,0 3,0

Basma yüksekliği, Hm [mSS]

Motor akımı, Im [A]

DENEY 4: Pompa ENPKY değerinin bulunması


A) 2 ve 4 no‟lu vanalar açık diğerleri kapatılacak.

B) Her iki pompa çalıĢtırılacak.

C) 1 no‟lu bileĢik göstergeden vakum değeri kPa olarak okunacak ve tabloya

kaydedilecek.

D) Suyun bu basınçtaki buharlaĢma basıncı ekteki tablodan bulunacak.


Asım Fatih DURMAZ

106

E) ENPKY değeri aĢağıdaki formülden hesaplanacak.

g

ppENPKY vi

ENPKY = Emmedeki net pozitif kullanıĢlı yük (m)

pi = Pompa giriĢindeki mutlak basınç (Pa)

pv = Sıvının mutlak buharlaĢma basıncı (Pa)

= Sıvının yoğunluğu (kg/m3)

Not: Pmutlak = Pgösterge + Patm

Ölçülen değer/ölçüm sayısı 1 2 3

Emme hattı basıncı [kPa]

Emme hattı mutlak basıncı [kPa]

Suyun buharlaĢma basıncı [kPa]

Su hazne sıcaklığı [0C]

Tablo (ek) :Suyun farklı basınçlarda buharlaĢma sıcaklığı

BuharlaĢma sıcaklığı, Pb Basınç

[kPa]

BuharlaĢma sıcaklığı, Pb Basınç

[kPa]

7 1 81 49,34

33 5,03 86 60,14

46 10,1 90 70,14

60 19,94 94 81,49

69 29,86 97 90,97

76 40,22 100 101,35

DENEY 5: Seri pompa karakteristik eğrisinin çizilmesi


A) 2 ve 4 no‟lu vana açık diğerleri kapalı tutulacak.

B) Pompaların her ikisi çalıĢtırılacak.

C) 4 no‟lu vana kademeli olarak 10 mSS basma yüksekliğinden itibaren 2‟Ģer mSS

arttırarak su debisi sıfıra ininceye kadar kısılacak ve her kademedeki basma ve debi

değerleri kaydedilecek.

D) Tablo değerleri grafiğe aktarılıp seri pompa karakteristik eğrisi çizilecek.

Ölçülen değer/ölçüm sayısı 1 2 3 4 5 6 7 8


Asım Fatih DURMAZ

107

Basma yüksekliği [mSS] 20 25 30 35 40 45 50 55

Debi [m3/h]

DENEY 6: Paralel pompa karakteristik eğrisinin çizilmesi


A) 2 no‟lu vana kapatılıp diğerleri açılacak.

B) Pompaların her ikisi çalıĢtırılacak.

C) 4 no‟lu vana kademeli olarak 10 mSS basma yüksekliğinden itibaren 2‟Ģer mSS

arttırılarak su debisi sıfıra ininceye kadar kapatılacak ve her kademedeki basma ve

debi değerleri kaydedilecek.

D) Tablo değerleri grafiğe aktarılıp paralel pompa karakteristik eğrisi çizilecek.

Ölçülen değer/ölçüm sayısı 1 2 3 4 5 6 7

Basma yüksekliği [mSS] 10 20 30 40 50 60 70

Debi [m3/h]

Debi [m3/h]

Bas

ma

yükse

kli

ği

(mS

S)

0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

10

20

30

40

50

60

0

7.0


Asım Fatih DURMAZ

108

Deney Raporundan Ġstenenler

Her bir deneye ait tablo değerlerini ve pompa karakteristik eğrilerini çiziniz. Sonuçları teorik

bilgilerle karĢılaĢtırarak yorumlayınız.

2- BASINÇ KAYBI DENEY DÜZENEĞĠ

Debi [m3/h]

Bas

ma

yükse

kli

ği

[mS

S]

0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

10

20

30

40

50

60

0

7.0


Asım Fatih DURMAZ

109

Boru Ġçi AkıĢta Sürtünme

Boru içi akıĢta sürtünme kayıpları laminer ve türbülanslı akıĢ için farklı biçimde

hesaplanmaktadır. AkıĢın laminer veya türbülanslı oluĢunu belirlemede Reynolds sayısından

yararlanılır. Reynolds sayısı (Re) boyutsuz bir sayı olup, atalet kuvvetlerinin viskoz

kuvvetlerine oranı olarak tanımlanır. Dairesel borularda tam dolu akıĢ için;

**Re

dv veya

v

dV *Re olarak hesaplanır. Burada;

V: ortalama hız (m/s)

d: boru çapı (m)

: akıĢkanın yoğunluğu (kg/m3)

: mutlak vizkozite (N.s/m2)

:v kinematik vizkozite (m2/s)

Dairesel olmayan kesitlerde hidrolik yarıçap, kesit alanının ıslak çevreye oranından

bulunur. Pratikte laminer akıĢın üst limiti boru içi akıĢta Reynolds sayısının 2000 olduğu

civardadır.

Laminer AkıĢta Yük Kaybı

Borularda yük kaybının bulunmasında Darcy-Weiscach denkleminden yararlanılır. Bu

denklem;

g*2

V*

d

L*f

2

s Ģeklindedir.


Asım Fatih DURMAZ

110

Burada f sürtünme katsayısı olup, bütün borularda, bütün akıĢkanlar için laminer akıĢ

durumunda,

Re

64f olarak hesaplanır.

Türbülanslı AkıĢta Yük Kaybı

Türbülanslı akıĢlarda sürtünme katsayısının hesaplanmasında Moody diyagramından

ve ampirik formüllerden yararlanılabilir.

Pürüzsüz borular için 3000 ile 100000 arasındaki Reynolds sayılarında Blasius

denkleminden yararlanılabilir.

25.0Re

316.0f

Pürüzlü borular için;

74.1log*21 0

r

f denklemi kullanılır. Burada;

0r : boru yarıçapı

: boru yüzey pürüzlülüğü

Boru yüzey pürüzlülüğü değeri boru tipine bağlıdır.

Eski boru için; m0061.0m00122.0

Orta boru için; m000915.0

Yeni boru için; m000305.0m000153.0

Yerel Yük Kayıplar

AkıĢ biçiminde değiĢiklik olması durumunda yük kayıpları oluĢur. Bunlar; ani

geniĢlemede, ani daralmada, valflerde, bağlantılarda, dirseklerde, depo giriĢ ve çıkıĢında vb.

durumlarda oluĢan kayıplardır.

Yerel kayıpların teorik olarak bulunması karıĢık olduğu için genellikle ampirik

formüller kullanılır. Ampirik formüller genellikle hız yükü cinsindendir.

g

VKyerel

*2*

2

Ampirik olarak belirlenmiĢ yerel kayıplar aĢağıda verilmiĢtir.

a) Tanktan boruya, düz bağlantı (giriĢ kaybı) g

Vyerel

*2*5.0

2

2

geçmeli bağlantı g

Vyerel

*2*1

2

2


Asım Fatih DURMAZ

111

yuvarlatılmıĢ bağlantı g

Vyerel

*2*05.0

2

2

b) Borudan tanka çıkıĢ kaybı, g

Vyerel

*2*1

2

1

c) Ani geniĢleme,

g

VVyerel

*2

2

21

d) Venturimetre, normal ve ofris, g

V

Cv

yerel*2

*11

2

2

2

e) Dirsek, bağlantı elemanları, vanalar, g

VKyerel

*2*

2

45° dönüĢ için K= 0.35……0.45

90° dönüĢ için K= 0.5……0.75

T dönüĢ için K= 1.5……2

Sürpülü vana (açık) K= 0.25

Check valf (açık) K= 3

Ani daralma ve tedrici geniĢlemelerde K değerleri aĢağıdaki gibidir.

Ani daralma DeğiĢik Koni Açılarıyla Tedrici GeniĢleme

d1/d2 Kc 4° 10° 15° 20° 30° 50° 60°

1.2 0.08 0.02 0.04 0.09 0.16 0.25 0.35 0.37

1.4 0.17 0.03 0.06 0.12 0.23 0.36 0.50 0.53

1.6 0.26 0.03 0.07 0.14 0.26 0.42 0.57 0.61

1.8 0.34 0.04 0.07 0.15 0.28 0.44 0.61 0.65

2 0.37 0.04 0.07 0.16 0.29 0.46 0.63 0.68

2.5 0.41 0.04 0.08 0.16 0.30 0.48 0.65 0.70

3 0.43 0.04 0.08 0.16 0.31 0.48 0.66 0.71

4 0.45 0.04 0.08 0.16 0.31 0.48 0.67 0.72

DENEYLERĠN YAPILMASI

DENEY 1: Basınç kayıplarının ölçümü


Ölçüm yapılan

eleman

Ölçülen basınç kaybı

yüksekliği (mSS)

Basınç kaybı (N/m2) Teorik olarak hesaplanan

Basınç kaybı (N/m2)


Asım Fatih DURMAZ

112

Kaynaklar:

1) http://www.deneysan.com,

2) Hacımsal ve santrifüj pompalar (Prof. Dr. Kirkor Yalçın)

3) P-415 Seri/paralel santrifüj pompa eğitim seti deney föyleri (Yrd. Doç. Dr. Hüseyin

Bulgurcu, Balıkesir, 2005)

4) T-420 Basınç kayıpları eğitim seti deney föyleri (Yrd. Doç. Dr. Hüseyin Bulgurcu,

Balıkesir, 2005)

http://www.deneysan.com/

113

KRANK MĠLLERĠ VE YENĠLEġTĠRĠLMELERĠ

MALZEMESĠ: Genellikle tek parça halinde, döküm veya dökme yöntemi ile bazı hallerde

de parçalı olarak imal edilirler. Kalıpta dövülerek imal edilen krank milleri tavlanmıĢ ve

nitratlanmıĢ çelikten yapılırlar. Döküm krank milleri ise küresel grafitli dökme demirden imal

edilirler.

SERTLEġTĠRĠLMESĠ: Muylu yüzeyleri 4 mm derinliğe kadar sertleĢtirilmiĢ ve hassas

olarak taĢlanmıĢtır. Krank milleri endüksiyon ile yüzeyden sertleĢtirilir. Frekansı 10000 ile 1000000

arasında değiĢen bir akımın geçtiği sargılar muylu yüzeylerine sarılır ve çok kısa zamanda

yüzeyden ısınır. Isınan kısım su verme sıcaklığına ulaĢınca hemen akım kesilir ve su püskürtülmek

suretiyle soğutularak sertleĢtirilir. Bu yöntemde zamanın çok kısa olması ve yalnızca yüzeyden

ısınma sağlanması ile iç gerginlikler meydana gelmez.

BĠR ALT ÇAPA TAġLAMA ÖLÇÜLERĠ: 0,25–0,50–0,75–1mm ve inç sistemine göre

ise 0,010–0,020–0,030–0,040 inç‟tir.

KRANK MĠLLERĠNDEKĠ ARIZALAR: AĢınma, çizilme, sarma, çatlama, eğilme

OVAL VE KONĠK AġINMA SEBEPLERĠ :

OVAL AġINMA: Oval aĢınma muylu yüzeylerine her durumda aynı basıncın gelmemesi

sebebiyle olur.

KONĠK AġINMA: Konik aĢınma kol muylularına yağ kanalı doğrultusunda yağ içindeki

tortuların taĢınması ve ilk çıktığı bölgede yatak malzemesine batması ile muyluyu aĢındırmasından

meydana gelmektedir. Yatak keplerinin farklı sıkılması, biyel kolunun eğilmesi konik aĢıntı

sebeplerinin bir kaçıdır.

OVALLĠK VE KONĠKLĠK MĠKTARI: Ana muylular için 0,05 mm, kol muyluları için

ise 0,04 mm den fazla ovallik ve koniklik bulunduğunda krank mili taĢlanmalıdır.

KRANK MĠLLERĠNĠN EĞĠKLĠĞĠNĠN DÜZELTĠLMESĠ: Krank millerinde

maksimum eğiklik miktarı 0,075 mm dir. Eğik bir krank mili doğrultma presinin V yatakları

üzerine konur ve salgı komparatörü orta ana yataklardan birine tatbik edilir. Ġbrenin salgı sınırında

sıfırlanmasından sonra krank mili 180 derece döndürülür ve eğiklik miktarı komparatör

kadranından okunur. Krank milinin konkav kısmı üste getirilerek eğikliğin biraz daha fazlası olmak

üzere hidrolik pres ile bastırılır. Önemli olan bu iĢlemi bir defada yapabilmektir. ĠĢlem birkaç

defada yapılacak olursa mil gereksiz yere yorulmuĢ olur. Krank doğrultma iĢleminde kalıcı

değiĢikliğin sağlanabilmesi için, kör bir keski ile kuvvet uygulanan muylunun iç yüzeylerine orta

Ģiddette tıklamak fayda sağlayacaktır. Doğrultma sonucunda eğiklik miktarı 0,03 mm‟nin altında

olmalıdır. Döküm krank milleri doğrultma iĢlemine tabi tutulmamalıdır KIRILIR.

ÇENTĠK FAKTÖRÜ: Krank kol ve ana muylularında çentik faktörünü gidermek için

yuvarlatma iĢlemi yapılır. Verilecek ortalama radius miktarı motor silindir çapının 0,04 katıdır.

KRANK MĠLLERĠNĠN TEZGAHA BAĞLANIġ ġEKĠLLERĠ: Krank milleri taĢlama

tezgahına aynalar ve puntalar arasına bağlama olmak üzere iki türlü bağlanır. Aynalar arasına

bağlandığında volan flanĢı aynalar arasında kalacağından eksenlemede flanĢ esas alınmaz. Bu

sakıncayı ortadan kaldırmak için puntalar arasına bağlamak flanĢa göre eksenlemeyi kolaylaĢtırır.

Aynalar arasına bağlandığında eksenleme komparatörlerinden biri keçe yatağına, diğeri ise ön diĢli

miline tatbik edilir. Keçe yatağına ulaĢılamadığı durumlarda ana muylunun aĢınmamıĢ radiusuna

114

yakın kısımlardan faydalanılır. Ġki punta arasına bağlama; krank milini boĢluk alma nedeni ile

akordeon gibi sıkıĢtırabileceğinden genellikle aynalar arasına bağlanarak taĢlama yapılır.

DESTEK YATAKLARIN KULLANIMI: Destek yataklar taĢlama sırasında talaĢ

yüklerini ve titreĢimlerini alacağından muylu yüzeyleri pürüzsüz olacaktır. Ayrıca destek yatak

krank ağırlığını taĢıyacağından balanssızlığın doğuracağı dezavantajları da ortadan kaldırır. Sabit

yatak fazla sıkılırsa krank esneme yapar, az sıkılırsa değip değmediği anlaĢılmaz.

TAġ KALINLIĞI: Krank muylu geniĢliklerine göre taĢ kalınlıkları da uygun olmalıdır.

Kısa zamanda taĢlama yapabilmek için taĢ geniĢliği muylu boyunun 3/4 „ü kadar olmalıdır.

POLĠSAJ ĠÇĠN BIRAKILAN PAY : Polisaj için bırakılan pay 0,005mm olmalıdır.

KRANK TAġLAMA TEZGAHI KISIMLARI :

Boylamasına çark Arnold komparatör

Dikine yavaĢ hareket kolu Soğutma suyu

Hızlı hareket kolu Polisaj kayıĢı

TaĢ motoru ĠĢ baĢlığı motoru

Kuyruk baĢlığı levyesi Kavrama ve Ģanzuman

Sabit yatak

SĠLĠNDĠR YÜZEYLERĠNĠN YENĠLEġTĠRĠLMESĠ

MALZEMESĠ: Silindir blokları genellikle fonttan dökülse de, hafif oluĢları bakımından

günümüzde alüminyum alaĢımı bloklar da kullanılır.

SĠLĠNDĠR ARIZALARI: Silindir yüzeylerinde genellikle aĢınma, parlaklık, klepaj ve

çizilme gibi arızalar görülebilir.

AġINMA SEBEPLERĠ: Silindirlerde de aĢınma silindirik bir Ģekilde olmaz. Normal olarak

büyük ve küçük dayanma yüzeylerine doğru aĢınmaların dıĢında silindir kapak civatalarının farklı

torkta sıkılması sonucunda silindir bloğunda gerilmeler oluĢur. Segmanlar bu bozuk silindirikliğe

ayak uyduramaz ve silindiri aĢındırırlar.

SĠLĠNDĠRDE AġINTININ EN FAZLA OLDUĞU KISIMLAR: Silindirde aĢıntının en

fazla olduğu kısımlar üst segman setinin hemen birkaç milimetre altındadır. Bu kısım çalıĢma

Ģartlarında en fazla ısınan ve en az yağlanabilen kısımdır. En zor Ģartlara sahip bölge burasıdır.

Silindir duvarlarının en az aĢınan kısımları ise alt seviyelerdir. Bu kısımlarda yağlama iyi ve

soğutma fazladır.

REKTĠFĠYE ÖLÇÜSÜ: Eğer bir silindirde derin çizikler, çatlaklık oyukluk varsa veya

ölçme sonucu belirlenen ovallik miktarı 0,003 inç (0,075mm) koniklik miktarı 0,010 inç (0,25 mm)

ten fazla ise rektifiye edilmeli ve pistonları takım halinde değiĢtirilmelidir.

HONLAMA PAYI: Rektifiye edilen her silindire 0,04-0,06 mm honlama payı

bırakılmalıdır. Honlama sonucunda oluĢacak çap piston etek çapından piston boĢluğu kadar büyük

olmalıdır.

SABĠT SĠLĠNDĠR REKTĠFĠYE TEZGAHI PARÇALARI :

Merkezleme komparatörü Yana çark

Dikine çark Kilitleme levyesi

115

Delme mili çarkı ġanzıman

Kumanda paneli Elektrik motoru

REKTĠFĠYE EDĠLEN YÜZEYDE PÜRÜZLÜLÜK DURUMU: Günümüzde buji ile

ateĢlemeli motorların dökme demir silindir yüzey kaliteleri 3-6 µm arasındadır. Yüzey kalitesi 3

µm‟den aĢağı olan silindir duvarları segmanların silindirlere alıĢmasını zorlaĢtırır, hatta imkânsız

hale getirir. 6 µm‟den daha fazla olması durumunda ise segman ve silindirler daha çabuk aĢınırlar.

PAH KIRMA: Silindirlerin tornalanmasından sonra oluĢan keskin köĢeler alınmalıdır.

Keskin köĢeler yanma odasına ulaĢan sivri uçlardır. Erken ateĢlemeye neden olabilirler, ayrıca

makinacılıkta keskin köĢeler istenmez. Sivri köĢeler eli keser ve montajda zorluk çıkarırlar. Bu

nedenlerden dolayı kalem 45 dereceye bilenir, birkaç mm ileri sürülür ve otomatiğe takmadan elle

2,5 – 3 mm geniĢliğinde hafifçe tornalanarak pah kırılır.

HONLAMANIN FAYDALARI :

Motor verimini yükseltir

Yüzeye geometrik doğruluk verir

Düzgün bir yüzey sağlar

Mikro kanallar yardımı ile yağlamanın iyilik derecesini arttırır.

Dizel motorlar için rodaj devresini kısaltır.

HONLAMA TAġININ TAġMA MĠKTARI: Honlama kafasına bağlı olan taĢlar, kurs

ayarı sonrası silindir dıĢına taĢacaktır. Bu taĢma miktarı taĢ boyunun 1/4‟ü ile 1/3‟ü kadar

olmalıdır. Bu miktarın çok olması halinde iĢ ters fıçı Ģeklinde, az olması halinde ise fıçı Ģeklinde

oluĢacaktır. Kurs boyunun fazla uzun veya yataklamanın çok yüksekten olması durumunda

silindirin üst kısmından fazla, alt kısmından ise az talaĢ kaldıracaktır.

SĠLĠNDĠRLERDE OLUġACAK TAġ ĠZLERĠ: Silindirlerde oluĢacak taĢ izleri 45

derecelik açı oluĢturacak Ģekilde olmalıdır.

HONLANAN YÜZEYĠN KONTROLÜ :

Gözle kontrol

Folye baskı metodu

Raster elektron mikroskobu

Yüzey pürüzlülüğü ölçümü

BOZUK HONLAMA SEBEPLERĠ :

Sebep Sonuç GörünüĢü

Eksenel hızın çevresel hıza

oranı yanlıĢ, kurs çok seri

ana mil devri düĢük

Yetersiz alıĢma ve

kompresyon kaçakları, yağ

tutma özelliğinin olmaması

ve yüksek oranda yağ kaybı

60 derecenin üzerinde

honlama izleri

Kurs çok yavaĢ, ana mil

devri çok fazla

Segmanlarda titreme, segman

ve segman yuvalarında aĢırı

aĢınma, yetersiz yağ dağılımı

ve yetersiz yağlama

30 derecenin altında yetersiz

honlama izleri

SĠLĠNDĠR GÖMLEKLERĠ :

116

Kuru silindir gömlekleri: Takıldıkları silindir bloğuna sıkı sıkıya geçen ve soğutma suyu

ile temas halinde olmayan gömleklerdir. ġekil yönünden ikiye ayrılırlar.

FlanĢlı

FlanĢsız

YaĢ silindir gömlekleri : Silindir bloğunda su ile temas halindedir Ģekil yönünden üç grupta

toplanır.

a) FlanĢlı ve kanallı: Bu silindir gömlekleri silindir bloğuna üstten flanĢla oturan alt

kısmında motor soğutma suyunun sızdırmazlık conta kanalları bulunan gömleklerdir.

b) FlanĢlı ve kanalsız: Bu silindir gömlekleri, silindir bloğuna üstten flanĢlı olarak oturan

ve alt tarafında conta kanalları bulunmayan silindir gömlekleridir. Sızdırmazlık conta

kanalları motor bloğuna açılmıĢtır.

c) Çift flanĢlı ve kanalsız: Bu silindir gömlekleri silindir bloğuna motor soğutma suyunu

kaçırmayacak Ģekilde üstten ve alttan flanĢlı ve contalı olarak tespit edilen silindir

gömlekleridir.

KURU SĠLĠNDĠR GÖMLEKLERĠNĠN ÇAPLARI: DıĢ çapları tam iç çapları ise

yaklaĢık 0,3-0,5 mm talaĢ payı bırakılarak piyasaya sürülürler.

KURU SĠLĠNDĠR GÖMLEKLERĠNĠN TAKILABĠLMESĠ ĠÇĠN SIKIġTIRMA

BASINCI: Kuru silindir gömleklerinin presle takılabilmesi için 3000-5000 kg‟lık sıkıĢtırma basıncı

yeterlidir.

GÖMLEK TAKILACAK SĠLĠNDĠRDE OVALLĠK VE KONĠKLĠK MĠKTARI:

Gömlek takılacak silindirde ovallik ve koniklik miktarı 0,025 mm‟yi aĢmamalıdır.

MOTOR YATAKLARI VE YENĠLEġTĠRĠLMESĠ

ÇEġĠTLĠ YATAK ALAġIMLARI:

Kalay Esaslı Metal: Otomobil sanayiinin baĢlangıcından beri yapıla gelmekte olan bu

metot Babbit tarafından 1839 yılında bulunmuĢ ve çelik bir zarf üzerine kaplanılarak kullanılmıĢtır.

Mekanik özelliği yüksek değildir ve yüksek sıcaklıklarda dayanımı düĢer. YumuĢak olduğu için her

cins krank mili ile kullanılabilir. Ġçerisinde aĢınmayı azaltan ve dayanımı arttıran kristaller bulunur.

Dayanımı sıcaklıkla orantılı olarak düĢer. Karter yağı 120 dereceyi geçmediği sürece iyi hizmet

görür.

KurĢun Esaslı Metal AlaĢımlı Yatak: Ana maddesi kurĢundur. Ġçerisinde %15 antimuan,

%10 kalay ve %1 arsenik vardır.

Bakır AlaĢımlı Yatak: KarıĢım miktarı %50 kurĢun ve %50 bakırdan; %25 kurĢun ve gerisi

bakır olanına kadar değiĢik oranlarda alaĢımları mevcuttur. Bu yatakların tek dezavantajı birbiri

içinde çözülmezler ve mekanik bir alaĢımdan ibarettirler.

Sinterleme: Bakır alaĢımlı yatak imalatında kullanılan bir metot ta sinterleme yöntemidir.

Bu metotta yatak malzemesi büyük bir patlama ile atomize hale getirilir. Bir inç karesinde 10 000 –

100 000 delik bulunan eleklerden elenerek homojen bir yapı oluĢturulur. Bu yapıdan suyun dahi

geçmesi mümkün değildir. Bu sayede sağlam ve dayanıklı bir yatak imalatı gerçekleĢmiĢ olur.

Alüminyum alaĢımlı yatak: Tek baĢına alüminyum yüzey özelliği olarak pek kaygan bir

malzeme olmadığından ve aĢınma hızı yüksek olduğundan iyi bir yatak gereci değildir. Bunun

yerine çelik bir zarfa alüminyum-kadmiyum alaĢımı ince bir tabaka halinde bir yatak yapılabilir.

Böyle bir yatak malzemesinin içinde %3 kadmiyum, %1 bakır , %1 nikel katığı bulunur ve geri

kalanı da alüminyumdur. Normal montaj ve çalıĢma Ģartlarında, döküm veya sertleĢtirilmiĢ krank

millerinde alüminyum yataklar iyi sonuç verir.

117

YATAKLARDAN ARANAN ÖZELLĠKLER :

Yorulma dayanımı YapıĢma

Korozyon dayanımı SertleĢmeme

YumuĢaklık Yağ tutma

Ortama uyma Kolay iĢlenebilirlik

Isı iletme Kolay bulunabilme

YATAK ÇEġĠTLERĠ :

a) Hassas ĠĢenmiĢ Standart Yatak: Bu yataklar yaklaĢık 1/64 inç kalınlığında bir yatak

malzemesini 1/16 inç kalınlığında çelik kusinet üzerinde taĢıyan ve üzerinden talaĢ kaldırmayı

gerektirmeyen hassas yataklardır. Tornalamaya ve alıĢtırmaya gerek duyulmaz.

b) Hassas ĠĢlenmiĢ Standarttan Küçük Yataklar: Krank kol ve ana muylularında

aĢıntılardan dolayı taĢlama neticesinde çap düĢer. Bu düĢük çapa düĢük yatak gereklidir. Kol ve ana

muyluları geliĢigüzel herhangi bir çapa değil, piyasada bulunan, metrik sisteme göre 0,25 mm

aralıklarla küçülen yatak çapına göre taĢlanır ve böylece yatak boĢluğu standart hale getirilmiĢ olur.

c) Yarı ĠĢlenmiĢ Hassas Yataklar: Bu tip yataklar motorun ağır ve çok değiĢik iklim

Ģartlarında uzun zaman kullanılması, biyel baĢlarında, krank yatak yuvalarında ve motorun

kendisinde çarpılma ve ovalliklerin oluĢması durumda kullanılan yataklardır. Bu yatakların iç

çaplarında iĢleme payı bırakılır, diğer ebatları tam iĢlenir. Tornalamak ve taĢlamak gibi bir iĢleme

tabi tutulmazlar.

d) Yarı ĠĢlenmiĢ Merkez Yataklar: Krank ana yataklarından biri kılavuz yataktır. Bu

yatakların yan taraflarında yanak yüzeyleri vardır. Krank eksenel gezintisi bu yanaklar sayesinde

kısıtlanır. Krank taĢlamacılığında taĢı krank kollarına değdirmek (tınlamak) suretiyle taĢlama

bitirilir. Her tınlamada alınan bir miktar talaĢ muylu boyunun uzamasına neden olur. Krank eksenel

gezintisindeki artıĢı sınırlar arasına getirebilmek için yanaklara iĢleme payı olarak bırakılan 0,15

mm lik pay ana yatak torna tezgahında iĢlenmek suretiyle alınır.

e) Yarı Hassas Yatak: Piyasaya sürülen yataklardan biri de yatak yuvaları geniĢletilmiĢ

olan hallerde çene payının aynı kalabilmesi için kullanılan çene payı yüksek yataklardır. Çenelere

iĢleme neticesinde 0,025-0,050 mm yükseklik verilmelidir. Bu yatakların diğer tarafları tamamen

iĢlenmiĢ durumdadır ve herhangi bir iĢlem gerektirmez.

YATAK METALĠ KALINLIĞI: Yapılan incelemelere göre yatak metali kalınlığı 0,05-

0,08 mm arasında olmalıdır.

ÇENE PAYI: Çene payının azlığı durumunda montaj sonrasında yatak çevresel basıncı

oluĢmaz ve yatak yerinde serbesttir. Yatak ve yuvası arasında yağ vardır. Yatağın krank muylusu ile

olan sürtünmesinde yatağın yerinde dönmesi ihtimali vardır. Çene payı çevresel basıncı arttırır.

Fazla olması durumunda ise çökmeler meydana gelir.

EKSENEL GEZĠNTĠ : Krank levye ile bir tarafa itilir ve bir komaparatör bağlanıp

sıfırlanır. Krank geri getirildiğinde komparatörden okunan değer eksenel gezinti miktarıdır. Eksenel

gezinti miktarı muylu çapına göre değiĢir.

Ana yatak çapı Eksenel gezinti

50-70 mm 0,101-0,152mm

70-90 0,152-0,203mm

90-… mm 0,152-0254 mm

118

YATAK ARIZALARI :

Yatak erimesi, yatak yorgunluğu, korozyon aĢınma

YATAK ERĠMESĠNĠN SEBEPLERĠ: Motor yatakları yağsız kalma neticesinde yanarlar.

Ana yatakların yanması motorun yağsız kalması neticesinde olur. Kol yataklarındaki yanma ise en

kısa mesafede bulunan kol yataklarına gelen kanallardaki tıkanmalardan veya yatak yağ

boĢluklarında farklı yatak boĢluklarından kaynaklanabilir.

YATAK YORGUNLUĞUNUN SEBEPLERĠ: Muylu uçlarındaki radiusların uygun

ölçüde olmayıĢı, malzemenin gözenekli olması, dökümden kalan yabancı maddelerin bulunması,

yüzeyde mikroskobik çatlakların bulunması en önemli nedenlerdir. Kötü iĢçilik, zayıf malzeme ve

yüzey kalitesi bozukluğu diğer sayılabilecek ikinci dereceden sebeplerdir.

KOROZYONUN SEBEPLERĠ: Genel olarak korozyon bir kimyasal yanmadır. Yakıtın

içinde bir miktar sülfür (kükürt) vardır. Yanma sonucunda sülfirik asit meydana gelir. Karterde

yağla birlikte metallere taĢınan asit metali etkiler. Özellikle bakır kurĢun alaĢımını etkileyerek metal

yüzeyi zımpara bezi gibi karıncalanmıĢ bir Ģekilde aĢındırır.

AġINMANIN SEBEPLERĠ :

Yatakların ve ilgili parçaların yerlerine uygun takılmamaları

Uygun yağla yağlanmamaları

Yağın temiz tutulmaması

Motorun kapasitesi dahilinde uygun yük ve hızlarda çalıĢtırılmaması

Motorun toz ve kirlerden korunmaması

Motorun karıĢım ve avans bozukluğundan dolayı yüksek sıcaklık ve aĢırı darbelerden

korunmaması

119

ISITMA SiSTEMLERi LABORATUVAR FÖYÜ

Hazırlayan: Okutman ġ.Müslüm AÇIKER

1. GiriĢ

Isınma,insanlığın ilk yıllarından beri ortaya çıkan doğal bir ihtiyaçtır. Ġnsan vücudunun, fonksiyonlarını

sürdürmesi için, belirli bir sıcaklıkta kalması gerekmektedir. Bu sıcaklığın üzerinde terleme,altında ise üĢüme

ortaya çıkar. Terleme durumunda klima, üĢüme durumunda ise ısıtma gerekir.

Ġlk insanlar, ısınma için açıkta yakılan ateĢten yararlanmıĢlardır. Daha sonraları (uygarlığın geliĢimi ve

kapalı ortamlarda yaĢamaya alıĢmalarından dolayı) yanma sonucu ortaya çıkan ve ortamın nemini ve temizliğini

bozan zararlı gazlardan kurtulmak amacıyla çeĢitli sobalar kullanmıĢlardır. 17 ve 18 yüzyıllarda demir sobaların

kullanılması, ısıtmada büyük kolaylıklar sağlamıĢtır. Günümüzde daha geliĢmiĢlerinin kullanıldığı bu sobaların

yerini, merkezi ısıtma fikrinin geliĢmesiyle birlikte dev kazanlar almıĢtır. Bu kazanların kullanımıyla

birlikte; sobayla yapılan ısıtmanın bir çok sakıncaları ortadan kaldırılmıĢtır.

Daha sonraları ısıtmada buhar kazanlarının kullanılmasıyla birlikte daha büyük ünitelerin, hatta kasaba

ve Ģehirlerin tek merkezden ısıtılması mümkün olmuĢtur. Günümüzde; alıĢılmıĢ merkezi ısıtma sistemlerinin

yanında ısı pompası, güneĢ enerjisi, buhar türbinlerinin ara buharları, elektrik enerjisi gibi ısıtmada çeĢitli

olanakların değerlendirilmesine çalıĢılmaktadır.

2. Isıtma Sistemleri

1. Lokal ısıtma

2. Merkezi ısıtma

3. Bölgesel ısıtma

2.1. Lokal ısıtma

Isı ısıtılacak bölgenin bizzat içinde üretilir. Bu sistemin tatbik edildiği yerlerde, ısıtılması gereken her mahalde

bir ısı üreticisinin bulunması gereklidir. ÇeĢitli Ģekilleri vardır; a. Mangal b .Ocak, ġömine c. Soba d. Elektrikli ısıtıcılar

2.2. Merkezi ısıtma

Bir ısıtma merkezinde ısıtılan ısının taĢıyıcı ortam vasıtasıyla ısıtılması istenen mahallere yerleĢtirilmiĢ

ısıtıcılara gönderilmesi suretiyle gerçekleĢtirilmiĢ ısıtmaya merkezi ısıtma denir. Merkezi ısıtma, ısı taĢıyan

ortamın cinsine göre çeĢitli isimler alır.

A. Sıcak Su Ġle Isıtma B, Kızgın Sulu Isıtma C. Alçak Basınçlı Buharla Isıtma D. Yüksek Basınçlı Buharla Isıtma E. Vakumlu Buharla Isıtma F. Sıcak Hava Ġle Isıtma

120

A. Sıcak Su Ġle Isıtma

Burada ısı taĢıyıcı ortam 90°C 'ye kadar ısıtılmıĢ sudur. Bu sıcaklık derecesinde buharlaĢma

olmadığından tesisat atmosfere açıktır. IsıtılmıĢ olan suya sıcak su ile, soğuyan suyun, özgül ağırlıktan

arasındaki fark dolayısıyla tabii olarak veya devreye bir tulumba (pompa) ilavesiyle cebri olarak sirkülasyon

yapar.

ÇıkıĢ suyu 110 °C 'ye kadar olan ısıtma sistemleri de sıcak sulu ısıtma sistemleri içinde değerlendirilir.

Ancak sistem kapalı bir sistem olup, 110 °C 'ye kadar sıcaklığa tekabül eden basınç altında tutulur. GenleĢme

tankına takılan bir güvenlik sifonu ile hem gerekli basınç, hem de sistemin güvenliği sağlanmıĢ olur.

B. Kızgın Sulu Isıtma

Bu sistemde 110°C ilâ 190°C 'a kadar ısıtılmıĢ su kullanılır. Suyun buharlaĢmasını önlemek için

devamlı bir karĢı basınç meydana getirilir. Bundan ötürü tesisatın dıĢ atmosferle bağlantısı yoktur.

C. Alçak Basınçlı Buharla Isıtma

Kalorifer kazanından çıkıĢ basıncı 0,5 ata (kğ/cm2) ve sıcaklığı da 110°C olan buharla yapılan ısıtmadır.

D. Yüksek Basınçlı Buharla Isıtma

Kalorifer kazanından çıkıĢ basıncı 0,5 ata'dan ve sıcaklığı da 110°C'den yüksek buharla yapılan

ısıtmadır.

E. Vakumlu Buharla Isıtma

Basıncı atmosfer basıncından az olup, 0,25 ile 0,95 ata arasında değiĢen ve sıcaklığı da en az 65 °C olan

buharla yapılan ısıtmadır.

F. Sıcak Hava Ġle Isıtma

Burada ısı taĢıyıcı ortam havadır. Bir merkezde ısıtılan hava kanallar vasıtası ile ısıtılması gereken

mahallere sevk edilir. Bu sistem ancak ısıtma ile beraber hava değiĢiminin de sağlanmasının gerekli olduğu

yerlerde kullanılır.

2.3. Bölgesel Isıtma

Eğer birden fazla bina, her binada ayrı ayrı kazan daireleri tesis etmek yerine, bu binaların dıĢında tesis edilecek bir tek kazan dairesinden ısıtılırsa, böyle bir ısıtma sistemime bölgesel ısıtma, ortak kazan dairesine ise bölgesel ısıtma santrali denir.

Isıtılacak bölge, çok büyük ve yoğun bir yerleĢim bölgesi olabilir. Bu taktirde bir Kent Isıtması söz konusudur. Kent ısıtmasında, hem konut binalarına hem de fabrikalara ısı satıĢı yapılır.

Bölgesel ısıtma sistemleri, büyük bina gurupları için özellikle uygulanır. Hasta haneler, kıĢlalar, konut siteleri, üniversite kampüsleri, endüstriyel üretim tesisleri gibi

121

3. Merkezi Isıtma Sisteminin Parçalan

Merkezi ısıtma sisteminde, yakıtın yakılması ve ortaya çıkan ısının tesisatta dolaĢan akıĢkana aktarılması kazanda olur. Kazanda ısıtılan bu akıĢkan, sıcak ve soğuk su borularıyla odalara ısı veren ısıtıcılara taĢınır. Bütün bunların baĢka, sistemin otomatik kontrolü ve güvenliği için termometreler, genleĢme kabı, güvenlik boruları gibi aygıtlar merkezi ısıtma sistemine eklenmiĢlerdir.

Merkezi sistemin ana parçalan Ģunlardır. a. Kazan b. Brülör c. GenleĢme Kabı d. Güvenlik Boruları e. Isıtıcılar

f. Yakıt Deposu

g. Baca

h. Pompa

3.1. Kazan

Merkezi ısıtma sisteminin en önemli parçasıdır. Çoğunlukla binanın en alt katında, bodrum katma

yerleĢtirilir. Doğal dolaĢımlı ısıtma sistemlerinde, kazanın bodrum katında olması avantaj sağlar.

Kazanlar genel olarak; katı yakıt kazanı, sıvı yakıt kazanı ve gaz yakıt kazanı olmak üzere üç çeĢittir.

Katı yakıt kazanında yakıt olarak kömür kullanılır. Ülkemizde kömür olarak genellikle linyit kömürü kazanlarda

yakılır. Sıvı yakıt kazanlarında 4 ve 6 numaralı fuel-oil, gaz kazanlarında ise petrolden elde edilen metan,

bütan, propan gazları ve doğal gaz yakıt olarak kullanılır, pratik olması nedeniyle evlerimizde kullanılan

Ģofbenler, gaz yakıt kazanlarının yaygın bir örneğidir.

Isıtma amacıyla kullanılan kazanlar günümüzde genellikle blok halinde yapılmakla birlikte, taĢıma ve

montaj kolaylığı bakımından eskiden beri dökme dilimli kazanlar kullanılmaktadır. Bu tür kazanlar, her hangi

bir kapıdan geçecek Ģekilde küçük parçaların bir araya getirilmesinden oluĢtuğu için, daha pahalı olmasına rağmen

tercih edilmektedir.

ilk yapılan kazanlar, bir su kabının altında ateĢ yakılması Ģeklindeydi kazanlar günümüzde

kullanılan konstrüksiyona eriĢinceye kadar çeĢitli aĢamalardan geçmiĢtir.

AĢağıdaki Ģekillerde kazanın aĢamalan görülmektedir.

Ġlkel Kazan Isı Kaçağı Patlama Emniyet Modern.

AzaltılmıĢ Tehlikesi Tedbirleri Kazan

ÖnlenmiĢ alınmıĢ

ġekil.1. Kazanın GeliĢimi

122

Katı ve sıvı yakıt kazanlar arasındaki temel fark, yanma odası ve yanma düzeneğidir. Katı yakıt kazanlarında yanma odası daha geniĢ tutulmuĢ, yanma odasına ızgara yerleĢtirilmiĢtir. Böylece ızgara üzerinde yakılan kömürün, havanın oksijenini alması sağlanmıĢtır. Izgaranın bir baĢka görevi de, yanma sonucu oluĢan ve yanmanın sürekliliğim önleyen kömür küllerinin yanma ortamından uzaklaĢtırılmasını sağlamaktır. Yakın zamanlara kadar kömür kazanlarında, kazana kömür yüklenmesi için sürekli bir personelin kazan dairesinde çalıĢması gerekiyordu. Son zamanlarda geliĢtirilen çeĢitli kömür yükleme düzenekleriyle, artık katı yakıt kazanları da belirli ölçülerde otomatikleĢtirilmiĢtir.

Sıvı yakıt kazanlarında yakma iĢlemi, brülör adı verilen otomatik cihazlar yardımıyla gerçekleĢtirilir. Sistem tamamen otomatiktir. Gerekli su sıcaklığına ulaĢtığında brülör otomatik olarak durur.

Gaz yakıt yakan kazanlarda ise yakma iĢlemi, sıvı yakıt kazanları gibi özel brülörler yardımı ile sağlanır. Gaz yakıt günümüzde oldukça önem kazanan hava kirliliğinin çözümü için oldukça önemli bir seçenek durumuna gelmiĢtir.

ġekil.2.Gaz Yakıt Kazanı

3.2. Brülör

Brülör, sıvı ve gaz yakıtların kazanda yakılabilmesi için geliĢtirilmiĢ otomatik bir ' y aygıttır. Kazanlarda kullanılan sıvı yakıt, ham petrolün damıtılması sonucu elde edilir. Viskozites ine göre çeĢitli numaralarla adlandırılır. Fuel-oil için sıcaklık viskozite iliĢkisi terstir. Sıcaklık arttıkça viskozite düĢer. Bu nedenle brülörde yakıtın püskürtüldüğü memenin kesitinin küçük olması ve yakıtın pülverize olması istendiğinden, yakıtın vis kozitesi kazana verilmeden önce ısıtılarak düĢürülür.

Ġyi bir yanma için, yakıtın küçük parçacıklara ayrılması ve bu Ģekilde hava ile karıĢması gerekir. Brülörlerin görevi bunlara ek olarak yakıtın püskürtülmesini de sağlamaktır. Yakıtın hava ile karıĢtırılması, vantilatörlü veya vantilatörsüz olarak gerçekleĢtirilir

Brülörler üç ana tipe ayrılırlar.

a. Fitilli brülörler

b. BuharlaĢtırmalı brülörler

c. Püskürtmeli brülörler

123

3.2.1.Fitilli Brülörler *

Bu tip brülörler, çoğunlukla gaz yağı sobalarında kullanılmak üzere geliĢtirilmiĢtir. Depodaki gaz yağı amyant bir fitil yardımıyla emilerek yanma bölgesine getirilir. Brülörün ayrı bir yerinden gaz sobasına giren yanma havası, fitille buharlaĢmak suretiyle yayılan gaz yağı ile birlikte bir kıvılcım veya alevle karĢılaĢtırılmak suretiyle yanma olayı baĢlatılır, îyi bir yanma için hava/yakıt oranının en iyi değerde olması gerekir.

3.2.2.BuharlaĢtırmalı Brülörler

Bu tip brülöıl6rde yakıt yağı, dıĢarıdan ısı verilerek bir buharlaĢtırma kabında buhar haline getirildikten sonra yakılır. BuharlaĢma ısısı, gazın yanmasından sonra oluĢan ısıdan sağlanır. Bu tip brülörler genellikle ev sobalarında ve küçük güçlü kazanlarda kullanılır.

ġekil 3.BuharlaĢtırmalı Brülör

Yanma için gerekli hava, buharlaĢtırma kabına doğal olarak veya vantilatör yardımıyla gönderilir. Doğal

olarak hava alan brülörler genellikle sobalarda ve termosifonlarda kullanılır.Vantilatörlü brülörlerde iyi bir

hava-yakıt karıĢımı sağlanır. Bu tip brülörler 2,5-4 kğ/h yakıt yakarlar. Bu nedenle de termal güçleri 20000-

30000 kcal/h civarındadır.

ġekil 3.de görüldüğü gibi, bu tip brülörlerde yakıt, yanma bölgesine Ģamandıralı bir kab sisteminden geçerek ulaĢır. BuharlaĢma, çevre havası ve yanan alevin ısısı ile yanma bölgesinde oluĢur. Yanma bölgesinde oluĢan bu yakıt buharı, yanma bölgesinin alt kısmından emilen hava ile karıĢarak, yanma için gerekli yakıt-hava karıĢımı oluĢur. Bu karıĢıma kıvılcım veya alev tutulduğunda yanma oluĢur. Sistemin ilk ateĢlemesi ve ayarı elle yapılır. Bu tip brülörlerin üstün yanı, basit ve ucuz olmasıdır. Sakıncalı tarafi ise, çok ince ve pahalı yakıt gerektirmesidir.

124

3.2.3.Püskürtmeli Brülörler

Bu tip brülörler vantilatörlü olup, genel olarak üç ayrı tiptedir. a. Yüksek basınçlı püskürtmeli brülörler b. Alçak basınçlı püskürtmeli brülörler. c. Santrifüjlü püskürtmeli brülörler

Yüksek basınçlı brülörlerde püskürtme memeleri çok ince deliklidir. Alçak basınçlı brülörlerde ise, daha büyük delikli memeler bulunmaktadır. Bu nedenle, alçak basınçlı brülörlerde daha kalitesiz yakıt kullanılabilir. Bunun yanında, alçak basınç brülörlerinde püskürtme sırasında yanma olayı için yeterli havanın alçak basınçta verilememesinden dolayı, vantilatörün yanında ayrıca hava kompresörünün de sisteme eklenmesi gerekir. Bu nedenle, sistemin elektrik tüketimi ve gürültüsü fazladır.

1. Vantilatör 5. AteĢleme elektrosu 9. AteĢ tuğlası 2. Fotosel 6. Plaka 10.Brülör plakası 3. Yön verme kanatlan 7. Brülör baĢlığı 11.AteĢleme otomatiği 4. Asbest 8. Düze 12.DönüĢ hattı 13.Basınçlı yakıt ġekil.4.Püskürtmeli Brülör 3.3. GenleĢme Kabı l

GenleĢme kabı tesisatın en üst noktasına yerleĢtirilmiĢ, sıcak ve soğuk su bağlantısı olan, atmosfere açık bir su tankıdır. Tesisatın güvenliği için Ģarttır. Isıtma tesisatlarının çeĢitli sıcaklıklardaki su kütlesini barındırması dolayısıyla suyun genleĢmesi, tesisata zaman zaman Ģehir Ģebekesinden su verilmesi, sistemde oluĢabilecek havanın tahliyesi gibi nedenlerle genleĢme kabı tesisatın can simididir. GenleĢme kabı aĢağıdaki formülle bulunur. a

Vg=0.0025*Qk......….... lt .

GenleĢme kabına bağlı havalandırma borusu, ısıtma tesisatının atmosfere açık tek borusudur. Haberci borusu ise, tesisata su verildiği de, kazan dairesinde çalıĢan personele deponun dolduğunu haber vermek için kullanılmaktadır. Havalandırma ve taĢma borularının çapları, 25 mm den az olmamak kaydıyla güvenlik gidiĢ borusunun çapına eĢit olarak hesaplanır. GenleĢme kabı çatı arasına yerleĢtirilmiĢ olsa da.tüm borularıyla birlikte, donmaya karĢı yalıtılmalıdır.

3.4. Güvenlik Boruları

125

GenleĢme kabının tesisata bağlı iki önemli borusu vardır. Bunlar; gidiĢ güvenlik borusu ve dönüĢ güvenlik borusudur. GidiĢ güvenlik borusu tesisatın sıcak su borusuna bağlı olup;

_________ Dg=15+1.5*√3,6* Qk / 1000 mm

formülü ile hesaplanır. DönüĢ güvenlik borusu ise soğuk su borusuyla bağlantılı olup aĢağıdaki formülle hesaplanır. :

_________ Dd=15+*√3,6* Qk / 1000 mm

Formüldeki Qk sistemin kazan kapasitesidir. Güvenlik boruları, sitemin güvenliğini sağlayan borular

olduktan için üzerlerinde kesinlikle valf veya benzer bir kesici bulunmaz.

3.6. Isıtıcılar

Isıtıcılar; kazanda üretilen sıcak su veya buhardaki ısının, istenilen yere aktarılmasını sağlarlar. Dilimli veya panel halinde üretilirler. Dilimli ısıtıcılar, dökme.çelik veya alüminyum olmak üzere üç çeĢittir.

Isıtıcılar, ısı kaybının en fazla olduğu yüzeylere, pencere altlarına yerleĢtirilirler. Oda içerisine homojen bir ısı dağılımının sağlanması için bu gereklidir. Isıtıcının pencere altına yerleĢtirilmesi durumunda, ısıtıcıdan yükselen sıcak hava, pencereden giren soğuk havayı beraberinde sürükleyerek onunla karıĢacak, böylece pencereden giren soğuk havanın odanın tavanına çökmesi önlenmiĢ olacaktır.

Isıtıcı seçimi için firmaların çıkarmıĢ oldukları tablolardan yararlanıldığı gibi formülle de ısıtma yüzeyi

hesabı yapılabilmektedir. Hesaplamalarda aĢağıdaki formül kullanılır.

A=Q/K*(Tor-T) m2

Burada A ısıtıcı yüzeyi,Q ısıtıcının transfer etmesi gereken ısı miktarı, K ısıtıcının

toplam ısı transfer katsayısı, Tor ısıtıcıda dolaĢan ortalama su sıcaklığı T oda sıcaklığıdır.

3.6.Yakıt Deposu +

Katı veya sıvı yakıtla çalıĢan tüm merkezi ısıtma tesisatlarında, sistemin sürekliliği için bir yakıt depolama tankına gerek duyulmaktadır. Kömürlü ısıtma tesisatlarında yakıt deposu kazan dairesinde kazanların bulunduğu odaya yakın seçilir. Fuel-oil yakan sistemler de ise, yakıt tankının yeri binanın dıĢıdır. Genellikle yakıt depolarının toprağa gömülmek uygun olur.

Kazanın yılda yakıldığı gün sayısı, tesisatın yapıldığı bölgenin iklimine bağlıdır. Bu değer ülkemiz için 100-180 gün arasında değiĢir. Kazanın günde yakıldığı saat sayısı ise sistemin iĢletme Ģekline bağlıdır.

I ĠĢletme : Kazan ara vermeden çalıĢır II. ĠĢletme : Kazan günde 12*15 saat kadar çalıĢır III ĠĢletme : Kazan günde 9*12 saat kadar çalıĢır 3.7. Baca Isıtma Tesisatlarında yakılan yakıtların tamamı belirli bir miktar duman verir. Dumanın kimyasal yapısı; karbondioksit, karbonmonoksit, kükürtdioksit gibi zehirleyici veya normal teneffüsü engelleyici bir takım gazlardır. Bu nedenle sistemden en kısa zamanda bu zararlı gazların dıĢarıya atılması için bacalar yapılır. Merkezi ısıtma sisteminin verimli çalıĢması için bacanın çok iyi çekmesinin sağlanması gerekmektedir. Bacalar dıĢ ortamla temas etmemeli,binanın iç mahalinde olmalı ki gereksiz soğumanın önüne geçilebilsin. Bina içinden geçen baca geçtiği mahallere belli oranda ısı verir.

126

ĠMALAT YÖNTEMLERĠ VE

KONSTRÜKSĠYON LABORATUAR FÖYÜ

Dersin Amacı: Makine endüstrisinde geleneksel ve geleneksel olmayan üretim

yöntemlerinin çeĢitlerini, temel iĢlevlerini ve kullanılan tezgahların özelliklerini

kavrayabilme. Teorik bilgilerin pratiğe uyarlanmasının gözlemlenmesi.

Hammadde halinde gelen malzemeden istenilen ürünün imalatı safhasına kadar

geçen süre içerisinde; iĢlem sıralarına göre kullanılan tezgahlar, ve üretim

safhalarının uygulamalı olarak gösterilmesi.

HAZIRLAYAN:

ARġ. GÖR. MEHMET DĠRĠLMĠġ

DOÇ.DR. HÜSAMETTĠN BULUT

127

1. TALAġLI ĠMALAT YÖNTEMLERĠ VE TAKIM TEZGAHLARI

Ġmalatın amacı, ham madde halinde bulunan herhangi bir malzemeyi, belirli bir Ģekle

dönüĢtürmektir. Ġmalatın hedefi olan ürün, çeĢitli üretim araçları ile gerçekleĢtirilir. Çok

geniĢ bir anlamda tüm üretim araçlarına takım tezgahı denilebilir ve takım tezgahlarının en

yaygın olanları metalik malzemeleri iĢleyen takım tezgahlarıdır.

Ġmalat yöntemleri, mekanik ve fiziksel-kimyasal olmak üzere iki büyük gruba

ayrılabilir. Bunlardan en önemlisi olan mekanik imalat yöntemleri talaĢlı ve talaĢsız olmak

üzere iki gruba ayrılır. Adından da anlaĢılacağı gibi talaĢlı üretim talaĢ kaldırılarak yapılan

Ģekillendirme yöntemidir ve talaĢsız üretim, talaĢ kaldırılmadan yapılan Ģekillendirme veya

imalat yöntemidir. TalaĢlı imalat yöntemleri tornalama, frezeleme, delme, vargelleme,

planyalama, broĢlama, taĢlama, honlama ve lepleme; talaĢsız imalat yöntemleri ise, döküm,

dövme, presleme, ekstrüzyon, haddeleme, çekme, sıvama, bükme, kaynak, lehim, yapıĢtırma

ve perçinleme gibi iĢleri kapsamaktadır. Fiziksel-kimyasal iĢleme grubuna elektroerozyon,

telerozyon, kimyasal, elektro-kimyasal, elektron, laser ve plazma ile iĢleme gibi yöntemler

girmektedir.

Çok kısa bir zamanda gerçekleĢmesine rağmen, talaĢsız imalat yöntemleri, yüzey,

boyut ve Ģekil kalitesi bakımından, parçada istenilen kaliteyi sağlayamamaktadırlar. Bu

nedenle, bu Ģekilde imal edilen parçaların yüzeylerinin bir kısmı veya tamamı, talaĢlı imalat

yöntemleri ile iĢlenmektedir. Bundan dolayı talaĢsız imalat yöntemlerine primer (sıra

bakımından birinci), talaĢlı imalat yöntemlerine ise sekonder (sıra bakımından ikinci) imalat

yöntemleri de denilir.

19. yüzyılın baĢlarında sanayi devriminin baĢlamasıyla, takım tezgahları günümüzdeki

anlamı ile hızlı bir geliĢme göstermiĢlerdir ve günümüze kadar olan bu süre içerisinde; bu

tezgahlardaki geliĢmeler imalat sistemlerinde de meydana gelen büyük geliĢmeleri

beraberinde getirmiĢlerdir. ġöyleki, 1947 yılında ortaya atılan otomasyona dayalı imalat

sistemi geniĢleyerek optimizasyon devrine geçilmiĢ, robotların kullanımı gittikçe artarak

günümüzde robot-fabrikalar ve robot tesisatları kurulmuĢtur. Ayrıca bilgisayarların kullanımı

ile ayrı ayrı yapılan bilgisayar destekli konstrüksiyon CAD (Computer Aided Design) ve

bilgisayar destekli imalat CAM (Computer Aided Manufacturing) iĢlemleri birleĢtirilerek

CAD-CAM (bilgisayar destekli konstrüksiyon ve imalat); ve bunların CNC ve DNC

tezgahların birleĢmesi ile esnek imalat sistemleri FMS (Flexible Manufacturing Systems)

128

ortaya atılmıĢtır. Ġmalatı yansıtan FMS ile fabrikanın kalite kontrol, stok kontrol, muhasebe

alım satım ve yönetim gibi diğer kısımları bilgisayarların kontrolü altında birleĢtiren

bilgisayar destekli bütünleĢik imalat sistemleri CIM (Computer Integrated Manufacturing)

devri baĢlamıĢtır. Bu geliĢmeler, imalat teknolojisinde, takım ve tezgah konstrüksiyonunda

büyük değiĢiklikler meydana getirmiĢtir.

TORNALAMA

Tornalama iĢlemi, iĢ parçasına istenilen Ģekli vermek amacıyla gereğine göre

ĢekillendirilmiĢ bir kesici kalem ile torna tezgahında belirli bir hızda ekseni etrafında

döndürülen iĢ parçasından talaĢ kaldırılması iĢlemidir. Tornalamada takımın ilerleme

hareketi, parçanın uzunluğuna veya enine göre yapılabilir. Torna tezgahında; boyuna

tornalama, iç tornalama, fatura açma, konik tornalama, kesme, vida açma gibi iĢlemler

yapılabilir (ġekil 1).

ġekil 1. Tornalama iĢlemleri. a) Boyuna tornalama b) Alın tornalama c) Ġç tornalama d) Fatura açma

veya kesme e) Konik tornalama f) Vida açma.

Tornalama iĢlemi, Üniversal torna, Revolver torna, Tek Akslı otomat torna, Çubuk

ĠĢleme otomat, Swiss-tipi otomat, CNC torna gibi tezgahlarda yapılır.

ĠĢ miline bağlanan punta ile karĢı puntadan geçen eksen, tornanın eksenini meydana

getirmektedir. Tornanın punta arası (L) ve yüksekliği (H) olmak üzere iki önemli geometrik

129

özelliği vardır. Punta arası ve yüksekliği, tornada iĢlenebilecek en büyük parçayı ifade

etmektedir. Genelde bir tornayı dört faktör karakterize eder. Bunlar: Güç (kW), punta arası

(mm), punta yüksekliği (mm), hız kademe sayısı, ilerleme kademe sayısıdır.

En yaygın olarak kullanılan ve öğrenilmesi gayet kolay olan Üniversal torna tezgahı;

banko denilen gövde, içinde iĢ mili (fener mili) bulunan vites kutusu,üzerinde takım tutturma

tertibatı (kalemlik)bulunan üst kızak (arabacık), karĢı punta, avans (ilerleme) vites kutusu

(Norton kutusu), ana vida mili, talaĢ mili, kumanda (devreyi açma ve kapatma) çubuğu, araba

gibi ana elemanlardan oluĢmaktadır (ġekil 2).

ġekil 2. a) Torna tezgahı b) Torna tezgahı parçaları

Tornada parça tezgaha üç Ģekilde bağlanabilir: sadece aynaya (serbest tutturma),bir

ucu aynaya bir ucu karĢı puntaya (Karma tutturma) veya ana mile takılan punta ile karĢı punta

arası tutturma Ģeklidir.

TalaĢ kaldırmak için gereken kesme (dönme) hareketi ile ilerleme hareketi Ģu Ģekilde

elde edilir. Dönme hareketi: tezgah motorundan alınan dönme hareketi, vites kutusunun

diĢlileri yardımı ile iĢ miline ve buna bağlı olan aynaya veya punta baĢlığı ile parçaya ulaĢır.

Ġlerleme hareketi: Vites kutusundan alınan dönme hareketi yine diĢli çarkların yardımı ile

130

avans vites kutusuna, buradan da talaĢ milinin aracılığıyla araba sistemine iletilir. Burada

bulunan bir kremayer mekanizması, dönme hareketini ilerleme hareketine dönüĢtürür ve tüm

araba sisteminin tezgah boyunca ilerlemesini sağlar. Araba sistemi; araba, arabaya bağlı alt

kızak, üst kızak, takım taĢıyıcısı, takım tutturma tertibatı ve araba vites kutusundan meydana

gelir. Üst kızak, üzerinde bulunan takım taĢıyıcısı ile birlikte, alt kızak üzerinde tezgahın

enine doğru, enine ilerleme hareketi yapabilir. Ayrıca takım taĢıyıcısı, arabacık üzerinde

kayabilir ve tezgah eksenine göre eğik konuma gelebilir. Tüm bu hareketler, kızak sistemleri

ile gerçekleĢtirilir. Özet olarak boyuna ilerleme hareketi, tüm araba sisteminin banko kızakları

üzerinde kayması ile; enine ilerleme hareketi ise; üst kızağın alt kızak yolları üzerinde

kayması ile sağlanır.

Tezgah üzerine bağlanacak parçanın uzunluğuna göre, karĢı puntanın gövdesi, banko

kızakları üzerinde tezgah boyunca kaydırılabilir; aynı maksatla punta da, ileri-geri hareketi

yapabilir.

B) FREZELEME

Frezeleme, kesme hareketi takımın kendi ekseni etrafında dönmesi ve parçanın ilerleme

hareketi yapması ile gerçekleĢen bir iĢlemdir. Freze adını taĢıyan ve çevresinde diĢ denilen

birçok kesme ağzı bulunan takım, esas çok ağızlı takımdır ve bundan dolayı frezeleme

iĢlemi prodüktivitesi ( verimliliği ) oldukça yüksek olan bir iĢlemdir.

Frezeleme ile düz yüzeyler, çeĢitli kanallar ve yuvalar, Ģekilli yüzeyler iĢlenir, vida ve

diĢli çarklar açılır, kesme, delme ve delik geniĢletme gibi iĢlemler yapılır (ġekil 3).

131

ġekil 3. Frezeleme iĢlemleri

Freze iĢlemi, freze denilen tezgahlarda yapılır. Freze tezgahları, takımı taĢıyan ve

malafa denilen elemanın konumuna göre yatay (ġekil 4.a-b) ve dikey (ġekil 4.d) freze olarak

iki gruba ayrılabilir. Yatay freze (ġekil 4.b); temel plaka, hız ve ilerleme diĢli

mekanizmalarını taĢıyan kolon, tabla gövdesi ve parçayı taĢıyan tabla gibi ana elemanlardan

meydana gelir. Ayrıca malafayı desteklemek için gövdeye bağlı bir konsol bulunur. Malafa

tezgahın ana miline bağlıdır. Motordan alınan dönme hareketi, V vites kutusuna, ana mile ve

buradan malafaya verilir ve takımın dönmesini sağlar. Ġlerleme hareketi elde edebilmek için,

V vites kutusundan alınan hareket, I ilerleme vites kutusundan kardan miline ve buradan

tablaya bağlı olan sonsuz vida (veya cıvata) mekanizmasına ulaĢtırılır. Sonsuz vida (veya

cıvata) mekanizmasının yardımıyla dönme hareketi ilerleme hareketine dönüĢtürülür ve

tablanın parça ile hareketi sağlanır. Bağlantı halinde bulunan V ve I vites kutuları, dönme ile

ilerleme hareketi arasında bir uyum sağlarlar. ġöyle ki, takımın tam bir dönme hareketine

karĢılık parça belirli bir s (mm/dev) ilerleme hareketi yapar. Kesme derinliği ayar hareketi elle

veya mekanik olarak tablanın yukarı aĢağı hareketi ile gerçekleĢir.

132

ġekil 4. Freze tezgahları

Freze tezgahları dikey olabildiği gibi yatay konumda veya malzemenin yapısına göre

özel olarak dizayn edilmiĢ olabilirler. Üniversal freze tezgahları, hem dikey hemde yatay

konumlu frezelerin yaptıkları iĢleri yapabilecek tarzda dizayn edilmiĢlerdir. DeğiĢik boyut ve

Ģekillerde imal edilmiĢ olan üniversal ve benzer diğer tezgahlar Gövde, Konsol (tablaya bağlı

olan parçanın ileri geri hareketini sağlar), Tabla, Araba, Hız Kutusu(motordan aldığı hareketi

fener miline ve diğer aksamlara iletir), Malafalar, Divizör, Gezer Punta (frezeleme esnasında

uzun parçaların esnememesi için kullanılır) ve BaĢlık gibi belli baĢlı aparatlardan meydana

gelir.

Freze tezgahlarında kullanılan freze çakıları diĢ yapılarına, biçimlerine ve imal

edildikleri malzemeye göre sınıflandırılabilirler ve bunlardan belli baĢlıları Kanal, Oluk (T

frezesi olarak da bilinir), Modül (diĢli çark imalinde kullanılır), Silindirik Helis (düz diĢli

freze çakısına göre daha sessiz ve randımanlıdır), Vida (trapez, üçgen ve sonsuz vida

133

açılmasında kullanılır), Azdırma (diĢli çark profillerinin daha düzgün imal edilebilmesi için

kullanılır) frezeleridir.

DELİK DELME VE DELİK İŞLEME

Matkap denilen bir takımla yapılan delme iĢleminde kesme ve ilerleme hareketi, takımın

dönmesi ve ilerlemesi ile gerçekleĢir. Delik iĢlemede esasen üç iĢlem vardır (ġekil 5): delik

delme (a), delik geniĢletme (b) ve raybalama (c). Bunların yanısıra; aynı çalıĢma ilkesine

dayanan silindirik havĢabaĢı açma (d), konik havĢabaĢı açma (e) ve düzeltme (f) gibi

iĢlemler vardır. Raybalamanın delik delmeden farkı mevcut olan bir deliğin iĢletme

kalitesini iyileĢtirme amacını taĢımasıdır. HavĢabaĢı ve düzeltme, deliğe girecek bir

parçanın örneğin cıvata baĢının daha iyi oturmasını sağlayan iĢlemlerdir.

ġekil 5. Delik delme iĢlemleri

134

Delik geniĢletme delik delmede kullanılan spiral matkap veya sadece delik geniĢletmede

kullanılan delik geniĢletme matkabı ile yapılabilir. Ayrıca bu iĢlem tornada tek ağızlı bir

takım kullanarak da gerçekleĢtirilebilir.

ġekil 6.‟da basit bir matkap tezgahı gösterilmiĢtir. Basit bir matkap tezgahında takımın

dönme ve ilerleme hareketini sağlayan kinematik sistem Ģu Ģekildedir: motordan alınan

dönme hareketi vites kutusuna gitmekte ve buradan iki yöne ayrılmaktadır; bir yandan ana

miline gitmekte ve buna kesme için dönme hareketi vermektedir; diğer yandan avans vites

kutusuna ulaĢmaktadır.l avans vites kutusundan kremayer mekanizmasına gitmekte burada

dönme hareketini doğrusal harekete dönüĢtürerek ana mile ilerleme hareketi sağlamaktadır.

ġekil 6. Basit bit matkap tezgahı

135

Büyük ve ağır parçalarda birden fazla delik açılması durumunda Radyal matkap

tezgahları, küçük deliklerin açılmasında Hassas matkap tezgahları, özel ve seri imalatların

gerektiği durumlarda da Çok Milli matkap tezgahları tercih edilmektedir.

TAŞLAMA

TaĢlama abrazif bir malzemeden yapılan ve kesme kısımlarının geometrisi belli

olmayan bir takım ile talaĢ kaldırma iĢlemidir. TaĢlamada kesme, taĢ denilen takımın dönme

hareketi ile gerçekleĢir; ilerleme, parça veya takım tarafından yapılabilir. TaĢlama genellikle

tornalama, frezeleme, planyalama ve vargelleme iĢleminden sonra imalat ve yüzey kalitelerini

iyileĢtirmek için uygulanan nihai bir iĢlemdir. Ancak bazı hallerde tek baĢına iĢlem olarak

kullanılabilir.

TaĢlama yöntemleri, iĢlenecek yüzeye göre düzlemesel (satıh) ve silindirik (yuvarlak)

olmak üzere iki gruba ayrılabilir.

ġekil 7.‟de çeĢitli düzlemsel taĢlama yöntemleri gösterilmiĢtir. Burada, A; taĢ, B: taĢın

yüzeyi, C: taĢı taĢıyan malafa, D: parça, E: parçayı taĢıyan malafa olarak ifade edilmiĢtir.

ġekil 7. Düzlemsel taĢlama yöntemleri

136

TaĢlama takımları geometrisi ta olarak belli olmayan çok ağızlı bir takımdır. BaĢka bir

deyiĢle taĢlama takımı birbirleri ile bir bağlayıcı madde ile bağlanan binlerce abrazif

parçacıklarından meydana gelmektedirler. Herhangi bir taĢın: abrazif tanecikleri, bağlama

maddesi ve boĢluklar olmak üzere üç bileĢimi vardır. Abrazif tanecikler esas takımı, bağlama

maddesi abrazif tanecikleri birbirine bağlayan malzemeleri ve boĢluk talaĢ kırma ve aynı

zamanda talaĢın uzaklaĢması için hacmi meydana getirmektedir.

CNC TEZGAHLAR

CNC takım tezgahları nümerik (sayısal) kontrollü takım tezgahlarıdır. Sayısal denetimde, takım tezgahı sayısal kodlanmıĢ kodlarla

çalıĢtırılır ve kontrol edilir. Sayısal denetim, üretim sürecinin sayılar, harfler ve simgelerden oluĢan kodlanmıĢ komutlarla otomatik

olarak yürütülmesidir. Bir sayısal denetim sistemi 3 temel öğeden oluĢur.

Program

Makine kontrol birimi, MKB (Machine Control Unit, MCU)

Takım tezgahı

Program , tezgaha kumanda eden veri dizisidir. Tezgaha makine kontrol birimi aracılığıyla ulaĢır. Makine kontrol birimi ise

programı komut sinyallerine dönüĢtürür ve tezgahın komutları yerine getirme derecesini denetler.

Bir parçanın otomatik olarak iĢlenmesi için, tezgahın getirmesi gereken iĢlevlerin adım adım belirlenmesi gerekir. ĠĢlevler ve

iĢlevleri tamlayan diğer bilgiler, program adıyla anılan veri dizisiyle, sayısal denetimli tezgahların otomasyonunu sağlar.

Bir sayısal denetimli takım tezgahının hareketlerinin eksenel bileĢenleri analitik geometrinin x, y, z, koordinat sistemi

uyarınca tanımlanır. Sayısal denetimli takım tezgahlarındaki kontrol sisteminin görevi, her bir eksen doğrultusunda kesici takımın

konumunu ve yerine göre, hızını kontrol etmektir.

Tezgahça yapılması gereken iĢlemler kodlanmıĢ komutlar aracılığıyla ifade edilir. Komutlar G adresiyle 00 ile 99 sayıları

arasında numaralanmıĢtır. Tanım ve kullanım açısından en dağınık kod grubu olmakla birlikte, geliĢmiĢ tezgahların programlanmasında

en geniĢ biçimde kullanılan kod grubu G kodlarıdır.

2. TALAġSIZ ĠMALAT YÖNTEMLERĠ

A) DÖKÜM YÖNTEMĠ

Malzemenin fiziksel durum değiĢiminden yararlanılarak gerçekleĢtiren bu yöntemde

malzeme ve alaĢımları ısıtılarak katı halden sıvı hale getirilir ve önceden hazırlanmıĢ olan

kalıplara dökülerek istenen Ģekli alması sağlanır. Bu yöntemde öncelikle dökülmesi

düĢünülen parçanın bir modeli hazırlanır ve bu model kum içerisine yerleĢtirilerek etrafı kalıp

137

kumu ile sıkı bir Ģekilde kaplanır. Kum içinde Ģekli verilen model daha sonra çıkarılır ve bu

boĢluğa yolluk kanalı aracılığıyla ergitilmiĢ malzeme dökülür. ġayet model içerisinde delik

veya oyuk Ģeklinde boĢluklar varsa bu durumda maçalar kullanılır.

Döküm esnasında malzeme içerisinde meydana gelebilecek olan hava ve gaz

kabarcıklarının uzaklaĢtırılması ve daha düzgün bir yapı eldesi için çıkıcı ve besleyiciler

kullanılmaktadır.

Kullanılan kalıp kumları dökülecek eriyiğin erime sıcaklığının çok üzerinde bir erime

sıcaklığında olmalı, malzemeye yapıĢmamalı, ateĢe dayanıklı olmalı, tekrar kullanılabilmeli

ve kolay Ģekil alabilme gibi özelliklere haiz olmalıdır. Kalıp kumları silis, kil, su ve yabancı

maddeler adı altında toplayabileceğimiz demir oksit, kalsiyum oksit, magnezyum oksit,

sodyum, potasyum gibi oksitlerle bitki ve hayvan atıkları gibi maddeleri içermektedir.

B) KAYNAK YÖNTEMĠ

Genel olarak kaynak olayını, parçaların ısı veya basınç uygulaması ile yada her

ikisinin de yardımıyla birleĢtirilmesi Ģeklinde veya yüzeylerin ilave bir malzeme ile örtülmesi

olarak tanımlamak mümkündür. Bu iĢlemlerin yapılmasında ilave ve yardımcı malzemelerin

kullanıldığı veya kullanılmadığı uygulamalar bulunmaktadır.

BirleĢtirilmesi düĢünülen malzemelerin kaynak bölgeleri plastik veya sıvı duruma

getirilmekte, eĢ iki malzemenin birleĢtirilmesi sonucu oluĢan kaynak dikiĢlerinin özellikleri

de ana malzemeye benzemektedir. ĠĢlemin yapılmasında, birleĢtirilecek malzemelerin

özellikleri, yönteme baĢvuruluĢ amacı, kaynak olayındaki oluĢumlar ve konstrüksiyonun türü

gibi faktörlere göre belirli önlemlere baĢvurulması da gerekebilir. Ergitme esaslı kaynak

uygulamalarında kaynak bölgelerinin genellikle yardımcı malzemelerle korunması

gerekmektedir. Seçilen ilave malzemelerin ise, mümkün olduğunca birleĢtirilen ana malzeme

ile aynı ergime aralığına sahip olması, iĢlemin emniyeti bakımından gereklidir. Bu

tanımlamada belirtilen eĢ malzeme tabiri, metalürjik anlamda tam bir eĢitlik olarak

düĢünülmemekte, birleĢme bölgesindeki tüm malzemelerin birbiri içinde karıĢabilmesi

anlamını taĢımaktadır. Kaynak yöntemleri genel olarak aĢağıdaki gibi sınıflandırılabilir:

1. Basınç esaslı kaynak yöntemleri

a) Elektrik direnç kaynağı

138

- Nokta direnç kaynağı

- Direnç dikiĢ kaynağı

- Kabartılı direnç kaynağı

- Alın direnç kaynağı

b) Saplama kaynağı

- Elektrik direnç saplama kaynağı

- Elektrik ark saplama kaynağı

2. Ergitme esaslı kaynak yöntemleri

a) Gaz ergitme kaynağı

b) Elektrik ark kaynağı

c) Koruyucu gaz kaynak yöntemleri

- Ark-Atom kaynağı

- Argon-Ark kaynağı

- Plazma kaynağı

- SIGMA kaynağı

- CO2 ile koruyucu gaz kaynağı

d) Tozaltı kaynağı

e) Elektro-cüruf kaynağı

3. Özel kaynak yöntemleri

a) Soğuk pres kaynağı

b) Sürtünme kaynağı

c) UltraĢal kaynağı

d) Difüzyon kaynağı

e) Elektron ıĢın kaynağı

f) LASER ıĢınları ile kaynak

g) Termit kaynağı

139

Elektrik Ark Kaynağı

Elektrik ark kaynağı, iki kutup arasında oluĢan arkın ısı membaı olarak ana ve

ilave malzemeyi ergitmesi Ģeklinde tanımlanabilir. ĠĢlem esnasında oluĢan kaynak arkı,

elektriksel, dinamik, termik ve kimyasal birçok olayın komplike bileĢimini içerir.

Çubuk elektrotların seçimi, malzeme kalınlığına, yapı elemanı malzemesine ve

kaynağın cinsine göre tayin edilir. Ark oluĢumu çubuk elektrotun iĢ parçasının üzerine temas

ettirilmesiyle gerçekleĢir. Elektrotun iĢ parçasına göre ara mesafesi olan ark boyunun,

kullanılan elektrotun tel çapına eĢit veya daha küçük olması gerekir.

Ark esaslı uygulamalarda, ark oluĢturulmasında kullanılan ve elektrod olarak

adlandırılan elemanlar, kullanılan yönteme bağlı olarak çıplak, örtülü, özlü, örgülü, çubuk

veya bant Ģeklinde olabilmektedir.

C) TALAġSIZ ġEKĠL VERME YÖNTEMLERĠ

Genel olarak talaĢsız Ģekil verme yöntemleri aĢağıdaki gibi sınıflandırılabilir.

Serbest dövme ve basma

Kalıpta dövme ve basma

Ekstrüzyon

Haddeleme

Plastik boru imali

Soğuk çekme

Plastik sac iĢleme

a) Serbest Dövme ve Basma:

Dövme, el ile veya Ģahmerdan, pres ya da özel dövme makinaları tarafından

uygulanan ve bölgesel kuvvetler vasıtasıyla gerçekleĢtirilen bir plastik biçimlendirme

iĢlemidir. Sıcak veya soğuk olarak uygulanabilmektedir.

140

Serbest dövme ve basmada, parça, iki basma yüzeyi arasında yığılarak

biçimlendirilmektedir. Hacim sabitliği esasına göre, yükseklik doğrultusundaki incelmeye

(ezilme) karĢılık uzama ve geniĢlemeler meydana gelmektedir.

Serbest dövme ve basmada; uzatma, geniĢletme, yığma, delme, kesme, yarma,

basamak yapma, bükme ve burma, kaynak yapma gibi iĢlemler yapılabilmektedir.

ġekillendirmeler elle yapılabildiği gibi, hızlı kurslu bir makinada (Ģahmerdan,

mekanik dövme pres, v.b.) darbe etkisi ile yapıldığı takdirde “dövme”, yavaĢ kurslu bir

makinada (hidrolik veya vidalı pres, v.b.) yapıldığı takdirde de “basma” iĢlemi uygulanmıĢ

olmaktadır. Her ikisinde de malzeme, Ģahmerdan çekici veya pres baĢlığı ile altlık arasında

serbest geniĢleme yapmaktadır. Dövme olayı darbe etkisiyle uygulandığından, dinamik

zorlanmalar basma ile Ģekillendirmeye göre daha fazla sorunlar oluĢturmakta ve kayıp iĢ daha

fazla olmaktadır. Bununla birlikte, karmaĢık profilli parçalar dövme ile daha iyi

biçimlendirilebilmektedir.

Serbest dövme ve basma iĢlemleri esnasında kullanılan makinalar aĢağıdaki gibi

sınıflandırılabilir.

1. ġahmerdanlar (DüĢüm Ģahmerdanlar; kollu, kayıĢlı, tahtalı fırlatmalı Ģahmerdanlar,

Yaylı Ģahmerdanlar; Havalı Ģahmerdanlar; Buharlı Ģahmerdanlar; KarĢı vuruĢlu Ģahmerdanlar

v.b.)

2. Presler

a) Mekanik presler

- Eksantrik mekanik presler

- Kranklı mekanik presler

- Vidalı mekanik presler

b) Hidrolik presler

3. Özel Makinalar (Yatay yığma makinaları, yüksek enerjili dövme makinaları, dövme

haddeleri, yuvarlanma dövmesi donatımları)

RAPORUN HAZIRLANMASI

141

1. Geleneksel imalat yöntemleri hakkında bilgi veriniz.

2. Ġmalatta karĢılaĢılan sorunlar hakkında bilgi veriniz.

3. Fabrikadaki imalat iĢlemleri esnasında iĢçi sağlığı ve iĢ güvenliğinin önemi konusunda

yapılması gerekenleri araĢtırınız.

Hazırlayanlar: Yrd. Doç. Dr. M. Azmi AKTACİR ve Arş.Gör.Yusuf IŞIKER

142

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI LABORATUARI

Günümüzün vazgeçilmez tüketim araçlarından olan enerjinin; temiz, verimli ve

ekonomik kullanımı, ülkelerin gelişmişlik düzeylerini gösteren en önemli göstergedir.

Bugüne kadar dünyanın enerji ihtiyacı çoğunlukla (yaklaşık %90) fosil yakıtlardan

karşılanmasından dolayı, bu yakıta ülkelerin büyük bir bağımlılığı söz konusudur. Yakın

bir gelecekte tükenme olasılığı, çevreye kirliliği oluşturması ve giderek fiyatlarının artması

gibi çeşitli faktörler fosil yakıtlar için önemli dezavantajlardır. Bu olumsuzlukları ortadan

kaldırmak ve enerji kaynaklarını çeşitlendirerek fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmak

için en büyük tüketici konumunda olan gelişmiş ülkelerde dışa bağımsız ve çevre dostu

yenilenebilir enerji kaynaklarına hızlı bir yöneliş vardır. Genel olarak yenilenebilir enerji

kaynakları; güneş (PV ve termal) ve rüzgar enerjileri başta olmak üzere biokütle (odun,

katı atıklar, etanol vb.), jeotermal, hidrolik, gel git gibi fosil olmayan enerji kaynaklarını

kapsamaktadır.

Önemli miktarda yenilenebilir enerji kaynaklarına sahip olan Türkiye'nin

yenilenebilir enerji üretiminde en büyük payı, hidroelektrik ve biokütle almaktadır. Rüzgar

ve güneş enerjisinin payının henüz çok küçük olmasına rağmen zamanla bunun artması

beklenmektedir. Enerji ve Tabii Kaynaklar bakanlığı 2006 yılı verilerine göre ülkemizde

yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen toplam enerji miktarı 5.38 milyon ton

eşdeğer petrol (TEP)’dir. Bunun 3.89 milyon TEP'i hidroelektrik-jeotermal

kaynaklarından, 2 bin TEP'i bioyakıttan, 11 bin TEP'i rüzgardan, 1.81 milyon TEP'i ısıl

olarak jeotermal kaynaklardan, 403 bin TEP'i de ısıl olarak güneşten olmuştur.

Bu deneyde Harran Üniversitesi Osmanbey Yerleşkesinde ve Mühendislik Fakültesi

laboratuarlarında kurulu olan yenilenebilir enerji kaynaklı sistemler tanıtılacak ve sistemler

üzerinde çeşitli deneyler yapılacaktır. Aşağıdaki bölümde sistemlerin detayları verilmiştir.

1. Rüzgar-Güneş Enerjili Hibrid Sistem

Osmanbey yerleşkesinde yenilenebilir enerji kaynaklarından faydalanılarak elektrik

şebekesinden bağımsız elektrik enerjisi üretimi için, rüzgar-güneş enerjili hibrid güç

sistemi kurulmuştur. 1.1 kW kapasitesindeki bileşik sistem yerden yaklaşık 15 m

yükseklikteki Mühendislik Fakültesi binası çatısına yerleştirilmiştir (Şekil 1). Yerel

elektrik şebeke hattından bağımsız olarak çalışan hibrid sistemde üretilen enerji, fakülte

binasının çeşitli bölümlerinin aydınlatılmasında kullanılmaktadır. Hibrid sistemde

kullanılan aydınlatma armatürleri, Light Emitting Diode kelimelerinin kısaltılmış olan ve


143

“Işık Yayan Diyot” anlamına gelen LED’li projektörlerdir. Bu armatürler, klasik

armatürlere göre daha uzun ömürlü ve az enerji kullanarak yüksek yoğunlukta aydınlatma

sağlarlar.

Şekil 1. Rüzgar-güneş enerjili bileşik enerji sistemi yerleşim planı

2. Şebekeye Entegreli ve Batarya Destekli Fotovoltaik (PV) Sistem

Osmanbey yerleşkesindeki Merkezi Kütüphane binasının elektrik enerji

tüketimini azaltmak ve uzaktan erişim hizmetinin verildiği ana server ve kullanıcı

bilgisayarlarına kesintisiz enerji sağlanmak amacıyla şebekeye entegreli ve batarya

Destekli PV sistem kurulmuştur. Sistemin toplam kurulu kapasitesi 2.5 kW’tır. Sistem

üzerindeki enerji analizörüyle çalışma performansı takip edilmektedir. Sistem ile ilgili

fotoğraflar Şekil 2’de sunulmuştur.

Şekil 2. Kütüphanede kurulu sistemin dış ve iç mekan fotoğrafları


144

3. PV-Yakıt Hücresi Birleşik Sistemi

Yukarıda belirtilen entegre projenin en önemli fazlarından biri ise ‘fotovoltaik–

yakıt pili birleşik sistemidir. Bu sistemde, bilim çevrelerinde 21.yüzyılın enerjisi olarak

sunulan Hidrojen enerjisi ve Güneş enerjisi birlikte kullanılmaktadır. Kurulumu henüz

tamamlanan sistemin ülkemizin gelecekteki enerji ve savunma stratejisi açısından

kullanılabilirliği deneysel olarak araştırılacaktır.

Sistem temel olarak, güneş hareketini takip eden 1.4 kWp güçte bir fotovoltaik

modül dizisi, hidrojen jeneratörü, metal hibrit hidrojen depolama ünitesi ve 1.2 kWp güçte

çalışan PEM tipi yakıt pilinden oluşmaktadır (Şekil 3). Bahsedilen özellikte birleşik sistem

Türkiye’de bir ilktir. Dünyada ise, güneş hareketini takip eden PV modüle sahip

benzer bir sisteme (internet araştırması sırasında) rastlanmamıştır. Ancak sabit

fotovoltaik modül kullanan yakıt pili birleşik sistemine sahip sınırlı sayıda üniversite ya da

araştırma merkezi mevcuttur.

Güneş izleme sistemli PV-panel dizisi Yakıt pili pistemi

Şekil 3. PV-Yakıt pili hibrid güç sistemi

4. PV-Dış Mekan Aydınlatma Sistemi

Yerel elektrik şebekesinden bağımsız güneş enerjili (PV panel) aydınlatma

sistemiyle, Osmanbey yerleşkesinde bulunan sulama kanalı üzerindeki köprü, otobüs

durakları, lojman ve kapalı yüzme havuzu araç parklarının dış mekan aydınlatılması

sağlanmıştır. Toplam 16 adet şebekeden bağımsız aydınlatma siteminin toplam kapasitesi

1.4W’dir. Sistemde kullanılan solar kontrol cihazı aydınlatma uygulamaları için özel

üretilmiştir. Bataryanın aşırı şarj ve deşarjını engelleyen kontrol cihazı, otomatik olarak


145

ışık yoğunluğuna göre sistemi açıp/kapatma ve zaman ayar fonksiyonlarına sahiptir.

Aydınlatma direkleri Harran Üniversitesi makine fabrikasında imal edilmiştir. Şekil 4’te

kampüsün çeşitli noktalarına yerleştirilen aydınlatma sistemlerinin fotoğrafları

gösterilmiştir.

Otobüs durağı Havuz Köprü Şekil 4. Kampüs dış mekan aydınlatma sistemleri

5. PV-Pompa Sistemi

PV-pompa uygulamaları, güneş enerji potansiyeli olarak Türkiye’nin en şanslı ili

olan ve GAP’ın merkezinde bulunan Şanlıurfa’nın sulama sektöründe harcadığı enerjinin

azaltılması için önerilen en iyi çözümdür. Solar pompalar santrifüj ve dalgıç olarak iki

grupta üretilir. Harran Üniversitesinde kurulan pompa, DC akım ile doğrudan çalışan

fırçasız tip santrifüj pompadır. Şekil 5’de Solar pompa ve PV grubu gösterilmiştir. DC ile

doğrudan çalışan solar pompadan sadece güneşli saatlerde faydalanılmaktadır. Güneşin

olmadığı saatlerde sistemin çalışması isteniyorsa sisteme batarya ilavesi yapılabilir.

Solar pompa grubu PV-panel

Şekil 5. Solar pompa sistemi


146

6. PV-Soğutma Sistemi

İlaç ve aşı gibi tıbbi malzemelerin sıcaklıktan etkilenmemesi için uygun saklama

koşullarının sağlanması gerekir. Aksi halde sağlık açısından telafisi mümkün olmayan

sonuçlarla karşılaşılabilir. Yaz aylarında hava sıcaklığının artması ve uzun süreli elektrik

kesintilerinin görülmesi depolama işlemini zorlaştırmakta, bazen depolanan malzemeler

kullanılamaz hale gelmektedir. Buda kesintisiz bir güç kaynağına olan ihtiyacı

artırmaktadır.

Bu uygulamanın temel hedefi, PV-soğutma grubunun tıbbi amaçlı ilaç ve aşıların

saklanmasında kullanmaktır. Yerel elektrik şebekesinden bağımsız, kurulumunun ve

taşınmasının kolay olması (mobil) sistemin en önemli özellikleridir. Sistemin genel

görünüşü Şekil 6’te gösterilmiştir.

Buzdolabı-Solar kontrol ve Batarya grubu PV-panel Şekil 6. PV-Soğutma sistemi genel görünüşü

Deney: PV panel karakteristiklerinin belirlenmesi

Ölçülen büyüklükler:

Güneş radyasyonu (Q), Sıcaklık (T), Akım (I), Gerilim (V), Zaman (t) değerleri

ölçülecektir.

İstenilen büyüklükler:

Akım-Zaman, Gerilim-Zaman, Sıcaklık-Zaman, Panel verimi-Zaman grafikleri çizilecektir.

Araştırma ödevleri

1- Türkiye’deki Alternatif enerji kaynakları uygulamalarını araştırınız. Dünyada bu

sistemler hangi ülkelerde ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Örnek vererek

açıklayınız.


147

2- PV-Rüzgar Hibrid sistemi hakkında bilgi veriniz, sistemin avantaj ve

dezavantajlarını yazınız.

3- PV uygulamalar ülkemizde gelecekte yaygın olarak kullanılabilir mi? Açıklayınız.

4- Sulama uygulamalarında PV sistemleri kullanılabilir mi? Açıklayınız.

5- Soğutma uygulamaları için yenilenebilir enerji kaynaklarından hangisini tercih

edersiniz? Açıklayınız.

6- Bina enerji tüketimi için kullanılan PV sistemlerini sınıflandırarak açıklayınız.

(Şebekeye bağlı ve bağımsız sistemler olarak)

7- Sokak aydınlatma sistemleri hakkında bilgi veriniz.

8- Hidrojen enerjisi hakkında bilgi vererek hidrojen ile elektrik üretimi yapılabilir mi?

Açıklayınız.

Deney Raporu Hazırlanması

1- Deney düzeneğini çizerek deney yapılışını anlatınız.

2- Deneyde kullanılan ölçme yöntemlerini açıklayınız.

3- İstenilen grafikleri hazırlayarak yorumlayınız.

4- Üniversitemizdeki kurulu sistemlerden 1 tanesini şematik olarak çiziniz.

5- Yukarıda verilen araştırma ödevlerinden en az 2 tanesini cevaplayınız.