Yalıtım malzemesi enjeksiyon süreci optimize edilmiş yeni bir buzdolabı kabini tasarımı

Uluslarası piyasada rekabet hızla büyümekte firmalar enerji verimliliği konusunda yarışmakta ve bu konu üzerine büyük yatırımlar yaparak AR-GE çalışmalarını sürdürmektedirler. Bu yarış buzdolabı üreticileri arasında da güçlenmektedir. Enerji verimliliği yüksek bir buzdolabının ısıl yalıtım kabiliyetlerinin de yüksek olması gerekmektedir. Buzdolaplarında ısıl yalıtımı sağlamak için kabin duvarları içerisinde katı poliüretan köpük kullanılmaktadır. İyi bir yalıtıma sahip buzdolabı kabininde poliüretan köpük; kabinin her yerine homojen şekilde dağılmalı, poliüretan köpüğün yalıtım ve mekanik dayanım özellikleri istenen şartları sağlamalı, kabin dolum süresi mümkün olduğu kadar kısa olmalı ve bu kısıtlar sağlanırken köpük üretiminde kullanılan kimyasallara yapılan harcamalar en aza indirilmelidir. Bütün bunların sağlanabilmesi için buzdolabı kabinlerine poliüretan basım işleminde kabin içerisinde hapsolan havanın çıkabilmesi için gerekli olan hava çıkış deliklerinin yerleri, sayıları ve boyutları, tepkimelerin gelişimi, poliüretan köpüğün ilerlediği kanalların yapısı, kalıp içerisine püskürtülen malzemenin sıcaklığı ve kalıp sıcaklığı işlemin performansını belirleyen değişkenlerdir. Bu değişkenlerin en iyileştirilmesi fiziksel sürecin iyice anlaşılmasına bağlıdır. Ancak bu sayede buzdolabına poliüretan basım işlemi üzerinde en üst derecede kontrol sağlanabilir ve gelecekte üretilmesi planlanan buzdolaplarında yukarıda bahsi geçen değişkenler işlem öncesinde yaklaşık olarak belirlenmesiyle; poliüretan basım süresinden ve süreçte kullanılan malzeme harcamalarından kazanım sağlanır ve işlem verimli bir şekilde uygulanabilir. Bu bilgilerin ışığında ARÇELİK A.Ş ile SAN-TEZ 01213.STZ-2012-1 adı altında bir proje başlatılmış ve dört kapılı bir buzdolabı benzetimlerde kullanılmak üzere seçilmiştir. Yukarıda söz edilen en uygun koşulların saptanması için bu buzdolabı kabini içerisine poliüretan basım işleminin hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) benzetimleri yapılmıştır. Söz konusu fiziksel süreç zamana bağlı, üç boyutlu, tepkimeli, çalkantılı ve çok fazlı akış niteliniğindedir. Kabin içerisindeki akış kimyasal tepkimelerden etkilenmektedir. HAD benzetimlerine ek olarak poliüretan köpük oluşum tepkimelerinin kinetikleri akış olmadan sadece yerel olarak incelenmiş ve en uygun işletim koşullarının saptanması amaçlanmıştır. Kabin geometrisi için örülen çözüm ağları sonlu hacimler yöntemi ile ANSYS MESHING ve ICEM CFD yazılımları ile oluşturulmuştur. Geometri üzerindeki çeşitli iyileştirmeler SOLIDWORKS ve CATIA yazılımları kullanılarak yapılmıştır. Bunun yanında tepkime kinetiklerinin modellenmesi için FORTRAN programlama dilinde yazılmış ve İTÜ Akışkanlar Grubu içerisinde geliştirilmiş, kimyasal tepkimelerin kinetiklerini çözen bir yazılım kullanılmıştır. HAD benzetimleri FLUENT yazılımında gerçekleştirilmiştir. Tepkime kinetiği çözüm içerisine kullanıcı tanımlı fonksiyonlar (UDF) aracılığı ile dışarıdan ilintilenerek; FLUENT ve tepkime kinetiği yazılımı eş zamanlı çalıştırılmıştır. Hesaplamaların sonuçları TECPLOT ve MATLAB yazılımları kullanılarak görselleştirilmiştir. Buna ek olarak tepkimeye giren türlerin fiziksel, kimyasal ve termodinamik özelliklerinin hesaplamalarda kullanılacak biçime getirilmesinde EXCEL yazılımı ve proje süresince yazılmış birtakım FORTRAN kodları kullanılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda buzdolabı kabinine poliüretan basım sürecinin daha verimli hale getirilmesi için önerilerde bulunulmuştur. Gelecek çalışma planı, önerilen iyileştirmeler doğrultusunda yeni bir kabin geometrisi hazırlanarak, HAD benzetimlerinin yapılmasıdır. Yeni tasarımla yapılan benzetimlerle, bu çalışmadaki benzetimler karşılaştırılıp iyileşmeler gözlemlenecek ve sonuçlar doğrultusunda eski ve yeni tasarıma poliüretan basımı yapılarak HAD sonuçları ile önerilen düzeltmelerin gerçek buzdolabı geometrisinde sağladığı iyileştirmeler gözlemlenilecektir. Sonuç olarak süreç kişiden kişiye aktarılan tecrübelere ek olarak bu çalışmada elde edilen bilgi birikimi ile gerçekleştirilerek, uluslararası pazarda rekabetçi teknolojik ürünlerin geliştirilmesi yolunun açılması amaçlanmaktadır.