4,897
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Two-phase flow and Drift-Flux models for rainy weather conditions
The energy from wind turbines is an essential source of clean energy, and depending on clean energy has increased recently due to climate changes. Therefore, it's necessary to study the factors that affect wind turbines' efficiency while focusing on weathers changes. In this study, the effect of parameters on the efficiency of wind turbines such as (humidity, volumetric flux, drift-flux, void fraction, relative velocity, or drift velocity) has been investigated by utilizing a drift-flux model in a two-phase flow (water and air) and considering that there is a relative velocity between air and water which are known as drift velocity, also, taking into account volumetric fraction. Besides, the hourly weather data has been obtained from the Directorate General of Meteorology in Turkey for Mersin province for the year 2017
Şebekeden bağımsız, güneş ve rüzgar kaynaklı, batarya ve hidrojen depolamalı hibrit enerji sistemlerinin dinamik modellemesi, enerji, ekserji ve seviyelendirilmiş maliyet analizi
Hibrit enerji sistemleri, birden fazla enerji kaynağı ile çalışan enerji sistemlerinden oluşur. Enerji güvenliği ve maliyet, bu sistemlerde dikkate alınması gereken iki önemli unsurdur. Bu doktora tezinde, şebekeden bağımsız, enerji depolamalı hibrit enerji sistemleri, gerçek iklim verileri kullanılarak, geçici rejimde, dinamik olarak modellenmiştir. Elektrik üretiminde rüzgar türbini, dizel jeneratör, fotovoltaik paneller, yakıt hücresi gibi farklı enerji üretim sistemleri çeşitli kombinasyonlar oluşturularak, hibrit olarak modellenmiştir. Ayrıca hidrojen depolama ve batarya gibi farklı enerji depolama alternatifleri de incelenmiştir. Modellenen enerji sistemlerinin yıllık sera gazı salınımları ve seviyelendirilmiş enerji maliyetleri hesaplanmış, en iyi sistem konfigürasyonlarına bu değerler dikkate alınarak karar verilmiştir. Her bir sistem bileşeninin enerji ve ekserji verimleri incelenmiştir. Vaka analizi için seçilen şehirlerden Konya ve İstanbul için rüzgar türbini-FV panel dizisi-yakıt hücresi-elektrolizör ve dizel jeneratör, Trabzon ve Muğla için ise yalnızca FV panel dizisi-yakıt hücresi-elektrolizör ve dizel jeneratörden oluşan hibrit enerji sistemi önerilmiştir. Çalışmanın sonuçları, hibrit enerji sistemlerinin kullanılmasının enerji güvenilirliğini artırdığını ve böylelikle düşük enerji depolama kapasitelerinde bile sistemin yükü minimum atıl enerjiyle, güvenle karşılayabildiğini göstermiştir. Çalışmada ayrıca hidrojen depolama ve batarya depolama alternatifleri, teknik ve ekonomik açıdan karşılaştırılmıştır. Hidrojenin, yüksek kütlesel enerji yoğunluğundan kaynaklı olarak, üretilen enerjiyi daha uzun süreli depolayabildiği ve bu sebeple hidrojen depolamalı sistemlerin yıllık dizel yakıt tüketimleri ve yıllık atıl enerji miktarlarının, batarya depolamalı sistemlere göre daha az olduğu görülmüştür. Küresel enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Yapılan bu çalışma ile hibrit enerji sistemlerinin yüksek verimleri ve düşük yakıt tüketimleri ile hem çevresel hem de ekonomik anlamda önemli faydalar sağlayabileceği vurgulanmıştır.
Klimatik kontrollü treyler içerisindeki hava akışının optimizasyonu
Klimatik kontrollü treyler dondurulmuş ürünlerin taşınmasında sıklıkla kullanılan kara yolu taşıtlarıdır. Genel itibariyle klimatik kontrollü bir treyler taşıyıcı şasi, izolasyonlu kabin ve soğutucu üniteden oluşur. Ürünlerin taşınması sırasında kabin içerisinde yetersiz veya aşırı dereceli bir soğutma yapılması durumunda taşınan ürünlerin kaliteleri ciddi oranda etkilenmektedir. Soğutma performansını etkileyen en önemli faktörler ise hava kanalları ve yükleme koşullarıdır. Bu çalışma kapsamında, treyler içerisindeki hava akışını iyileştirmek amacıyla iki farklı hava kanalı tasarımı yapılmış ve hava kanallarının içi boş kabindeki soğutma performansları hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ile karşılaştırılmıştır. Daha sonra kabin içerisine belirli bir seviyeye kadar yük doldurulmuş ve hava kanalının içi dolu kabindeki performansı standart araç ile karşılaştırılmıştır. Yapılan hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi sonuçlarının karşılaştırılması amacıyla gerçek araç testleri yapılmıştır. Test ve analizler kabin içi sıcaklık +30°C'den -20°C'ye inene kadar devam ettirilmiş ve geçen süreler karşılaştırılmıştır. Çalışma sonunda hava kanallarının kabin içi sıcaklığın homojen şekilde dağılmasına fayda sağladığı ve ortalama sıcaklığın -20 °C'ye düşme süresini ciddi oranda iyileştirdiği görülmüştür.
Alternatif renklerde reflektör içeren otomotiv aydınlatma ürünlerinin farklı alaşımlar kullanılarak PVD kaplama metodu ile aydınlatma regülasyonlarına uygun (ECE) olarak üretilmesi
Otomotiv dış aydınlatma ürünlerini oluşturan alt parçalar estetik görünüm ve yansıtıcılık ihtiyacı gereği PVD yöntemiyle alüminyum ile kaplanmaktadır. PVD kaplama işlemi, sıvı veya katı fazdan atomların veya moleküllerin düşük basınç altında buharlaşması ve buharın substrat üzerinde yoğunlaşmasıdır (Mattox, 1998). Bu çalışmada farklı bakır alaşımlar kullanılarak otomotiv aydınlatma alt parçalarında (reflektör ve bezel vb.) rose-gold renklerin elde edilmesi hedeflenmiştir. PVD kaplama metodu ile bilinen yöntemlerin dışına çıkılarak ilk kez seri şartlarda optik gereksinimler korunarak polimer malzemeye alaşım kaplama yapılmıştır. Yapılan ilk denemeler sonucunda alaşımı oluşturan farklı elementler farklı evaporasyon profilleri göstermiş ve parçalar üzerinde homojenite elde edilemediği gözlemlenmiştir. Uygun homojen film kalınlığının elde edilmesi ve evaporasyon profilinin iyileştirilmesi için CFD simülasyonları ile analizler yürütülmüş ve deneysel uygulamalar ile sonuçlar doğrulanmıştır. Farklı alaşımlar ile kaplanan parçalar ile toplanmış bitmiş ürünlere fotometri ölçümleri yapılarak optik değerler ve renk tonu değerlerinin ECE ve SAE regülasyonuna uygunluğu doğrulanmıştır.
A novel parametric performance analysis of hybrid refrigeration cycles with mechanical and adsorption compression
One of the important technologies that suffer from environmental issues and huge energy consumption is the use of vapor compression cooling cycle (VCC). Therefore, new technologies that use new energy sources should be considered in the cooling industries. One of these new technologies is the adsorption cooling cycle (ACC) which is regarded as one of the most promising methods to overcome the disadvantages of using the VCC systems regardless of ACC low-performance values. Many improvements and progress have recently been applied to increase the effectiveness of the adsorption cooling system. In this study, the (VCC) is combined with the (ACC) to form one cooling system. The difference between the two cooling systems is the compression type. The VCC system uses mechanical compression, while the ACC system utilizes thermal compression. A mathematical code was written and validated to investigate the combined cooling system performance at different operating conditions as the primary goal of this study. In the first part of this study, the performance and energy saving of the proposed combined cooling system were investigated considering the exergy concept using different refrigerants in the VCC unit and silica gel/water pair in the ACC unit. The main goal was to reveal the best refrigerant that provides the highest performance and energy-saving and investigate the relationship between the adsorbent mass and the adsorption cycle time at different VCC evaporator temperatures. In the second part, the coefficient of performance (COP) and the specific cooling power (SCP) of the ACC system were investigated using four different adsorbents at several ACC evaporator and heating temperatures. In the third part, the performance of two different (ACC-VCC) combined cooling system configurations (series and parallel) were evaluated utilizing three different adsorbents in the ACC unit at different ACC evaporator temperatures considering several ambient temperatures and the adsorption cycle durations.
Titreşime dayalı hareket eden çok bacaklı robotik ilerleme mekanizmasının deneysel incelenmesi
Bu çalışmada ilerleme için, ince kıl şeklinde ayakları olan PLA malzemesinden içi boş olarak üretilmiş olan robotun doğal titreşim davranışını kullanan, mikro canlıların suda ve karadaki ilerlemesine benzer bir hareket mekanizması tanıtılmaktadır. Konsol kiriş şeklinde modellenebilen ayaklı robot, güneş paneli yardımıyla mikro titreşim motorunu harekete geçirerek titreşim ile ortaya çıkan yüzme hareketi, analitik hesaplamalar ve deneyler yardımıyla doğrulanmıştır. Basit bir mikro titreşim motoru yardımıyla doğal frekansta titreşime zorlanan kıl şeklinde ayakları olan bir mikro amfibik robot, sıvı içerisinde dalgalanan bir kanat gibi itici bir kuvvet oluşturmakta ve bu yolla kirişin yönelimine bağlı olarak belirlenen yönlerde sıvı içerisinde ilerleme hareketi sağlanmaktadır. Aynı şekilde titreşim ile elastik uzuvlar bir arada kullanılarak karada ilerleme hareketi göstermektedir. Bu sayede yenilikçi ve düşük enerji tüketim değerine sahip bir ilerleme mekanizmasının geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Kirişin doğal frekansına ve ilerleme performansına etki eden kiriş boyu ve açısı gibi tasarım değişkenlerinin etkileri farklı test prototipleri üzerinde deneysel olarak incelenmiştir. Robotun farklı yönlerde ilerlemesi ve kendi ekseni etrafındaki dönme hareketi güneş paneli üzerine bağlı bunan titreşim motoru ile sağlanabilmektedir. Deneysel sonuçlar, önerilen yaklaşımın ve tasarımın uygulanabilirliğini göstermiştir. Çalışmada tanıtılan ilerleme mekanizması, yön kontrolü ve düşük enerji tüketim özellikleri ile mikro amfibik robotik uygulamalarında kullanım potansiyeline sahiptir.
Talaşlı imalatta dik kesme modelinin sonlu elemanlar metoduyla analizi
Bu çalışmada dik kesme işlemi incelenmiştir. Dik kesme işleminde kesme hızı, ilerleme miktarı ve talaş derinliği gibi kesme parametrelerinin kesme kuvveti üzerindeki etkisini deneysel olarak incelemek ve deneylerden elde edilen kesme kuvveti değerlerinin kesici takımda oluşturduğu Von-mises gerilmeleri ile toplam deformasyonu sonlu elemanlar metoduyla analiz etmek amaçlanmıştır. TiALN kaplamalı sert karbür kesici takım kullanılarak AISI 140 malzemeden üretilmiş iş parçasını, kesme işlemi gerçekleştirilmiştir. Kesme deneyleri sırasında talaş derinliği 1 mm'de sabit tutularak; kesme hızı 100 mm/dk, 150 mm/dk, 200 mm/dk ve ilerleme miktarı 0,1 mm/dev., 0,2 mm/dev., 0,3 mm/dev., 0,4 mm/dev., ve 0,5 mm/dev., olacak şekilde değiştirilmiştir. Kesme anında yatay eksende oluşan kesme kuvvetini ölçmek için Kistler 9333-A kuvvet sensörü kullanılmıştır. Ölçülen kuvvet değerleri Kistler-5877B0 yükselteç, veri okuma kartı ve VNC programı kullanılarak bilgisayara Newton olarak aktarılmıştır. Elde edilen kesme kuvveti değerlerinin kesme parametrelerine bağlı olarak değişimi grafikler yardımıyla analiz edilmiştir. Deneylerden elde edilen kesme kuvveti değerleri ANSYS yazılımı ile takımın üzerine etki ettirilerek, takım ucunda oluşan toplam deformasyon ve Von-mises gerilmeleri analiz edilmiştir. Elde edilen veriler sonucunda kesme kuvvetinin toplam deformasyon ve Von-mises gerilmesine etkisi açıklanmıştır. ilave olarak kesme hızı ve ilerleme miktarının da kesici takımda oluşan toplam deformasyon ve Von-mises gerilmesine etkileri analiz edilmiştir.
Konsol kirişin burulma ile eğilme altında mekanik davranışının incelenmesi
Mekanik analiz çalışmaları, tasarlanan parçaların mekanik özelliklerinin daha iyi anlaşılmasını sağlayarak, ilgili parçaların verimliliklerinin artmasını sağlamaktadır. Mekaniğin en önemli konularından biri ise bileşik gerilme altındaki parçaların mekanik davranışlarının anlaşılması ve incelenmesidir. Bileşik gerilmelerin incelenmesi için süperpozisyon yöntemi tercih edilmektedir; fakat süperpozisyon yöntemi bileşik gerilmelerin birbirleri üzerindeki etkilerini göz ardı etmektedir. Bu etkilerin daha iyi anlaşılması için bu çalışmada burulma ile eğilme etkisi altındaki dikdörtgen bir kesitin mekanik davranışı incelenerek, analitik çözüm için temel denklemler oluşturulmuştur. Bileşik gerilmenin birbiri üzerindeki etkilerinin gösterimi için sertlik mekanik özelliği seçilmiştir. Sertlik değeri üzerinde çalışma yapmak için basitleştirilmiş bir eyleyici modeli kullanılmıştır. Bu model, kirişleri tutan bir diskten, kirişlerden ve moment kolundan oluşmaktadır. Eyleyicinin içerisinde bulunan dört konsol kirişin uzunluklarının ve konumlarının değişmesinin sertlik üzerindeki etkilerinin analitik, deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizleri yapılmıştır. Farklı analiz yöntemleri kullanılarak sonuçların tutarlılıklarının karşılaştırılması ve ileriki çalışmalara rehberlik etmesi amaçlanmıştır. Farklı uzunluk değerlerine sahip kirişler üzerinde analizler yapılmıştır. Ayrıca kirişlerin merkeze olan değişik uzaklıkları için sertlik değerleri hesaplanmıştır. Yapılan analizlere göre kirişlerin uzunluklarının artmasıyla sertlik değerinin düştüğü ortaya konulmuştur. Sonuçlara göre kirişlerin konumlarının merkez noktadan uzaklaşması ile sertlik değerlerinin arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Analitik yöntemin, özellikle kısa uzunluklardaki kirişlerin analizlerinde, deneysel sonuçlardan farklı sonuçlar verdiği görülmüştür. Euler-Bernoulli kiriş teorisinin uzun ince kirişlerde daha doğru sonuçlar verdiği fark edilmiştir. Kirişlerin burulma sertliğinin, kirişlerin konumundan etkilenmediği ortaya konulmuştur.
Finite element modelling of hybrid stabilization systems for the bilevel disc degeneration of human lumbar spine
Fusion is a very common treatment for spinal disorders associated with Intervertebral Disc (IVD) degeneration. Dynamic implantation systems have become the preferable solution for Degenerative Disc Disease (DDD) to eliminate the negative effects of fusion prosedure. In this thesis, different commercial Hybrid Stabilization Systems (HSSs) and a new designed HSS named as Mobile-PEEK were analysed and compared to each other for the treatment of bilevel DDD. Finite Element (FE) model of L1-S1 lumbar spine was used in the analyses and Range of Motion (ROM), Intradiscal Pressure (IDP) and von Mises Stress (VMS) in case of intact and implanted spine were calculated as there is no comparison in the literature about the efficiency of these systems. Additionaly, some new combinations of Artifical Disc Replacement (ADR) systems and the dynamic portion of HSSs were analysed to suggest optional treatments of bilevel disc degenerations. Finite Element Analysis (FEA) of the HSSs showed that such systems could be effective for providing some of the natural lumbar spine motion, while reducing the probability for increasing adjacent segment degeneration. Results revealed that the hybrid combination of B-DYN, with a less flexible dynamic portion, and artificial disc showed more mobility than the conventional B-DYN hybrid structure. Additionally, B-DYN+ADR showed no indications for adjacent segment disease and no implant failure. Similarly, Mobile-PEEK may provide valuable indications for future device developments, as it was found to have desirable elastic movement and also low pressure at adjacent segment.
Araç kayar kapı kızağının gerdirerek şekillendirme prosesiyle üretiminin sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak doğrulanması
Günümüzde gelişen teknolojiyle beraber sanal ortamda ürünlerin ve proses tasarımlarının yeterliliğini tespit etmek mümkündür. Bu çalışmada bir araç kayar kapısı elemanı olan kızağın gerdirerek şekillendirme prosesiyle üretiminin sonlu elemanlar metodu kullanarak modellenmesi ve sonuçların fiziksel parça ile doğrulanması üzerine çalışılmıştır. Çalışmanın amacı henüz fiziksel parça üretim aşamasına gelmeden oluşabilecek problemlerin saptanabilmesine yönelik yöntem geliştirilmesidir. Çalışma bir paket sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak gerdirerek şekillendirme işlemiyle kızak üretimi için sonlu elemanlar modeli oluşturulması, simülasyon için girdi verilerin elde edilmesi ve simülasyon sonuçlarının doğrulanması için yöntem geliştirilmesi basamaklarını içermektedir.
The effects of hard turning and deep rolling process on surface integrity and fatigue life of deep groove ball bearings
It is well known that the raceways of ball bearings are often damaged due to the harsh operating conditions. The fatigue life of the bearings is directly related to the surface and sub-surface characteristics of their raceways. Currently, surface integrity of an inner ring raceway is ensured by grinding process in conventional bearing production. In this study, the effects of hard turning and deep rolling processes on surface integrity and fatigue life of inner ring raceway of deep groove ball bearings were investigated. The inner rings of the 6208-type deep groove ball bearings were employed as workparts during the tests. This study consists of two important steps. In the first step, the effects of cutting conditions and tool geometry on cutting forces, surface integrity, noise level of bearings were studied in hard turning of the inner ring raceways (62 HRC). In the second step, the performances of grinding (GR), hard turning (HT) and hard turning+deep rolling (DR) processes applied to raceways of inner rings are compared to each other in terms of surface integrity, noise level and fatigue life. Experimental results in the first step showed that the passive force was significantly affected by the effective rake angle and the magnitude of contact area at the toolworkpiece interface. Another finding of the study also is that minimal surface roughness, roundness error, compressive stresses substantially affecting the fatigue life of bearings are achieved by V-35 insert. Therefore, the bearings with inner rings hard turned by V-35 insert were employed for evaluations in the second step. A remarkable point in second step is that although DR process under excessive pressures produces higher compressive residual stresses in the deeper layers of the work surface, DR bearings have a lower fatigue life than HT and GR bearings. HT bearings present longer fatigue life due to their inner ring raceways having high compressive stresses, low roundness error and surface roughness. Keywords: AISI 52100, hard turning, bearing, residual stresses, fatigue life, deep rolling
Design, prototype manufacturing and performance tests of mobile scale system for small bale machines
ABSTRACT DESIGN, PROTOTYPE MANUFACTURING AND PERFORMANCE TESTS OF MOBILE SCALE SYSTEM FOR SMALL BALE MACHINES ÖZKAN, Burak M.Sc. in Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Sedat BAYSEÇ July 2023 48 pages In this study, mobile weighing system design, prototype manufacturing and performance tests, which can be integrated into small straw balers that ensure regular packaging of wheat straw, especially after harvesting wheat-like agricultural products, were investigated. The mobile weighing system basically has load cells, a weight indicator and a steel construction suitable for the size of small straw bales. Thanks to the instant weighing information that the operator can see on the weight indicator, it is aimed that the products coming out of the small straw baler have similar weights as standard, that the efficiency of the small straw baler is prevented by preventing excessive loads, and that time and financial losses are kept under control at the lowest level. While analyzing the design and steel construction, the small straw balers that are actively used in our country were examined and a design suitable for most of them was realized. Performance tests in the field were examined with prototype manufacturing and related tests were recorded. It has been ensured that the steel construction is as light as possible but has a strong resistance to vibrations and vibrations. 25 weighing tests were carried out. Optimization was made according to the results obtained. Key Words: Small bale machines, Baler, Wheat straw, Mobile weighing system, Loadcell, Weighing indicator.
Vibration analysis of nanobeam in thermal environment
Nanostructures are used widely in nanotechnology and nanodevice in recent years and this thesis paper presents the implementation of perturbation method for the vibration analysis of simple and fixed supported Euler-Bernoulli nanobeams resting on Winkler-Pasternak and nonlinear foundation in thermal environment. Considering the thermal loading, the equations of motion of the Euler-Bernoulli nanobeam are obtained using modified couple stress theory and nonlocal elasticity theory. The effect of thermal loadings on the free vibration of the Euler-Bernoulli nanobeam is presented. Hamilton's principle is employed for obtaining differential equation of motion of nanobeam in cooperation with suitable boundary conditions. An approximate solution of the presented system is developed considering the method of multiple scale, which is one of the perturbation techniques. The effects of temperature, Winkler and Pasternak parameters, nonlinear foundation parameter as well as effects of the simple-simple and clamped-clamped boundary conditions on the vibrations, are determined and presented numerically and graphically.
Evaluation of process parameters of multipoint sheet metal forming
Sheet metal forming is a method that is frequently used to produce 3D parts in several industries, such as automotive and aviation. One of the most popular sheet metal forming techniques is stamping. However, traditional forming methods created for mass production are inflexible and expensive. For this reason, it makes them economically unsuitable for small-batch and prototype production. Flexible forming techniques, such as multi-point forming (MPF), which have recently been developed, are more suitable for small-batch and prototype manufacturing. Traditional solid stamping equipment could be replaced by a set of discrete dies containing pin boxes. The damage factor, effective stress distribution, and required forming loads of aluminium 1100 parts with a thickness of 0.5 mm were examined in this study using relative fixation and active punch adjustment methods. Finite element simulations were carried out using 10 mm, 12 mm, and 14 mm diameter pins for V-shaped (F1), wavy-shaped (F2), and 3D free-form surface (F3) components. Furthermore, experiments of relative fixation for the 12 mm diameter pin were performed, and the simulations were compared with the forming loads and the thinning contact points of the pin and formed sheet metal sections. In conclusion, it was discovered that the MPF process is significantly affected by pin diameter. Higher stresses and sheet metal tearing were caused by larger diameter pins. Also, it was seen that the active punch adjustment method is better than the relative fixation method for all shapes.
Performance analysis of an Organic Rankine Cycle depending on heat exchanger components optimization
This study focuses on optimizing and analyzing the performance of an Organic Rankine Cycle (ORC) which includes four heat exchanger units: a preheater, evaporator, superheater, and condenser. The preheater, evaporator, and superheater are finned tube heat exchanger types, selected for their superior performance in light of the low heat transfer coefficient of air. On the other hand, the condenser is a horizontal shell and tube type, chosen for its simple structure and high efficiency. The study aims to develop a comprehensive design and optimization methodology for each heat transfer component to achieve the perfect design with the minimum surface area while keeping the pressure drop below 0.2 bar, as there is a trade-off between these parameters. Firstly, thermodynamic calculations based on ideal cases (neglecting pressure drop across the heat exchangers) were carried out for six different fluids: R245fa, R123, R600, R236fa, R142b, and R600a. These fluids were selected for their preferable properties and all calculations were performed under the same working conditions for all selected refrigerants. Based on the information collected from these calculations, 1244 distinct designs for all heating units were reached. An optimum design was selected for each heat exchanger component by applying step-by-step design and optimization methods, balancing between minimal surface area and low pressure drop. Finally, performance analysis of the ORC based on these designs was performed to test how these designs affect the overall performance of the ORC. The study aimed to conform with the expected results of low equipment cost and high ORC performance compared to the ideal case, which was found to be more than 98% for all selected fluids.
Waste potential and recycling of photovoltaic panels at the end of their economic life, a case study on recycling with the global situation
With the increasing use of photovoltaic (PV) panels, there is a growing concern about the waste they produce at the end of their life. In parallel with the production rates of PV panels, which have an average lifespan of 25-30 years, the potential increase in PV waste in the recent years is also a cause for concern. Projections indicate, global PV waste could reach 60-78 Mt by 2050. Meeting this challenge requires expertise in PV panel structures and waste management strategies. This study aims to make a comprehensive assessment of PV panel waste and the critical role of recycling in reducing environmental impacts, with pros/cons. Waste projections for PV panels on a global scale and specifically in Turkiye are thoroughly analyzed, providing critical insights into the future challenges and opportunities in handling PV waste. Therefore, a detailed case study focusing on the Karapinar Solar Power Plant is conducted in this study, projecting the waste generation and management aspects until 2050. As a result, it has been calculated that 15,662 x 10⁶ kg-CO₂ emissions in 2040 and 53,303 x 10⁶ kg-CO₂ emissions in 2050 will be prevented through recycling.
Investigation of thermal performance of a ground coupled carbonated soft drink cooling system with an underground thermal energy storage tank
This study investigates the thermal performance of a ground coupled carbonated soft drink cooling system with an underground thermal energy storage tank. The system is composed of three main components: a chiller unit, a thermal energy storage (TES) tank, and a syrup room to be cooled. An analytical model was developed to determine the thermal performance parameters of the system using Duhamel's superposition and dimensionless variables to solve the transient heat transfer problem around the TES tank. The analytical model includes energy expressions for the main components as well as a solution to the heat transfer problem surrounding the TES tank. The hourly temperature variation of water in the TES tank and other performance parameters, such as Coefficient of Performance (COP), are calculated. To do this, a simulation model was developed using MATLAB software. The study investigated the effect of various system parameters such as the size of the underground thermal energy storage tank, soil type, and Carnot factor on the thermal performance of the system. The findings reveal that granite is the most efficient type of soil for the cooling process and that COP increases with increasing Carnot Factor and tank size. The results indicate that the ground coupled carbonated soft drink cooling system with an underground thermal energy storage tank is a feasible and energy-efficient solution for providing cooling for carbonated soft drinks. The system has the potential to reduce energy consumption and greenhouse gas emissions associated with traditional cooling systems.
SiC nanopartikül ilaveli asitli çinko kaplama banyolarında yapılan kaplamaların malzemenin korozyon direnci ve mekanik özelliklerine etkisinin araştırılması
Metal kaplama yöntemleri, malzemelere hem mekanik özelliklerin iyileşmesinisağlamak hem de korozyon nedeniyle malzeme kaybının önlemesi amacıylauygulanmaktadır. Parçadan beklenen özellikler ve kullanım yerine göre nikel kaplama,krom kaplama, çinko kaplama, kalay kaplama, bakır kaplama, soy metal kaplama ve Ni-Co, Ni-W vb. alaşım kaplama yöntemlerinden en uygun olanı seçilir.Çinkonun elektrokimyasal özelliği ve ekonomik olması çinko kaplamaların, çeliğinkorozyona karşı korunmasındaki kullanımını yaygınlaştırmıştır.Son yıllarda metallerin aşınma dayanımı, yüksek sıcaklık dayanımı ve korozyon direncigibi özelliklerini geliştirmek için kompozit kaplamalar yapılmaktadır. Kompozitkaplama yöntemlerinden biri olan elektrolitik kompozit kaplama, mikron veya nanoboyutlardaki partiküllerin bir kaplama çözeltisine ilave edilip, partiküllerin katottaalaşım ya da metal matris ile birlikte çöktürülmesi esasına dayanmaktadır.2000'li yıllardan bu yana yapılan elektrolitik kompozit kaplama çalışmalarında,nanopartikül ilaveli nikel kaplama banyolarında yapılan kaplamalar ile malzemeninkorozyon direncinin iyileştiği, çinko kaplama banyosuna TiO2 ve silika nanopartikülilavesinin ise kaplamanın korozyon direncini önemli oranda artırdığı sonucunaulaşılmıştır. Yapılan literatür çalışmalarında endüstride yaygın olarak kullanılan çinko kaplama banyosuna SiC nanopartikül ilavesinin korozyon direncine etkisine ilişkinherhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır.Çalışmada, asitli çinko banyolarına SiC nanopartikül ilavesinin korozyon direncineetkisi araştırılmış ve bu kapsamda elektrolitik kaplama işlemi, proses adımları, banyoiçerikleri açıklanmış ve standart asitli çinko kaplama banyosunda SiC partikülleriilavesiyle kaplanmış numunelerin korozyon direnci ile akım, süre, sıcaklık gibiparametrelerin korozyon direncine etkisi irdelenmiştir. Ayrıca, değişik organiklerinasitli çinko kaplama banyosuna ilavesi ile kaplanmış numunelerin korozyon direncinindeğişimi saptanmaya çalışılmıştır. Kaplamaların korozyon direnci, korozyon direncininbelirlenmesinde yaygın kullanılan tuz püskürtme testi ile gözlenmiştir. Kaplanmışnumunelerin korozyon öncesi ve sonrası makroyapı resimleri çekilmiş, yüzeyyapılarındaki değişiklikler açıklanmaya çalışılmıştır.
Doğrusal matris eşitsizlikleri tabanlı Hsonsuz denetleyici ile yapısal sistemlerin titreşimlerinin aktif kontrolü
Bu Yüksek Lisans Tezinde, depremler tarafından tetiklenen altı serbestlik dereceli bir yapının aktif titreşim kontrolünü ele almaktadır. Aktif titreşim kontrolü probleminin çözümü için arzu edilen zaman ve frekans cevaplarının elde edilmesinde doğrusal matris eşitsizlikleri (DME) tabanlı çıkış-geri beslemeli dinamik H? denetleyici ve durum-geri beslemeli H? denetleyici tasarlanmıştır. El-Centro, Kobe ve Kocaeli depremlerinin zaman alanındaki yer hareketleri modellenen yapıya bozucu girişler olarak uygulanmıştır. Çalışmanın sonunda, kat yerdeğiştirme ve ivmelerinin zaman cevapları; tüm katların tepeden tepeye yerdeğiştirme ve ivmelerinin zaman cevapları; denetleyici kuvvetinin değişimi ve frekans cevapları kontrol edilen ve kontrol edilmeyen durumlar için sunulmuştur ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Tasarlanan iki çeşit kontrolcü yapısının performansı, El-Centro, Kobe ve Kocaeli depremlerinin yer hareketleri kullanılarak çeşitli yüklemeler ve bozucu girişler için gösterilmektedir.
Yürek mekanizmalarında aşınma ve elastohidrodinamik yağlama
Dinamik sistemler için ömür tahmini tasarımcılar açısından teknik ve ekonomik sebeplerden dolayı oldukça önemlidir. Eş çalışan yüzeylerin aşınması da ürün ömrünü etkileyen kritik bir faktördür. Aşınmanın kendisi kesinlikle sıradan bir olay olmasına rağmen aşınma teorisi ve mekanizması sistemin malzeme özelliklerini, çalışma şartlarını (yük, hız, v.s.), değme geometrisini, yüzey pürüzlüğünü ve çevresel faktörleri (yağlama, sıcaklık, v.s.) kapsayan çok kompleks bir olgudur. Ancak bu kadar çok bileşeni bir matematik model üzerinde ele almak mümkün değildir. Literatürde, yürek yüzeyinde sadece yay kuvvetinin sebep olduğu aşınmayı modelleme çalışmaları mevcuttur.Bu çalışmada, yürek mekanizmasını etkileyen yay ve izleyicinin ivmelenmesinden doğan atalet kuvvetleri de göz önüne alınarak bir matematik modelleme çalışması yapılmıştır.Archard'ın aşınma denklemi mevcut duruma adapte edilmiş ve kuru şartlarda aşınma derinliğini kuvvet ve zaman değişkenine bağlı olarak verebilen bir matematik model kurulmuştur. Aynı mevcut şartlar için deneysel çalışmalar PTFE malzemeye sahip yürek profili için yapılmış ve aşınan yürek profilinin farklı açılarındaki aşınma derinliği CMM yardımıyla belirlenmiştir. Deneysel olarak belirlenen sonuçlar matematik modelin ortaya koyduğu teorik verilerle karşılaştırılmış ve modelin güvenilir olduğu görülmüştür.Aynı çalışmalar pirinç malzemeden imal edilen yürek profili için de uygulanmış ve güvenilir bir model olduğu burada da görülmüştür. Daha sonra aynı çalışmanın yağlı şartlarda yapılması durumunda ortaya çıkacak olan elastohidrodinamik yağlama durumuna göre kuvvet bileşenin film kalınlığı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Muhtelif elastohidrodinamik rejimler için elde edilmiş olan film kalınlığı bağıntıları incelenmiş, bu bağıntılardaki sabit kuvvet varsayımı yerine bu çalışmadaki değişken kuvvet göz önüne alınarak film kalınlıkları tahmin edilmeye çalışılmıştır.Bu tez çalışmasındaki yaklaşım bir yüreğin kullanım ömrü boyunca ortaya çıkabilecek aşınma derinliğini önceden tahmin etme özelliğine sahiptir.
Comparison of performance parameters of a building heating system including heat pump and underground energy storage tank assisted with and without solar energy
Underground storage tanks are used to efficiently store thermal energy for domestic and commercial heating systems. This study compares two systems; The first consists of an underground storage tank, a heat pump, and a building to be heated. The second system consists of the same components with adding solar collectors (SC). An analytical model of each system is developed to find the performance parameters of the heating systems. The Coefficient of Performance (COP), the temperature of water in the storage tank, and useful solar energy are part of the main performance parameters. A MATLAB program based on the analytical model is prepared for computing all performance parameters of the heating systems. In the fifth year of operation, the results showed adding the SC led to increasing the temperature of water in the tank by at least 10.2 ℃; it also showed an increase in the value of COP around 1.8. These results were obtained for a tank volume of 400 m3 , a Carnot efficiency of 40%, and a house in Gaziantep.
Alüminyum alaşımlarının sürekli dökümünde kullanılan hidrojen gazı giderme sistemi parametrelerinin optimizasyonu
Alüminyum ve alaşımlarının sürekli dökümü sırasında en çok rastlanan problemlerden biri rutubet ile sıvı metalin reaksiyonu sonucu yüzeyde oksit oluşması ve açığa çıkan hidrojenin sıvı metalde çözülmesi olarak gösterilmiştir. Hidrojenin sıvı metaldeki çözünürlüğü yüksek iken azalan sıcaklık ile çözünürlüğü azalmaktadır. Bu nedenle katılaşma sırasında hidrojenin çözeltiden ayrılarak poroziteyi oluşturduğuna inanılmaktadır. Bu doğrultuda döküm öncesinde sıvı metale gaz giderme işlemi uygulanır ve sıvı metalin çözünmüş hidrojen içeriği azaltılmaya çalışılır. Böylelikle porozitenin de azalması beklenir.Hidrojen, alüminyum ve alüminyum alaşımlarının içerisinde yüksek çözünürlüğü olan tek gazdır. Çözünürlük sıcaklıkla ve basıncın kara kökü ile doğru oranlıdır. Hidrojen sıvı metal içerisine çok çeşitli yollardan girebilir. Çok küçük bir kısmı atmosferde serbest halde bulunan hidrojenden, büyük bir çoğunluğu ise su buharının sıvı metal yüzeyinde parçalanması sonucunda açığa çıkan hidrojenden, sıvı metale ilave edilen her türlü katkı maddesinde (şarj) bulunan nemden, potadan ya da kullanılan diğer araçlardan girebilir. Eğer metal akışı ya da karıştırılması (özellikle SNIF sistemi içerisinde) çalkantılı /dalgalı bir şekilde yapılırsa, bu çalkantılardan dolayı sıvı metal içerisine hapsedilen hava hidrojenin oluşmasına sebep olacaktır.Oldukça reaktif olan ve sıvı metal tarafından hızlı bir şekilde absorbe edilen atomik hidrojen su buharının sıvı alüminyum ile tepkimesinden ortaya çıkar. Sıvı alüminyum içerisine giren hidrojen uygun yöntemler kullanılarak uzaklaştırılabilir. Bu çalışmada hedef gaz giderme işleminin en etkili biçimde yapıldığı gaz debisi-motor devir hızı kombinasyonunu 1050 ve 3003 alaşımları için tespit etmektir. Bunun için dokuz ayrı gaz debisi-motor devir hızlarında çalıştırılan SNIF sistemi, SNIF sonrası sıvı metalin içerisindeki hidrojen miktarları ölçülerek test edilmiş ve maliyet ve ürün kalitesinde optimizasyon sağlanmıştır.
Makina konstrüksiyonunda imalat ve tasarımın eş zamanlı uygulamasının incelenmesi
Günümüzde, tasarım ve üretim süreçlerinin birleştirilmesi için çeşitli yöntem ve prosedürler geliştirilmekte ve eşzamanlı mühendislik uygulamalarından yararlanılmaktadır. Bu çalışmada da eş zamanlı mühendisliğin önemi, uygulama alanları ve diğer yöntemlerden farkları üzerinde durulmuş ve örnek bir çalışma yapılarak sonuçlar verilmiştir.Bu çalışmanın birinci bölümünde ürün geliştirme yöntemleri, eş zamanlı mühendislik kavramı, eş zamanlı ile geleneksel (sıralı) mühendisliğin hedefleri ve yalın üretim ile ilişkilendirilmesinden bahsedilmektedir. İkinci bölümde eş zamanlı mühendislikte tasarım yöntemlerinden biri olan Montaja Uygun Tasarım (MUT) yönteminin genel yapısı, avantajları ve dezavantajlarıyla açıklanmış, uygulama tipleri ayrıntılı bir şekilde açıklanmış ve örnekler verilmiştir. Üçüncü bölümde otomotiv yan sanayinin önemli bir kolu olan harness (kablo ağı) üretim fabrikalarının palet kapatma sistemlerinde kullanılan üst kapak gruplarında Boothroyd&Dewhurst MUT yöntemi ve Hitachi Montaj Edilebilirlik Değerlendirme Yöntemi dikkate alınıp 3 boyutlu bilgisayar destekli tasarım (BDT) programı olan CATIA V5 R18 yazılımı kullanılarak çeşitli tasarım yenileme uygulamaları ve karşılaştırmalarına yer verilmiştir. Dördüncü ve son bölümde de uygulamalardan elde edilen sonuçlar verilmiş, MUT yönteminin ortaya koyduğu tasarım kriterlerinin geçerliliği tartışılmış ve bu yöntemi kullanmanın ürün tasarım sürecine yaptığı pozitif etkilerden bahsedilmiştir.
Deniz üstü rüzgar enerji santrallarının teknik ve ekonomik analizi
Enerji ihtiyacının her sene arttığı dünyamızda bu ihtiyaç yüzyıllar boyunca fosil yakıt kaynakları ile karşılanmış fakat bu yakıtların yarattığı çevre sorunları ve fosil yakıtların dünya genelindeki rezervlerinin azaldığı ancak birkaç on yıldır yetkili çevrelerin dikkatini çekmiştir. Ülkelerin çevre kirliliğini önleme, enerjide sürdürülebilirlik sağlama ve yakıt bakımından dışa bağlılığını azaltma amacıyla son on yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgilerini arttırdıkları bilinmektedir. Nispeten fakir ülkelerde fayda/maliyet oranının yüksek olması sebebiyle henüz fosil yakıtların egemenliği sorgulanmazken özellikle Avrupa ülkelerinde ve Amerika'da çeşitli yenilenebilir enerji kaynakları üzerine araştırmalar ve yatırımlar artarak devam etmektedir.Yenilenebilir enerji kaynaklarının dünya genelindeki potansiyeli ve günümüz teknolojisi ile bu potansiyelden yararlanma olanağı göz önüne alındığında rüzgar enerjisi ön plana çıkmaktadır. Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla büyük ölçekte kullanılabilirliği daha yüksek olan rüzgar enerjisi çoğu gelişmiş ülkenin enerji planında önemli yer edinmiştir; öyle ki İngiltere, Almanya ve bazı İskandinav ülkeleri birkaç on yıl içerisinde enerji üretimlerinin %20'ye varan kısımlarını rüzgar enerjisinden elde etmeyi planlamaktadırlar.Rüzgar enerjisinin temelleri yel değirmeni benzeri kara üzerinde kurulan türbinlerle atılmasına ve günümüzde de kurulu rüzgar enerjisi kapasitesinin çok büyük bir bölümü kara üzerinde olmasına rağmen, türbinlerin deniz üzerinde kurulmasının da teknik ve çevresel avantajları vardır. Bu avantajların değerlendirilmesi sonucunda özellikle Baltık Denizi'nde son on yıl içerisinde oldukça büyük yatırımlar yapılmıştır. Bu çalışmada deniz üzerinde kurulan rüzgar enerjisi türbinlerinin teknik, çevresel ve ekonomik yönlerden incelemesi yapılacak ve hangi durumlarda kurulumlarının mantıklı olacağı konusunda fikir yürütülecektir.
Karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozit malzeme üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Nanotechnology studies have become widespread and important in terms of contribution in multidisciplinary research areas in recent years. Carbon nanotubes have been known as the strongest and stiffest materials discovered in terms of strength and elastic modulus, respectively. For that reason, the usage of carbon nanotubes as reinforcements in composites has become vital.Until today, great deals of carbon nanotube reinforced polymer matrix composite fabrication studies were carried out. However, very few studies are performed in carbon nanotube reinforced metal matrix composite fabrication area because of the difficulties such as wetting of carbon nanotubes. Carbon nanotube reinforced aluminum composite studies started at the end of 90?s. Above all, most of the studies were related to powder metallurgy techniques, which require expensive tooling and much production time. Consequently, there is still an important deficiency in casting of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites.The aim of this study is to fabricate carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites by using an economic fabrication technique different than the studies in the literature. In this regard, carbon nanotube reinforced aluminum matrix composite fabrication is successfully carried out by vacuum assisted infiltration method with the use of carbon nanotube containing preform as reinforcement. In addition, two different types of preforms are used in this study to investigate the enhancement of dispersion with the addition of aluminum powder into the preform. First of all, strengthening effect of carbon nanotubes in compressive loads are investigated for fabricated composites and compared with the calculated prediction model results. The trend in compressive strength results is also supported with microhardness measurements. Furthermore, phase analysis and microstructures of fabricated composites are investigated and success of the method reported.As a result, a new and economic fabrication process for the fabrication of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composite materials is performed. Overall, the reinforcement of 6063 aluminum matrix composite with carbon nanotube reinforcement increased yield and compressive strength of the composites in direct proportion to nanotube ratio. This can be explained with various strengthening mechanism models.
Numerical investigation of the single phase forced convection heat transfer characteristics of nanofluids flowing in enhanced tubes
Forced convection flows of nano ? uids containing of water with TiO2 nanoparticles in smooth and micro-fin tubes with constant wall temperature are studied numerically in this paper. A single-phase numerical model having two-dimensional equations is solved with either constant heat flux or temperature dependent properties to determine the hydrodynamics and thermal behaviors of the nano ? uid flow by means of a CFD program for the water flow in a smooth tube and several micro-fin tubes having various helix angles (0o,18o). An intensive literature review on the determination of the physical properties (k, µ, ?, Cp) of nanofluids is given in the paper. Artificial neural network (ANN) method is used to determine the most agreeable physical properties of TiO2 nanofluid among correlations. After obtaining the best combination of physical properties of TiO2 nanofluid from ANN analyses, the numerical model is validated by means of a CFD program using the experimental smooth tube data as a case study and it is also solved in the CFD program for several micro-fin tubes as a simulation study. Temperature and velocity distributions are shown in the paper. Besides this, the values of experimental and numerical are compared with each other in terms of friction factors, shear stresses, convective heat transfer coefficients and pressure drops. Moreover, the effect of the presence of micro-fins in the inner surface of the test tube on the heat transfer characteristics is investigated in detail.
Yenilenebilir enerji kaynaklı duvardan ısıtma ve soğutma sisteminin teorik ve deneysel incelenmesi
Günümüzün en önemli ve üzerinde en çok tartışılan problemlerinden biri enerji kaynakları ve bunların kullanım süreçleridir. Gelecek için, enerji kaynaklarının sürdürülebilirliğinin sağlanması bir yana enerji üretimi sürecinde çevresel kaynakların minumum miktarda kullanılması ve çevreye verilen zararın en aza indirgenmesi hedeflenmektedir.Sistemlerin çevresel etkilerini doğru gözlemleyebilmek eksergo çevresel analiz ile mümkün olmaktadır. Eksergo çevresel analiz, ilgili sistemin üretim sürecini, işletme sürecini ve ömrünü doldurduktan sonra tasviye sürecini bir bütün olarak inceler. Bu bağlamda süreçlere ait enerji, ekserji ve ekonomik değerleri kullanır. Çevreye verilen zararın azaltılması hususunda konvansiyonel sistemlerin yenilenebilir enerji sistemleri ile değiştirilmesi gündemdedir. Bu süreçte alternatif sistemlerin karşılaştırılması için enerji, ekserji, eksergo ekonomik ve eksergo çevresel analizlerin bir bütün olarak yapılması gereklidir.Bu çalışmada Termodinamiğin 1. ve 2. Yasaları ile SPECO ve Eko-indikator 99 metodları kullanılarak YTÜ Davutpaşa Yerleşkesinde bulunan Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi'nde kullanılan Toprak Kaynaklı Isı Pompası ve Duvardan Isıtma Soğutma Sistemine ait enerji, ekserji, eksergo ekonomik ve çevresel analizler yapılmıştır. Bu süreçte sisteme ve parçalarına ait akım şemaları ve modeller ısıtma ve soğutma süreçleri için ayrı, ayrı oluşturularak Şekil ve çizelgeler halinde verilmiştir.Isıtma süreci için yapılan analizler sonucunda; ısıtma sürecinde enerji analizine göre %74.1, ekserji analizine göre %58.3 verimle çalışan kompresör'ün en verimsiz çalışan eleman olduğu, 0.714 kW ile en yüksek ekserji yıkımı, 0.757 ?/h ile en yüksek bir değere getirilmiş maliyet, 1.316 ?/h ile en yüksek ekserji maliyeti 0.044 mPts/s ile en yüksek parça bazlı çevresel etki ve 0.108 mPts/s ile en yüksek ekserji bazlı çevresel etki değerine sahip olduğu saptanmıştır. Soğutma sürecinde kompresör için aynı değerler sırasıyla %60.6, %40, 0.640 kW, 0.684 ?/h, 1.217 ?/h, 0.040 mPts/s ve 0.103 mPts/s olarak gerçekleşmektedir. Bu nedenle iyileştirmelere kompresörden başlamak gereklidir.Genel olarak sistem elemanlarında literatürdeki tipik değerlere göre düşük eksergo ekonomik ve çevresel faktör değeri görülmekte olup ekserji kaybınının azaltılarak ekserji maliyetinin düşürülmesi gerekmektedir. Sistem, yakıt tüketimi, bir değere getirilmiş enerji maliyeti, bir değere getirilmiş maliyet ve enerji tüketimine bağlı çevresel etki puanları açısından 6 adet farklı sistemle karşılaştırılmış olup sistemlerin bileşenleri ve maliyetleri Çizelgelerde verilmiştir. Buna göre, tez konusu olan sistememiz enerji maliyeti ve toplam maliyet bakımından karşılaştırılan sistemler içinde en ekonomiği olup, elektrik tüketen sistemler arasında ise en çevre dostu olanıdır.
Termik santral park sahasındaki kömürlerin santral üretimini maksimum yapacak biçimde kazanlara taşınmasının analizi
Termik santrallerde, kömürden maksimum verimin alınabilmesi için harmanlama işlemleri ve kazana ulaştırılmasında kullanılan bant yolları çok önemlidir. Termik santrallerde konveyör bantlarının, kırıcı ve değirmenlerin doğru seçiminin yanı sıra harmanlama projeleri ve kazanın harmanlanan kömür değerlerine uygun olarak inşa edilmesi de çok önemlidir.Yapılan çalışmada örnek olarak Orhaneli Termik Santrali bant yolları ve kömürün kazan girmeden önce uygulanan kömür hazırlama prosesleri incelenmiştir. Termik santralin konveyör bantları, kırıcıları, bunker ve değirmenleri incelenmiştir. Daha sonra santralin günlük yakıt ihtiyacı hesaplanmıştır. Bant yollarının ve santral park sahasının üzerinin kapatılması maliyetleri 5.850.000 dolar olarak bulunmuştur. Park sahasının üzerinin kapatılması, kömürlerin nem oranını %10 azaltması durumunda sağlanacak tasarruf 178.000.000 dolar olarak hesaplanmıştır. Nem oranı % 10 oranında azaldığında uygulamanın kendi maliyetini yaklaşık 1 yılda amorte ettiği görülmüştür. Nem oranı % 2 oranında azalsa bile bu uygulamanın kendisini yaklaşık 5 yılda amorte ettiği görülmüştür. Dolayısıyla kapama çalışmalarının gerekliliği ortaya konmuştur.
Örnek bir taşıt için havalı süspansiyon sistemi tasarımı
Karayolu taşıtlarında kullanılan süspansiyon sistemleri, genel olarak aynı sistem tabanlı olsalar bile, gün geçtikçe gelişme göstermektedir. Havalı süspansiyon sistemi yıllardır özellikle ticari taşıtlarda ve otobüslerde yükten bağımsız olarak taşıt yüksekliğini muhafaza etmek ve taşıt konfor özelliklerini arttırmak amacıyla kullanılmaktadır.Havalı yay modeli, klasik yaylardan farklı olarak çalışma esnasında körük içerisinde bulunan havanın termal değişimi ve esnek malzeme yapısından dolayı geometriksel değişim göstermesi bakımından termal proses ve geometrik değişim olmak üzere genel manada iki konu ele alınarak oluşturulmuştur. Bu çalışmada, oluşturulan havalı yay modelinin bir binek taşıt sürüş dinamiği modeline adapte edilerek taşıtın farklı koşullarda göstermiş olduğu performans incelenmiştir. Bu tezde, havalı süspansiyonun konfor etkileri haricinde, ayrıntılı olarak, oluşturulan havalı süspansiyon modeli, klasik model ile arasındaki farkları ortaya koymak ve sürüş dinamiği etkilerini gözlemlemek amacıyla farklı tasarım yüksekliklerinde analiz edilmiştir.
Lomber omurgada ani dönme merkezi ve değişiminin biyomekanik etkileri
Bel ağrısı, soğuk algınlığından sonra en sık karşılaşılan rahatsızlıktır ve dünya nüfusunun %80'inin hayatlarının belirli bir döneminde bel ağrısından şikayetçi olduğu belirlenmiştir. Sağlık açısından öneminin yanı sıra, bel ağrısının iş gücü ve ekonomik açıdan etkisi yadsınamaz büyüklükte kayıplara yol açmaktadır. Bu nedenle, omurganın kompleks hareketinin ve çeşitli bozukluklarla ortaya çıkacak değişimlerinin anlaşılması cerrahi ve önleyici tedavi için büyük önem taşımaktadır.Ani dönme merkezi, omurga hareketinin kalitesini belirleyen en önemli karakteristiklerden biridir. Ani dönme merkezinin spinal rahatsızlıkların teşhisi için kullanılması çok uzun süredir araştırmacılar tarafından incelense de disk dejenerasyonu ve ligaman hasarı sonrası ani dönme merkezindeki değişimleri inceleyen ayrıntılı çalışmalar literatürde mevcut bulunmamaktadır.Bu çalışmada, L4-5 omurga ünitesinin sonlu elemanlar modeli, bilgisayarlı tomografi görüntülerinden tersine modelleme yapılarak kurulmuştur. Çeşitli spinal yapıların malzeme özellikleri literatürden alınmıştır. Omurga ünitesinin hareket miktarı sonuçları önceki çalışmalarla karşılaştırılarak model doğrulanmıştır. Kurulan modelin disk yüksekliği ve malzeme özellikleri değiştirilerek hafif ve orta seviye disk dejenerasyonu simule edilmiştir. Simule edilen disk dejenerasyonu sonucu ani dönme merkezinin, hareket miktarının, faset yükleri ve maksimum anulus gerilmelerinin değişimi incelenmiştir. Bir sonraki aşamada ligamanlar sırayla modelden çıkarılarak, ligaman hasarı simule edilmiş ve bu hasar sonucu ani dönme merkezinin, hareket miktarının, faset yükleri ve maksimum anulus gerilmelerinin değişimi incelenmiştir. Bu incelemelerin sonuçları literatürde bulunan benzer çalışmalarla birlikte değerlendirilerek tartışılmıştır.Çalışmanın sonucunda, diğer etkilerden izole bir şekilde simule edilen hafif ve orta seviye disk dejenerasyonunun, ani dönme merkezi üzerindeki etkisinin kısıtlı olduğu görülmüştür. Bu da göstermektedir ki spinal hareketteki değişiklikler ancak dejenerasyon prosesinin belirli bir aşamasından sonra klinik olarak teşhis edilebilir duruma gelebilir. Bir sonraki aşamadaki gerçekleştirilen inceleme sonucunda, omurga hareketinin niteliğindeki değişim (ani dönme merkezi) ile niceliğindeki değişimin (hareket miktarı) tespiti ve birlikte değerlendirilmesinin; ünitedeki hasarın tipi, ligamanların durumu ve ünitenin yük transferi hakkında daha doğru bilgilerin tespiti açısından önemli olabileceği görülmüştür.
Araldite 2015 epoksi yapıştırıcı mod I kırılma tokluk değerinin deney ve sonlu elemanlar metodu ile belirlenmesi
Bu çalışmada, Çift Ankastre Kiriş (ÇAK) deneyi ve sonlu elemanlar analizi ile yapıştırıcının Mod I Kırılma tokluk değeri ve Enerji serbest kalma oranı hesaplanmıştır. Deneyden, yük-deplasman ve çatlak uzunluk değerleri belirlenmiştir. Bu değerler kullanılarak Geliştirilmiş Kiriş Teorisi (Modified Beam Theory) ve Komplians Kalibrasyon yöntemi ile Mod I Enerji serbest kalma oranı hesaplanmıştır. Mod I Enerji serbest kalma oranı kullanılarak Araldite 2015 epoksi yapıştırıcı için kırılma tokluk değeri hesaplanmıştır. Ayrıca, deneyden elde edilen veriler kullanılarak, sonlu eleman analizi yapılmıştır.Deney ve sonlu elemanlar analizinden elde edilen kırılma tokluk değerleri literatür değerleri ile karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: Mod I Kırılma Tokluğu, Epoksi yapıştırıcı, Kırılma Mekaniği
Magnezyum alaşımlarının basınçlı dökümünde kullanılan makinelerin tasarım esaslarının incelenmesi
Magnezyum konstrüksiyon metalleri arasında en hafif olan malzemedir. Özellikle otomotiv endüstrisinde yoğun metallerin yerine kullanılmaktadır, günümüzde sadece çelik, dökme demir, bakır yerine değil alüminyum yerine de tercih edilmeye başlanmıştır.Soğuk kamaralı basınçlı döküm yönteminde işlem çevrimini basitçe bölümlere ayırmak gerekirse; 1) Enjeksiyon silindirinin doldurulması, 2) pistonun (1. Fazdaki) yavaş hareketi, 3) Yolluk sisteminin doldurulması, 4) Kalıbın doldurulması, 5) Katılaşma prosesi olarak sınıflandırılabilir. Bütün bir basma çevriminde en çok gereken iki parametre; basınç ve hızdaki değişimlerdir. Bu yüzden çoğu sistem bu iki değişkeni anahtar parametreler olarak, üretim kontrolünü sağlama amacıyla kayıt altında tutmaktadır.Basınçlı döküm yöntemiyle magnezyum alaşımlarından imal edilen parça sayısı gün geçtikçe artmaktadır ve ileriki yıllarda bu artışın sürmesi öngörülmektedir. Bu nedenle araştırma ve ürün geliştirme çalışmaları devam etmektedir.Bu çalışmada, magnezyum alaşımları ile parça imal edebilmek için kullanılacak 1 MN (100 ton) kilitleme kuvvetine sahip, yatay enjeksiyonlu soğuk kamara tipi basınçlı döküm makinesinin tasarım esasları araştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: Magnezyum Alaşımları, Basınçlı Döküm, Tasarım Esasları
Rüzgar türbini kanadının optimal tasarımı
Enerji bugün dünya en önemli sorunlarından biri haline gelmiştir. Tükenmekte olan fosil enerji kaynakları nedeniyle dünya yeni enerji kaynakları arayışı içindedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgar eski zamanlarda sulamada, un değirmenlerinde kullanılmaktaydı. Teknolojinin ilerlemesi ile birlikte rüzgar enerjisinden elektrik üretilmeye başlanmıştır.Bu çalışmada ilk olarak rüzgar enerjisi tanıtılmış, sonrasında ise rüzgar türbini çeşitleri tanıtılmıştır. Rüzgar ile kanat ilişkisi incelenmiştir. Rüzgar gücünden maksimum faydalanmak için kanat profili büyük önem arz etmektedir. Özellikte kanat tasarımı üzerinde durulmuş ve tasarımı etkileyen faktörler açıklanmıştır.Mühendislik tasarım endüstrisinin daha hızlı ve daha kullanışlı topoloji optimizasyonu yöntemine ihtiyaç duyduğu günümüzde boyut, şekil ve topoloji optimizasyonu için evrimsel yapı optimizasyonu, basit ve etkili bir yöntem sunmaktadır. Geniş kullanım alanları, ESO'nun kullanılabilirliğini ve çok yönlülüğünü ortaya koymaktadır. ESO, yapı tasarımlarını geliştirme ve en uygun hale getirme yönünden nispeten yeni bir tasarım aracıdır. Başlangıç tasarım alanındaki elemanların bir döngü içerisinde kademeli olarak kaldırıldığı buluşsal bir yöntemdir. Uygun bir tasarım elde edilene ya da istenilen belirli bir hacme ulaşılana dek bu işlemler devam ettirilmektedir.Bu çalışmada evimsel yapı optimizasyonu yöntemine dayanan bir optimizasyon programı kullanılarak muhtelif yüklemelere ve mesnet koşullarına maruz kirişlerin en uygun tasarımları aranmıştır. Optimizasyon programı olarak topoloji optimizasyonu için özelleştirilmiş olan PARETO ACADEMIC isimli program kullanılmıştır. Yapıdaki von Mises gerilmelerini göz önünde bulundurarak gerçekleştirilen optimizasyon işlemleri sonucunda nispeten düzgün yayılı gerilme dağılımına maruz, kafes benzeri tasarımlara ulaşılmış ve elde edilen bu nihai tasarımlarda başlangıç hacmine göre %30-40?a varan oranlarda azalma görülmüştür.Son bölümde de topoloji optimizasyonunun önem ve amacı üzerinde durulmuş ve bu konuda yapılan çalışmaların sonuçlarına yer verilmiş olup sonuç kısmı ile bu çalışmanın ana amacı anlatılmıştır.
Önden yüklemeli çamaşır makinelerinde yüksek sıkma devirlerinde su uzaklaştırma performansının iyileştirilmesi
Çamaşır makinelerinde yıkama programı sonrası çamaşırlar üzerinde bir miktar su kalmaktadır. Güneşli ve rüzgarlı günlerde çamaşırları kurutmak pek zor değildir. Ancak soğuk ve yağmurlu günlerde nem miktarı yüksek olan çamaşırları kurutmak birkaç gün sürebilmektedir. Çamaşırların, kurutma işlemi için balkon, pencere, bahçe gibi dış ortama açık yerlerde asıldığı durumlarda yağmur, duman, kirli hava gibi olumsuz hava koşullarının takip edilmesini gerektirmektedir. Ev içerisinde kurutulması istenen çamaşırlar ise yapılarındaki nemi asıldıkları ortama vererek oda içindeki nem miktarını artırmaktadır. Bu durum duvarlarda ve oda içinde rutubet gibi insan sağlığına zarar verici etkiler yaratabilmektedir. Bu nedenle çamaşır makinelerinde sıkma performansını iyileştirmek için bir takım çalışmalar yapılması zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Bu çalışmaların sonucunda makine içerisinden alınan çamaşırın nem miktarının azaltılması ve bu yolla kurutma sürelerinin ve tüketilen enerji miktarının azaltılması amaçlanmıştır.Yüksek sıkma hızlarında tamburdan dışarı atılan su damlacıklarının kazan içinde oluşan basınç farklılıkları, hava akımı gibi etkilere kapılarak pompa ile kolayca tahliye edilememesi sıkma performansı açısından olumsuz bir durum olduğu için önlenmesi gerekmektedir. Kazan ya da tambur gibi elemanların geometrisi ve sıkma algoritması optimize edilerek bu sorun ortadan kaldırılabilir ancak bunun öncesinde sıkma sırasında kazan içindeki suyun hareketinin iyi analiz edilmesi gerekmektedir.Bu tez kapsamında, çamaşır makinelerinin sıkma adımı sırasında, daha fazla suyun dışarı atılarak çamaşırların daha etkin sıkılmasını sağlamak amacıyla, kazan içindeki su davranışını gözlemlemek için şeffaf kazanlı (pleksiglas kazan) bir deney düzeneği tasarlanmıştır. Tasarımı yapılan bu test cihazı kullanılarak testler yapılmış ve bu test sonuçları değerlendirilerek hangi parametrelerin sıkma performansına ne derecede etki ettiği belirlenmiştir. Bahsi geçen parametrelerden maksimum devirde kalma süresinin etkisi üzerinde yoğunlaşarak, sıkma süresini uzatmak gerektiği anlaşılmıştır. Artan sıkma süresine bağlı olarak artan enerji tüketimini azaltmak adına sıkma sırasında oluşan güç kayıpları teorik hesap yöntemleri ile incelenmiş ve deneysel veriler ile bu incelemelerin doğruluğu araştırılmıştır.
Plastik enjeksiyon kalıp soğutma sistemi enerji tüketiminin optimizasyonu
Bu çalışma kapsamında; plastik parça üretiminde oluşan soğutma ihtiyacının hesaplamalarının yapılması, bu soğutma ihtiyacını karşılayacak soğutma sistemlerinin incelenmesi ve mevsimler dikkate alınarak oluşturulan enerji modellemeleriyle enerji tüketiminin optimizasyonu üzerinde çalışılmıştır.Çalışmada, plastik parça üretimi yapan işletmelerde bulunan enjeksiyon makinelerinin kalıp soğutma ihtiyacını karşılamak için kullanılan kuru soğutucular, chiller üniteleri ve soğutma kuleleri enerji tüketimi ve çalışma prensibi açısından analiz edilmiştir. Ayrıca, plastik parça üretiminde soğutulması gereken enjeksiyon kalıplarının soğutma yükü, kalıplar için gerekli soğutma suyu sıcaklığı ve debisi hesaplanarak sonuçlar yorumlanmıştır.Çayırova bölgesinde plastik parça üretimi yapan bir işletme için, soğutma sistemleri ile ilgili elde edilen bilgiler, bulunan bağıntılar ve soğutma yükü hesaplamaları uygulanmıştır.Söz konusu işletmenin kış ve yaz konumları için mevcut durumda kullanılan soğutma sistemi tasarımı, kullanılan ekipmanlar ve çalışma prensipleri detaylı bir şekilde incelenmiş, kullanılan soğutma sistemlerinde soğutma yükleri ve enerji tüketimleri hesaplanmıştır. Kış ve yaz konumları için kalıp soğutma sisteminde enerji modellemesi yapılmıştır.Mevcut soğutma sisteminin enerji tüketimi konusundaki iyileştirme olanakları tespit edilerek, enerji tasarrufu gerçekleştirilmiştir. Enerji tüketimi optimizasyonu kapsamında, yeni sistemlerin getirdiği enerji tüketim iyileştirmeleri ve maliyet avantajları analiz edilmiştir.
Sonlu ön şekil değiştirmesi olan çok katlı dairesel bileşik silindirlerde burulma dalgalarının dispersiyonu
Günümüzde bilim ve mühendislik problemlerinin çözümlerinin araştırılmasında doğrusal olmayan dinamik etkilerin göz önüne alınması gerekliliği doğmuştur ve bunların en önemlilerinden biri de öngerilmelerdir. Bu öngerilmeler (ön şekil değiştirmeler), yapısal elemanların üretimi sırasında veya sıcaklık ve benzeri çevresel etkilerden dolayı ortaya çıkmaktadır. Petrol, gaz ve su iletimi, enerji üretimi, kimyasal üretim tesisleri gibi çağdaş endüstrinin birçok alanında kullanılan öngerilmeli çok katmanlı silindirlerin dinamik burulma yüklemelerine maruz kalmaları, bu silindirlerdeki dalga yayılım probleminin incelenmesini hem teorik hem de uygulama açısından önemli kılmaktadır. Tez kapsamında yapılan araştırmalar, sonlu ön şekil değiştirmesi olan çok katlı dairesel bileşik silindirlerde, ön şekil değiştirmelerin burulma dalga yayılımına etkilerinin incelenmesine yöneliktir.Çalışmada ele alınan problemlerin formülasyonları parçalı homojen cisim modeli çerçevesinde, Öngerilmeli Cisimlerde Üç Boyutlu Doğrusallaştırılmış Elastik Dalga Yayılımı Teorisi (ÖCÜDEDYT) uygulanarak, ön şekil değiştirmesi olan iki katlı bileşik silindir, içi boş iki katlı bileşik silindir ve içi boş üç katlı (sandviç) silindirlerde burulma dalgalarının dispersiyonu incelenmiştir. Silindir katmanlarının mekanik ilişkileri harmonik potansiyel ile verilmiştir. Silindirlerdeki ön şekil değiştirmelerin burulma dalga dispersiyonuna etkisini gösteren sayısal sonuçlar elde edilmiş ve yorumlanmıştır.Bu sayısal sonuçları elde etmek ve söz konusu problemleri çözmek için gerek duyulan algoritma ve programlar MATLAB programı aracılığıyla tarafımızdan yazılmıştır. Aynı zamanda kullanılan bu algoritmaların doğruluğu, konuyla ilgili önceden yapılmış çalışmalardaki koşullar altında test edilmiştir.Şimdiye kadar sonlu ön şekil değiştirmesi olan çok katlı bileşik silindirlerde burulma dalga yayılımına ön şekil değiştirmelerin etkisi incelenmemiştir. Burulma dalga yayılımına öngerilmelerin etkisinin incelendiği önceki çalışmalarda, öngerilmelere karşı gelen ön şekil değiştirmelerin küçük olduğu varsayılmaktadır ve bu durum elde edilen sonuçların uygulama alanlarını hem teorik hem de pratik açıdan önemli bir biçimde kısıtlamaktadır. Özet olarak tez kapsamında yapılan araştırmalar, bu alandaki ilk teşebbüsleri oluşturmaktadır.
Hafif raylı sistemlerin titreşimleri ve kontrolü
Bu doktora tezinde temel olarak, temas dinamiğinin doğal bir sonucu olarak tekerlek-ray geometrisi nedeniyle bozucu etkiden bağımsız bir şekilde düz yolda ortaya çıkan yanal ve yalpa hareketlerinin birlikte görüldüğü ?hunting? salınımları üzerinde durulmuştur. Hunting hareketi, tekerlek ve rayda aşınma problemini azaltmasına karşın yüksek hızlara çıkıldığında genlikleri artarak flanş tırmanmalarına ve sonra aracın raydan çıkmasına neden olmaktadır. Bu durum, raylı sistemlere ait yolda ya da raylarda herhangi bir bozukluk olmasa bile sistemi kararsızlığa götürerek düz ve düzgün bir yolda raylı taşıt hızını sınırlandırmaktadır. Hunting hareketi sonucu sistemin kararsızlığa gitmesi tüm raylı sistemlerde olduğu gibi hafif metro araçlarında da önemli bir problemdir. İstanbul gibi büyük şehirlerde istasyonlar arası mesafelerin artması ve yolcu taşıma kapasitesinin arttırılmak istenmesi nedeniyle hafif metro sistemlerinde işletme hızlarının yükseltilmesi temel bir ihtiyaçtır. Bu kapsamda, İstanbul ulaşımında kullanılan yerli imalat bir hafif metro aracı ele alınarak, temelde hunting salınımlarını inceleyen çeşitli analizler yapılmıştır. Doktora tezinde öncelikle tekerlek ? ray etkileşimi, oluşturulan tek tekerlek seti modelinde ortaya konularak doğrusallaştırılmıştır. Daha sonra, yanal salınımların ele alındığı hafif metro aracı modelleri oluşturulmuştur. Bu modeller Matlab yazılımında yalnızca yanal salınımları ele alan 27 serbestlik dereceli olarak, Simpack yazılımında ise tüm hareketlerin ele alındığı 54 serbestlik dereceli olarak kurulmuştur. İki ayrı yazılımda oluşturulan modeller üzerinde gerçekleştirilen modal analizler ile elde edilen doğal frekanslar karşılaştırılarak sunulmuştur. Aynı şekilde, zaman alanında yanal bir bozucu giriş altında yer değiştirme ve ivme cevapları elde edilmiştir. Bununla birlikte, iki ayrı yazılımla elde edilen frekans cevapları da karşılaştırılarak kontrol edilmiştir. Böylece, kurulan modellerin doğruluğundan emin olunmuştur. Bu aşamadan sonra, Matlab modelleri kullanılarak hafif metro aracına ait kararlılık analizleri yardımıyla kritik hızlar tespit edilmiştir. Hafif metro aracı kritik hızını etkileyecek parametreler olan eşdeğer koniklik (lamda), tekerlek yarıçapı (r0), birincil ve ikincil süspansiyon katılıklarının değişimine göre kritik hızın nasıl etkilendiği incelenmiştir. Daha sonra, buradan yola çıkarak birincil ve ikincil süspansiyon katılıklarının Matlab Genetik Algoritma aracı kullanılarak optimizasyonuna gidilmiştir. Yapılan optimizasyon ile elde edilen iyileştirme, zaman ve frekans alanında yapılan analiz sonuçları ile ortaya konulmuştur. Ayrıca, daha önce literatürde rastlanmamış bir yöntem olarak, raylı taşıt hızının sistem frekans cevapları ile ilişkisine bakılarak kritik hız tespit edilmiştir. Daha sonra, kritik hızın arttırılması için tekerlek setleri ile bojiler arasına yerleştirilen eyleyiciler vasıtasıyla tekerlek setlerine ait yanal ve yalpa hareketleri kontrol edilmiştir. Kontrol algoritması olarak, durum geri beslemeli optimal kontrol algoritması olan LQR (Doğrusal Karesel Uyarlayıcı) kullanılmıştır. Mevcut ve optimum katılıklara sahip süspansiyonların kullanıldığı kontrolörsüz ve LQR kontrolörlü sistem cevapları ayrı ayrı incelenerek sonuçlar karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Yapılan kontrol uygulaması ile hunting salınımları çok yüksek hızları garanti edecek şekilde bastırılarak kontrol edilmiştir. Tezde tüm analizler, hafif metro aracının yüksüz ve tam yüklü durumları için ayrı ayrı yapılmıştır. Böylece, hafif metro aracına ait kütle ve atalet değerlerinin değişimine rağmen yapılan iyileştirmelerin korunduğu gösterilmiştir. Ayrıca tezde, 6 serbestlik dereceli olarak modellenen hafif metro aracına ait düşey titreşimlerinin aktif kontrolü için, klasik PID tipli Bulanık kontrolör ile parametre uyarlamalı PID tipli Bulanık kontrolör tasarlanarak performansları karşılaştırılmıştır. Titreşimlerin aktif kontrolü için, Bulanık PI ve Bulanık PD kontrolörlerin birleştirilmesiyle elde edilen Bulanık PID kontrolör, dayanıklı yapısı ve üstün performansı nedeniyle tercih edilmiştir. Daha sonra, parametre uyarlamalı PID tipli Bulanık bir kontrolör tasarlanarak ölçekleme çarpanlarının çevrimiçi ayarlanmasıyla kontrolörün performansı arttırılmıştır. Sonuç olarak bu tezde, İstanbul ulaşımında kullanılan yerli imalat bir hafif metro aracının titreşim analizleri gerçekleştirilmiş, hunting salınımları bakımından kararlılığı incelenerek kritik hızı tespit edilmiştir. Daha sonra, yapılan optimizasyon ve kontrol uygulaması ile emniyetli bir seyehat için aracın yanal kararlılığı arttırılarak kritik hızı yükseltilmiştir. Ayrıca, düşey titreşimler de kontrol edilerek yolcu konforu artırılmıştır.
Otomotiv endüstrisinde uzaktan laser kaynağı ve konvansiyonel yöntemlerle karşılaştırılması
Endüstride giderek ağırlaşan rekabet koşulları, işletmeleri daha hızlı ve daha verimli üretim yöntemlerini ortaya koyma ve uygulama arayışlarına itmektedir. Kaliteden ödün vermeden, sürekli gelişim prensibi ile rekabet edebilir bir konuma gelebilmek ancak günümüz teknolojik olanaklarından yararlanarak mümkün olmaktadır. Uzaktan laser kaynak yöntemi, yapılan teknolojik çalışmaların sonucunda ortaya çıkan bir birleştirme yöntemi olup, konvansiyonel birleştirme yöntemlerine göre sahip olduğu üstünlüklerden ötürü başta otomotiv endüstrisi olmak üzere farklı birçok endüstriyel uygulamada tercih edilmektedir. Laser ışınını uzun odak mesafesinde iş parçalarına odaklayabilmesi üretim sistemlerine serbestlik katmakta aynı zamanda hızlı bir yöntem olmasından ötürü zamandan tasarruf edilmesini sağlamaktadır. Bu tez kapsamında, uzaktan laser kaynak yönteminin esasları, avantajları ve uzaktan kaynak yönteminin alt sistemleri ayrıntılı olarak incelenmiş, bunun yanında konvansiyonel birleştirme yöntemleri ile karşılaştırması yapılmıştır. Yöntemin endüstriyel uygulamasını incelemek amacı ile FORD OTOSAN firmasında kullanılan uzaktan laser kaynak sistemi ele alınmıştır.
Yenilenebilir enerji kaynaklı birleşik ısıtma sisteminde gizli ısı deposunun ekserji analizi
Son yıllarda özellikle kış döneminde ısıtma amaçlı enerji tüketimlerindeki artış dikkat çekmektedir. Enerji talebinin ve buna bağlı ekonomik dışa bağımlılığın hızla arttığı buna karşılık enerji arzının ise gün geçtikçe azaldığı günümüzde özellikle güneş, rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından en verimli şekilde faydalanmak bir zorunluluk durumuna gelmiştir. Bu amaçla yapılan çalışmada YTÜ-BAPK?nce desteklenen YTÜ Davutpaşa Yerleşkesinde kurulmuş Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi Isıtma sistemi incelenmiştir. Çalışmada ısıtma amaçlı tasarlanmış olan birleşik yenilenebilir enerji kaynaklı-gizli ısı depolamalı ısıtma sisteminin enerji ve ekserji analizleri yapılarak performansları incelenmiştir. Ayrıca gizli ısı deposunun ısıtma sistemlerindeki kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışma sonucunda ısı kayıplarının 1,83 kW ile ısı pompasında, ekserji kayıp ve yıkımlarının ise 0,28 kW ve 1,15 kW ile sırasıyla Akümülatör tankı -DISS devresi ve güneş kollektörlerinde en yüksek değerde gerçekleştiği belirlenmiştir. Bahsedilen elemanlarda gerçekleşen enerji, ekserji kayıp ve yıkımları sistemin iyileştirilmeye açık konularıdır. Bu elemanların birlikte kullanımı sistemin konvansiyonel sistemlere göre düşük çalışma süreleri ile mahalin enerji ihtiyacını karşılayabilmesini sağlamaktadır. Bu da ısı pompası kompresöründe ve sistemde yer alan pompalardaki enerji tüketim maaliyetlerini düşürmektedir. Bunun yanında güneş ışınımı olduğu zaman dilimlerinde, güneş enerjisini depolayarak güneş ışınımı olmayan zamanlarda kullanmayı mümkün kılmaktadır. Enerji sistemlerinin verimlerini arttırmak için yapılan çalışmalar bu kaynaklardan faydalanabilmek için her ne kadar önem arzetse de enerjiyi depolamak ve istenilen zaman kullanabilmek ülkemize hem ekonomik anlamda hem de enerji arz?talep dengesinin korunması anlamında büyük katkı sağlayacaktır. Bu bağlamda yenilenebilir enerji kaynakları ile ısıl enerji depolama sistemlerinin birlikte kullanıldığı hibrit teknolojiler üzerinde çalışılmaya ve geliştirmeye açık ve değer konular olarak görülmektedir.
Bir içecek fabrikasının soğutma sisteminin kütle, enerji ve ekserji analizlerinin gerçekleştirilmesi
Bu çalışmada, içecek üreten bir endüstri kuruluşunun bünyesindeki buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi, dört hafta boyunca saatte bir alınan veriler ışığında termodinamik olarak incelenmiştir. Sistemin birincil soğutucu akışkanı amonyak, ikincil soğutucu akışkanı ise monoetilen glikollü sudur. İlk olarak kütle analizi uygulanmış ve temel kütle denkliği kullanılarak, belirlenmiş kontrol hacimleri için soğutucu akışkan debileri saptanmıştır. Tespit edilen soğutucu akışkan debileri kullanılarak ikinci aşama olan enerji analizleri gerçekleştirilmiştir. Kontrol hacimleri için yapılan kabuller doğrultusunda temel enerji denkliği kullanılarak, kontrol hacimlerine giren ve(ya) kontrol hacimlerinden çıkan ısı ve(ya) iş miktarları saptanmıştır. Ayrıca enerji analizi vasıtasıyla çevrimin COP değerleri de belirlenmiştir. Çevrimdeki kontrol hacimleri için belirlenen debi, iş ve ısı değerleri kullanılarak üçüncü ve son aşama olan ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Kontrol hacimleri için dikkate alınan kabuller ışığında temel ekserji denkliği kullanılarak, kontrol hacimlerinde meydana gelen ekserji kayıpları tespit edilmiştir. En yüksek ekserji kayıpları sırasıyla kompresör sistemlerinde (%59.53), evaporatörlerde (%27.86), genleşme valflerinde (%7.11) ve kondenserlerde (%5.5) saptanmıştır. Bunun yanı sıra, ekserji analizi ile kontrol hacimlerine giren ekserji miktarları belirlenmiştir. Böylece, ekserji kaybı ve giren ekserji değerleri kullanılarak kontrol hacimlerinin ekserji verimleri tespit edilmiştir. Bu çalışmada, kontrol hacimleri için tespit edilen ekserji kayıplarının, ekserji verimlerinin ve COP değerlerinin, soğutucu akışkan debisi, evaporatör sıcaklığı ve zamana göre değişimleri de incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, grafikler halinde verilmiştir. Sistemin düşük kapasitede çalıştırıldığı zamanlarda kayıpların oldukça arttığı, enerji ve ekserji verimlerinin kayda değer şekilde düştüğü belirlenmiştir. İşletmedeki soğutma sistemine aşırı kızdırma, aşırı soğutma ve kondenser sıcaklığının düşürülmesi gibi yöntemler uygulanmamaktadır. Bu uygulamaların bir ideal çevrim üzerindeki etkileri saptanmış ve ekserji kaybının açık ara kompresör sistemlerinde gerçekleştiği dikkate alınarak optimizasyon seçenekleri değerlendirilmiştir.
No-frost derin dondurucularda enerji verimliliği
Çevre faktörü dikkate alındığında, Dünya'da kullanılabilecek enerji kaynaklarının sınırlı olması ve artan nüfus nedeni ile mevcut kaynakların hızla tükenmesi sonucunda enerji verimliliği gün geçtikçe daha önemi hale gelmektedir. Enerji tüketimiyle ilgili yapılan çalışmalar sonucunda, sanayi ihtiyacı dışında en büyük pay, evsel ihtiyaçların karşılanmasında aittir. Buzdolabı ve dondurucu gibi sürekli çalışan cihazlar, en çok evsel enerji tüketen cihazlardır. Bu çalışmada, referans olarak A+ enerji sınıfında no-frost derin dondurucu ele alınarak enerji verimliliği üzerine çalışılmıştır. Dondurucunun soğutma çevrimi ve sistem elemanları tanıtılmış, enerji tüketimi deney standartları hakkında bilgi verilmiş ve dondurucularda enerji tüketimini etkileyen parametreler incelenmiştir. Araştırma konuları dondurucu kabin yalıtımı ile soğutma sistem elemanlarının optimizasyonu olarak iki ana başlık altında toplanmıştır. Referans kabinde yalıtım malzemesi olarak, sadece poliüretan (PÜ) ve PÜ ile vakum izolasyon panellerinin (VİP) kullanıldığı iki farklı ısı kazancına sahip dondurucular için yalıtım çalışması yapılmıştır. Çalışmada, dondurucunun dış boyutları sabit tutularak PÜ yalıtım kalınlıklarındaki artışın enerji indeksine olan etkisi araştırılarak uygun yalıtım kalınlıkları belirlenmiştir. Soğutma sistem elemanlarının optimizasyonunda ise, dondurucu ısı kazancını karşılayabilecek alternatif kompresörler enerji tüketimi açısından karşılaştırılmış, ardından soğutkan göçü çalışmaları hakkında bilgi verilmiş ve en son kabin içindeki ölçüm paketlerinin sıcaklık dağılımının homojenleştirilmesi için hava kanalı ve faz değiştiren malzeme uygulamaları paylaşılmıştır.
Fore kazıklara entegre edilen ısı pompası uygulaması ve ekonomik analizi
En önemli enerji kaynaklarından biri olarak bilinen petrol rezervleri azalmakta, petrol kökenli çevre kirliliği ise giderek artmaktadır. Bu yüzden son yıllarda yenilenebilir enerji kaynakları konusunda yapılan çalışmalar yoğunluk kazanmıştır. Alternatifler arasında, toprak önemli bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak görülmektedir. Dolayısıyla toprakta var olan enerjinin ısıtma ve soğutma amacıyla kullanılması için yeni teknolojiler geliştirilmiştir. Bu yeni nesil teknolojilerden biri de enerji kazığı olarak adlandırılan sistemlerdir. Toprak kaynaklı enerjinin esasını güneş enerjisi oluşturur. Yaz dönemlerinde ve diğer güneşli havalarda toprağın üst kısımları güneşin enerjisini depolar. Böylece toprağın üst kısımları güneş enerjisi ile yüklenmiş olur. 15-20 metrelik derinliklerden itibaren ise jeotermal enerji kullanılmaya başlanmaktadır. Bu sistemin esası, temel kazıkları ile topraktaki enerjiye ulaşmak, ısı değiştirici boruları ile bu enerjiyi çekmek ve kolektörler vasıtasıyla ısı pompasına iletmektir. İşte bu sistem enerji kazığı olarak tanımlanır. Bu çalışmada; ilk önce ısı pompasının genel çalışma prensipleri açıklanmış, enerji kaynaklarına göre sınıflandırılması yapılmıştır. Daha sonra topraktan enerji alma yöntemlerinden biri olan enerji kazık sistemleri üzerinde durulmuştur. Enerji kazıklarının çalışma prensibi ve amacı irdelenmiş, kazığı oluşturan bileşenler ve yapım aşamaları resimlerle desteklenerek gösterilmiştir. Yapım aşamalarına ek olarak uygulama esasları ve test protokolü eklenmiştir. Enerji kazıkları ile ilgili genel bilgiler verildikten sonra kazık ısı değiştirici tipleri ve seçimi ile ilgili yapılan çalışmalar araştırılmıştır. Bu ısı değiştiricileri üzerinde yapılmış olan deneysel ve nümerik çalışma sonuçlarına göre hangi tipin daha verimli olabileceği tartışılmıştır. Son olarak; yapılmış olan bir uygulama çalışmasında kazık devresinden enerji alımı ile ilgili hesap yöntemi gösterilmiştir. Bir değere getirilmiş maliyet yöntemi yapılarak sonuçlar tartışılmıştır. Maliyet analizi yapılırken ısı pompası sistemi ve klasik sistem için ilk yatırım maliyeti ve işletme giderleri ayrı, ayrı hesaplanmıştır. Hesaplama yöntemi olarak, bir değere getirilmiş maliyet yöntemi kullanılarak her iki sistem için de yıllık toplam enerji maliyetleri çıkarılmıştır. Bu değerler ısı pompası ve klasik sistem için sırasıyla; ilk yatırımın yıllık maliyeti 6.505-5.140 ?/yıl, bugünkü koşullarda yıllık işletme maliyeti 141.921,8-230.055,9 ?/yıl, bugünkü koşullarda toplam yıllık işletme maliyeti 3.025.371,8-4.689.064,9 ?/yıl, eşdeğer yıllık işletme maliyeti 203.304,9-315.105,1 ?/yıl ve yıllık toplam maliyet 209.810-320.245,1 ? olarak bulunmuştur. Bu değerlere bağlı olarak en son birim ısıtma enerjisi ve geri ödeme süresi bulunmuştur. Birim ısıtma enerjisi yönünden klasik sistemin diğer sisteme nazaran %35 daha pahalı olduğu görülmüş, geri ödeme süresi ise 1,1 yıl olarak hesaplanmıştır.
Hava kaynaklı ısı pompalı su ısıtma sisteminde enerji verimine etki eden parametrelerin incelenmesi
Günümüzde küresel ısınmanın etkileri ve doğal kaynakların kısıtlı hale gelmesi ile birlikte endüstriyel uygulamaların çoğunda olduğu gibi su ısıtma sistemlerinde de enerji tüketimini azaltmaya yönelik çalışmalar üzerinde yoğunlaşılmıştır. Bu amaçla araştırmacılar su ısıtma sistemlerinde sistem performansı enerji verimliliği daha yüksek ürünler üretmek için kullanılan ısıtma sistemine alternatif sistem çalışmaları yürütmektedirler. Bu yüksek lisans tez çalışmasında ısı pompalı su ısıtma sistemlerinde enerji verimliliğini arttırmak için sistem parametrelerinden olan hava debisi ve buharlaştırıcı sıcaklığı incelenmiştir. Tez çalışması beş ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde ısı pompalı sistemlerin genel çalışma prensibinden bahsedilerek su ısıtmak amacıyla kullanılan ısı pompalı sistemlerle ilgili yapılan literatür araştırmasının sonuçları paylaşılmıştır. Yapılan literatür araştırması sonucunda daha önce yapılan çalışmaların çoğunlukla hava kaynaklı ısı pompalı su ısıtıcılar ile ilgili olduğu görülmüştür. Çalışmanın ikinci bölümünde ısı pompalı su ısıtma sistemi içerisinde hava debisi ve buharlaştırıcı sıcaklığının değiştirilebildiği böylelikle farklı koşullar altında enerji tüketimini oransal olarak ifade etmek amacıyla oluşturulan enerji tüketim oranı değişimlerinin saptanabildiği deney düzeneği anlatılmaktadır. Deney şartlarının kontrol edilmesi için kullanılan deney düzeneği ekipmanları, teknik özellikleri detaylı bir biçimde sunulmuştur. Ölçüm elemanlarının yeterliliğini tespit etmek amacıyla yapılan ölçüm elemanları belirsizlik hesapları da bu bölümde sunulmaktadır. Çalışmanın üçüncü bölümünde, Hava kaynaklı ısı pompası ile oluşturulan su ısıtma sisteminde buharlaştırıcı sıcaklığı ve hava debisinin enerji performansına etkilerini incelemek için oluşturulan deney matrisi ve yapılan deneysel çalışmalar paylaşılmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümünde enerji tüketim oranı modelinin oluşturulması ile ilgili bilgiler sunulmuştur. Ayrıca buharlaştırıcı sıcaklığı ve hava debisine bağlı olarak ölçülmüş enerji tüketim oranı deney sonuçları oluşturulan model sonuçları ile karşılaştırılmaktadır. Çalışmanın beşinci bölümünde gerçekleştirilmiş deneysel çalışmaların sonuçları sunulmuştur.
Elektroerozyonla işlemede işlem parametrelerinin malzeme giderilmesi ve yüzey kalitesine etkilerinin incelenmesi
Elektroerozyon ile işleme yöntemi; dielektrik sıvı içersine daldırılmış elektrot ve işparçası arasında bir dizi hızlı ve tekrarlanan elektriksel boşalımların etkisiyle işparçasından malzeme giderme esasına dayanan; kalıp imalat sektöründe, otomotiv, uçak ve uzay sanayinde yaygın olarak kullanılan geleneksel olmayan bir imalat yöntemidir. Elektroerozyon ile işleme yönteminde işleme parametrelerinin etkilerinin belirlenmesi için günümüze kadar birçok araştırmalar yapılmıştır. Bu çalışmada soğuk iş takım çeliğinden TS EN X155CrVMo12 (DIN 1.2379) işparçasının farklı çapa sahip % 99,99 saflıktaki elektrolitik bakır elektrotlar kullanılarak elektroerozyon yöntemiyle işlenmesinde, boşalım akımı, vurum süresi ve vurum bekleme süresi, gibi en etken işlem parametrelerinin, işparçası işleme hızı (İİH), elektrot aşınma hızı (EAH), işparçası yüzey pürüzlülüğü ile elektrot yüzey pürüzlülüğü ve elektrot kenar aşınması gibi işleme performansının çıktılarına olan etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Ayrıca elektroerozyon ile işlemede daha önceki çalışmalarda detaylı olarak değinilmemiş olan enerji yoğunluğunun etkisi incelenmiştir. Değişkenlerin Analizi (ANOVA) yönteminin uygulanmasıyla işleme performansının çıktıları üzerine daha önemli etkisi olan işleme parametreleri belirlenmiştir. Taguchi deneysel tasarımı uygulanarak sonuçlar optimize edilmiş ve doğrulama testi yapılarak optimize edilen değerlerin doğruluğu değerlendirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, işparçası işleme hızı, elektrot aşınma hızı, işparçası yüzey pürüzlülüğü, elektrot yüzey pürüzlülüğü ve elektrot kenar aşınması boşalım akımının artmasıyla birlikte artış göstermiştir. Vurum süresinin artması ile birlikte işparçası işleme hızı, işparçası yüzey pürüzlülüğü ve elektrot kenar aşınması değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Elektrot aşınma hızı, boşalım akımının 9 A ve 15 A olduğu deney şartlarında vurum süresinin artmasıyla azalırken, boşalım akımının 21 A ve vurum bekleme süresinin (30, 300 µs) olduğu çalışmalarda, vurum süresinin artması elektrot aşınma miktarının artmasına neden olduğu görülmüştür. Vurum süresinin elektrot yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisinin az olduğu ve İİH, EAH ve elektrot kenar aşınması değerlerinin vurum bekleme süresi arttıkça azaldığı gözlenmiştir. Vurum bekleme süresinin, işparçası yüzey pürüzlülüğü ve elektrot yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisinin az olduğu görülmüştür. Enerji yoğunluğundaki artışla birlikte işparçası işleme hızı, işparçası yüzey pürüzlülüğü ve elektrot kenar aşınması değerlerinin de arttığı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Elektroerozyon ile işleme, malzeme giderme, enerji yoğunluğu, taguchi, ANOVA
Taşıt titreşimlerinin mr sönümleyici ile yarı aktif bulanık kontrolü
Araçlarda yoldan kaynaklanan pürüzlülükler, titreşimlere sebep olmaktadır. Bu da seyir konforu ve insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu olumsuz etkileri ortadan kaldırmak amacıyla, araçlarda süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte insanlarda konfor beklentileri de artmıştır. Bu yüzden süspansiyon sistemlerini geliştirmek, konforu artırmak için yapılan çalışmalar da hızla devam etmektedir. Titreşimleri azaltmak için pasif, aktif, yarı aktif süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerden titreşim sönümleme açısından en etkili olanı aktif süspansiyondur. Fakat yarı aktif süspansiyon, aktif süspansiyona yakın performans sergilemesi ve düşük enerji tüketimi gibi avantajlarından dolayı tercih edilmektedir. Bu çalışmada araç, yedi serbestlik dereceli tam taşıt olarak modellenmiş ve yarı aktif kontrol için MR (Manyetoreolojik) sönümleyici kullanılmıştır. MR sönümleyiciyi modellemek için geliştirilmiş bouc wen modeli kullanılmıştır. Sistem önce pasif olarak modellenmiş daha sonra pasif sönümleyiciler yerine MR sönümleyiciler kullanılarak sistem modellenmiştir. MR sönümleyici kontrolsüz hali ile pasif sistem karşılaştırılmış ve emniyet açısından uygun olduğu gösterilmiştir. Daha sonra MR sönümleyici ile modellenen sistemin kontrolü, önce bulanık mantıklı kontrolör daha sonra ise öz uyarlamalı bulanık mantıklı kontrolör tarafından gerçekleştirilmiştir. Modelleme ve simülasyon çalışmaları, MATLAB-Simulink programı yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Simülasyon çalışmaları ile elde edilen sonuçlar, yarı aktif kontrolün taşıt titreşimlerinin azaltılmasındaki performansını ortaya koymuştur. Ayrıca, kontrol yöntemleri arasında bir karşılaştırma ve değerlendirme de yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Taşıt titreşimleri, MR sönümleyici, Yarı aktif kontrol, Bulanık mantıklı kontrol, Öz uyarlamalı bulanık mantıklı kontrol
Kesici takımların fonksiyonel derecelendirilmiş TİCN ve TİBCN ile kaplanmasının karakterizasyonu
Talaşlı imalatta işlem sürelerinin kısaltılması ve verimliliğin artırılması her zaman bir ihtiyaç olmuştur. Bu ihtiyacı karşılamak amacıyla kesici takımların niteliklerini iyileştirme arayışları günümüzde de devam etmektedir. Yapılan çalışmalarla her geçen gün kesici takım malzemelerinde sağlanan gelişmelerin yanı sıra var olan takımların yüzeylerinin kaplanması da daha ekonomik ve daha verimli bir çözüm olarak görülmüştür. Kesici takımların kaplanmasının amacı altlık malzemenin yüzey özelliklerini iyileştirmektir. Kaplama malzemesinin; altlık malzeme ile uyumlu, yüksek sıcaklık, aşınma ve sürtünme dayanımlarının altlık malzemeden daha iyi olması gerekir. Böylece hem takımın ömrü uzatılmış hem de verimi yükseltilmiş olur. Kesici takımların kaplanması ile ilgili çalışmalara 1970?lerde başlanmış ve kaplanmış takımlar, talaşlı imalatta önemli bir gelişme olarak kabul edilmiştir. Titanyum karbür (TiC), titanyum nitrür (TiN), titanyum karbonitrür (TiCN), kübik bor nitrür (CBN), krom nitrür (CrN) ve alüminyum oksit (Al2O3) yaygın olarak kullanılan kaplama malzemelerindendir. Özellikle yüksek hız çeliği ve sinterlenmiş karbür kesici takımlar geniş kullanım alanına sahip olduklarından, kaplama çalışmaları bu takımlar üzerine yoğunlaşmıştır. Geleneksel kaplama çalışmalarında, genellikle metal esaslı altlık malzeme üzerine seramik esaslı malzemeler, katmanlar halinde uygulanmaktadır. Bu tür kaplamalarda, katmanların farklı ısıl genleşme katsayılarına sahip olmaları önemli bir sorundur. Talaş kaldırma esnasında oluşan yüksek sıcaklık sonucunda, katmanlar arasında farklı genleşmeler meydana gelmektedir. Oluşan farklı genleşmeler mikro çatlaklara neden olmakta ve kaplama ömrünü kısaltmaktadır. Mikro çatlakların oluşumunu engellemeye yönelik çalışmalar neticesinde fonksiyonel derecelendirilmiş kaplamalar (FDK) geliştirilmiştir. Bu tür kaplamalar katmansızdır ve kaplama malzemesinin özelliği kaplama kalınlığı boyunca fonksiyonel olarak değişmektedir. Katmanlı kaplamalarda görülen farklı ısıl genleşmelerin olmaması nedeniyle kaplamada ısıl genleşme farklılıklarından kaynaklanan mikro çatlaklara rastlanmamaktadır. Yapılan literatür taramaları sonucunda kesici takımların, TiCN ve TiBCN ile fonksiyonel derecelendirilmiş (FD) olarak kaplanması ile ilgili yeterince araştırma olmadığı görülmüştür. Çalışmada, biri yüksek hız çeliği diğeri sinterlenmiş karbür olmak üzere iki farklı altlık malzemesinin, titanyum karbonitrür (TiCN) ve titanyum bor karbonitrür (TiBCN) kaplama malzemeleri ile fonksiyonel derecelendirilmiş olarak kaplanması amaçlanmıştır. Literatür taramalarında ve ticari kullanımdaki takımlar incelendiğinde kesici takım kaplama kalınlıklarının, 3-9 µm aralığında olduğu görülmüştür. Ana altlık malzemelerin kaplanmasından önce ön deneysel çalışmalarla kaplamanın hedeflenen kalınlık ve yapıda olması için gereken kaplama koşulları tespit edilmiştir. Kaplamalar, manyetik sıçratma yöntemi ile yapılmıştır. Kaplamaların karakterizasyonu için öncelikle taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmış, çizgisel EDS analizleri yapılmıştır. Alınan görüntüler ve yapılan çizgisel analizler sonucunda hem titanyum karbonitrür (TiCN) hem de titanyum bor karbonitrür (TiBCN) kaplamaların hedeflenen yapıda (FD) ve 3-9 µm kalınlığında elde edildiği görülmüştür. Ardından, kaplamaların karakterizasyonu için XRD analizleri, çizik testleri, aşınma testleri, sertlik ölçümleri yapılmıştır. Kaplamaların karakterizasyonundan sonra, herhangi bir kesme sıvısı kullanılmadan yüksek hız çeliği ve sinter karbür takımların talaşlı işleme ömürleri test edilmiştir. Sinter karbür ve yüksek hız çeliği takımların yapısal farklılıkları nedeniyle kullanım alanları ve işlem parametreleri de birbirinden faklıdır. Dolayısıyla iki farklı takımın ömür testlerinin de iki farklı malzeme kullanılarak yapılması tercih edilmiştir. Talaşlı işlenecek parçaların her iki takım için de imalatta sık kullanılan malzemeler olmasına da dikkat edilmiştir. Yüksek hız çeliği takımlarla AISI 1040, sinter karbür takımlarla ise AISI 4140 malzemeleri talaşlı işlenmiştir. Her iki takım için kesme derinliği (ap) 2,5 mm, ilerleme hızı (?) 0,25 mm/dev, kesme hızları ise yüksek hız çeliği takımlar için 40 m/dak, sinter karbür takım için 100 m/dak olarak belirlenmiştir. Talaşlı işleme çalışmalarında, ?kaplamasız?, ?katmanlı TiBCN kaplamalı? ve ?fonksiyonel derecelendirilmiş TiBCN kaplamalı? yüksek hız çeliği ve sinter karbür takımlar kullanılmıştır. Böylece hem ?kaplamasız? ve ?kaplamalı? takımların hem de ?katmanlı kaplamalı? ve ?FDK? takımların ömürleri karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda, fonksiyonel derecelendirilmiş kaplamalı takımların, katmanlı kaplamalı takımlara göre daha uzun ömürlü oldukları görülmüş, yüksek hız çeliği ve sinter karbür takımlar için ?Aşınma ? Zaman? grafikleri de çizilmiştir. Takım ömrü belirleme çalışmaları ile birlikte, aşınan takımların iş parçası yüzey pürüzlülüğüne etkileri de incelenmiştir. Fonksiyonel derecelendirilmiş kaplamalı takımlarla işlenen yüzeyin, katmanlı kaplamalı takımlarla işleneneden daha düşük pürüzlülüğe sahip olduğu görülmüştür. AISI 1040 ve AISI 4140 iş parçalarına ait ?Pürüzlülük ? Zaman? grafikleri de çizilmiştir.
Hava direnç katsayısının yakıt tüketimi üzerine etkisinin nümerik yöntemle incelenmesi
Bu çalışmada üç boyutta tasarlanmış olan 1/1 ölçekte bir SUV modeli için tavan açısı, ön cam açısı, akış durma noktası ve yer aralığı gibi kritik boyutların ve taşıt arkasındaki hava akışını kontrol etmek için tavan bitimine eklenen arka spoyler ve vorteks generatörlerinin hava direnç katsayısı ve dolaylı olarak yakıt tüketimine etkisi nümerik yöntemle incelenmiştir. Bu amaçla toplamda 22 adet model geliştirilmiş ve her bir model gerçek bir rüzgar tüneli boyutuna eşdeğer hesaplama bölgesi için Fluent ve CFX kodu kullanarak 2 denklemli RNG k-? türbülans modeli ile çözülmüştür. Grid oluşturma işlemi Ansys Mesher, çözüm adımı Fluent ve CFX programları ile, sonuç görüntüleme işlemleri ise CFD Post programları yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda taşıt modelinin yakıt tüketiminde Fluent verilerine göre %12.2, CFX verilerine göre %16.3 düşüş meydana geleceği öngörülmüştür.
Tek silindirli diesel motorlarda egr uygulamasının motor performansı ile emisyonlara etkisi
Diesel motorlarının özgül yakıt tüketimi aynı boyutlardaki benzin motorunun özgül yakıt tüketiminden daha düşüktür. Bu yüzünden özellikle ağır hizmet tipi araçlarda Diesel motorları tercih edilmektedir. Fakat partikül madde ve azot oksit emisyonları ise Diesel motorlarının en önemli dezavantajlarıdır. İçten yanmalı motorlarda yanma odasındaki maksimum sıcaklık 1800 K'nin üzerine çıktığında, havanın içerisindeki azot ve oksijen kimyasal olarak birleşerek, azot oksit denilen ve insan sağlığına ve çevreye zararlı bir gaz haline dönüşür. Azot oksitler ise akciğerde, nemle birleşerek nitrik asit oluşturarak, solunum hastalıklarına yol açmaktadır. Diesel motorlarının hava fazlalığı ile çalışması onların azot oksit oluşturma potansiyellerini arttırmaktadır. Bu çalışmada, Diesel motorlarından kaynaklanan azot oksit emisyonlarının azaltılması üzerinde durulmuş, bu amaçla tek silindirli bir Diesel motorunun egzoz gazları belirli oranlarda motorun emme hattına geri gönderilerek motor performansı ve egzoz emisyonlarındaki değişim izlenmiştir. Elde edilen sonuçlar normal şartlardaki sonuçlarla karşılaştırarak, geçerli emisyon normlarına ulaşmaya çalışılmıştır.
Polimerik malzemelerin tek ve çok eksenli çevrimsel yüklemelerdeki davranışının modellenmesi
Bu doktora tez çalışmasında amaç, sadece monotonik yükleme değil, aynı zamanda çevrimsel yüklemelere maruz polimerik malzemelerin mekanik davranışlarının modellenmesidir. Malzeme modeli olarak ?overstress? kavramına dayanan viskoplastisite teorisi (VBO) kullanılmıştır. Modellemede kullanılan malzeme, özellikle biyomekanik alanında (protez uygulamalarında) yaygın kullanılan, çok yüksek molekül ağırlıklı polietilen (UHMWPE) dir. UHMWPE, çevrimsel yüklemeye maruz kalça ve diz protez malzemesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. UHMWPE?nin mekanik özelliklerinin belirlenmesi ve malzeme davranışların modellenmesi protez tasarımında çok önemlidir. Bu çalışmada, çevrimsel yüklemeye maruz kalan polimerik malzemelerde, hasara neden olduğu gözlemlenen gerinim toplanması (ratcheting) incelenmiştir. Mevcut VBO modelinin, gerinim toplanmasını tam olarak modelleyemediğinin belirlenmesi üzerine, viskoplastisite teorisi modifiye edilmiştir. Modelleme sonuçları deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.
Doğalgaz basınç düşürme istasyonlarında gaz genleşme motoru kullanılarak elektrik enerjisi üretilmesi
Doğalgaz uzun mesafeler boyunca 50-70 bar gibi yüksek basınçlarda taşınmaktadır. Kullanım alanlarının olduğu yerlerde ya da daha düşük basıçlı hatlara geçiş noktalarında, gaz basıncı düşürülmektedir. İletim istasyonlarında basınç 50-70 bar'dan, yüksek basınçlı ülke içi iletim hatlarında 15-40 bar'a (genellikle 25 bar) daha sonrasında ise orta basınclı ülke içi iletim hattında yaklaşık olarak 3 bar basıncına düşürülür. Basınç düşürme işlemi kısılma vanaları ile yapılmaktadır. Bu nedenle, genişleme ile açığa çıkan adyabatik iş faydalı enerjiye dönüştürülemez. Çoğu gaz genişleme esnasında Joule-Thompson etkisinden dolayı soğumaktadır. Basınç düşümü esnasında gaz sıcaklığı, gazın bileşimi ve durumuyla değişim gösterecek şekilde, 1 bar basınç düşüşü ile 0,45-0,6 oC azalmaktadır. Basınç düşürülmesinde, sıvı ya da katı fazda yoğuşma oluşmaması için mutlak suretle ön ısıtma yapılması gerekmektedir. Kısılma vanaları yerine gaz genleşme motorları kullanıldığı taktirde, genleşme esnasındaki açığa çıkan enerji elektrik üretiminde kullanılabilir. Gazın yaptığı iş, sahip olduğu entalpi değerinden gelmektedir ve gaz, türbine girdiğinde hızlıca soğumaktadır. Gaz genleşme motoru kullanıdığı taktirde gazın sıcaklığı, türbinin izantropik verimine, gazın içeriğine ve durumuna bağlı olarak, 1 bar basınç düşüşü ile yaklaşık 1,5-2 oC azalmaktadır. Genleşme türbini kullanıldığı taktirde, gaz çıkışındaki sıcaklık hidrat bölgesi sıcaklığı ve çiğlenme noktası sıcaklığının üstünde kalmalıdır. Buradan anlaşılan, kısılma vanasına 55-85 oC arası sıcaklık ile giren gaz, genleşme motoru kullanıldığı taktirde bu sıcaklık değerlerinin üstünde bir sıcaklığa ön ısıtma ile getirilmelidir. Bu sayede istasyonun ve gaz genleşme motoru ile beraberinde kurulacak ekipmanın güvenilirliği garanti altına alınmalıdır. Gaz genleşme motoru ve beraberinde kurulan jeneratör sistemi ile basınç düşürme istasyonlarına giren gazın genleşme enerjisinden faydalanarak elektrik üretimi yapılmaktadır. Bu uygulamanın ülkemizde ve dünyada çeşitli örnekleri bulunmaktadır. Bu kurulan sistem sayesinde basınç düşürme istasyonlarında gaz genleşme esnasında kaybolan enerji verimli olarak dönüştürülmektedir.