4,560
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Investigation of plastic deformation and residual stresses occurred after deep rolling process on aluminum 6082 alloy using finite element analysis
The purpose of this study is to investigate the directional dependency of residual stresses on different sample geometries occurred just after deep rolling using finite element analysis (FEA). One of the most effective way to increase the fatigue strength in the parts subjected to dynamic loading is to create compressive residual stresses on the part surface and at a certain depth of the material. Deep rolling is the most effective process in terms of ability to produce compressive residual stresses. During this process, a local plastic deformation is generated on the surface of the parts by means of a hydraulic sphere or cylinder. The main purpose of deep rolling is not to change the geometry of the workpiece but to improve the mechanical properties of the material by plastic deformation of the surface only. During this investigation, aluminum alloy EN AW-6082 (AlSi1MgMn), which is frequently used in the manufacturing of suspension parts, will be examined. During this examination, different specimens were manufactured. Firstly; the aluminum samples were heat treated as T4 and T6. Despite T4 and T6 heat treated samples were prepared, only T6 was used for investigations, due to the fact that T6 is the commonly used material in the industrial fatigue applications. Secondly; T6 heat treated samples were subjected to tensile test to obtain flow curve of the material. During the tensile test; material was designed according to the tensile test standards of DIN 50125. Ultimate tensile and yield stress of the material were determined by tensile test. Additionally, in the recent studies showed that the compressive residual stresses in transverse direction are twice as high as in rolling direction on prismatic samples after deep rolling. However, residual stresses were not examined on both the tangential and longitudinal directions of cylindrical parts (Ø8 mm, Ø14 mm). Due to these reasons, it is aimed to model different sample geometries (prismatic, cylindrical) to investigate directional dependency of residual stresses on these samples. Also, distribution of residual stresses was examined with respect to three different feed parameters (0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm). Subsequently, the results of residual stress distribution in these samples were compared with each others.
Basınçlı döküm kalıp imalatında yeni malzeme başarısızlık analizi
Yüksek basınçlı döküm, sıvı metalin kısa döngü süreleri üzerinden çok parçalı yeniden kullanılabilir kalıplarda preslendiği bir tekniktir. Diğer döküm yöntemlerinin aksine doldurma eylemi, ağırlığı etkilemez; bu nedenle de döküm süreçleri yüksek hızda sıvı akışları ile meydana gelmekte ve bu sürecin sonunda, bu kinetik enerji ısıya ve de basınç enerjisine dönüşmektedir. Dolayısıyla da yüksek kalitede ve de keskin köşe ve kenarlara sahip olan yüksek hassasiyetli ve ince cidarlı dökümler, burada bahsedilen basınçlı döküm yöntemi kullanılarak özel koşullar altında üretilmektedir. Basınçlı döküm yöntemi kullanılarak işlenen demir dışı alaşımlar, alüminyum, magnezyum ve çinkoyu içermektedir. Basınçlı döküm, alüminyumun bir kalıba enjeksiyonu esnasında yüksek termal ve mekanik basınç altındadır. Prensip olarak döküm kalıbın kullanım süresi, kimyasal kompozisyonun, imalat yönteminin ve termal operasyonların yanı sıra kalıp materyali özelliklerinin seçimine de bağlıdır. Termal basınçlar, kalıp malzemesinin yapısında hasara neden olabilecek sıcaklık değişiklikleri ile oluşmaktadır. Dış yüzeyde ince çatlaklar şeklinde görünen bu hasar tipi, sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanmaktadır. Oluşan bu derin çatlaklar aşamasal olarak büyümekte ve boşluklar şeklinde çatlaklar oluşmaktadır. Çatlaklar nedeni ile oluşan hasar, basınçlı döküm kalıbın kullanım süresinde kritik bir rol oynamaktadır. Basınçlı döküm kalıplarında ısı kontrolü, tipik başarısızlık mekanizmasıdır. Bu başarısızlık girişimini azaltan parametrelerin optimize edilmesi, çeliklerin tasarlanması ve ısıl işlemde göz önünde bulundurulmalıdır. Bu araştırma, farklı deneysel döngülerden sonra basınçlı döküm kalıp numunelerine uygulanan geleneksel materyallerin 1.2343 (X38CrMoV5-1) H11 ve 1.2344(X40CrMoV5-1)H13 ve yeni çeliklerin (Dievar & Toloox) özelliklerini incelemektedir. Ayrıca bahsedilen materyallerin mikro yapıları da, Optik Işık Mikroskobu ve Tarayıcı Elektron Mikroskobu (SEM) testi ile analiz edilmiştir. Krom-molibden-silikon-vanadyum çeliği, yağ ve havada iyi sertleşme özelliğine sahiptir. Dolayısıyla da sıcak işlenmiş çelikler, hem düzenli hem daha yüksek sıcaklıklarda makul sertlik ve plastik özelliklerine sahiptir. Bu nedenle de, oldukça iyi bir geleneksel basınçlı döküm materyalidir. Buna rağmen, Dievar gibi diğer bir özel kalıp çelikleri de özellikle bu çelik sınıfı ile geliştirilmektedir; Dievar, hem sıkı bir tokluk hem iyi bir sıcak dayancının neticesi olarak iyi bir ısı kontrolü ve azami kırınımına sahiptir. TOOLOX 44 isimli yeni sertleştirilmiş bir takım çeliği olan ek bir malzeme, ısı kontrol başarısızlıklarını azaltabilecek olan çarpma tokluğu parametrelerinin optimize edilmesi ile yukarıda tanımlanan başarısızlığı kontrol etmektedir. Isı işlemlerindeki çeşitlilik sorunu, TOOLOX 44 ile çözülmektedir.
Yeşil binalarda tasarım parametrelerinin belirlenmesi ve termodinamik analizi
Bu çalışmada, yeşil bina kavramı detaylı bir şekilde tanımlanmıştır. Yeşil binaların tasarım süreçlerinde izlenmesi gereken yollar ve termodinamik parametreler açıklanmıştır. Yeşil binaların yerel çevre ile olan etkileşimi ve LEED ölçütleri de belirtilmiştir. Tasarımı yapılan binanın termodinamik analizleri hesaplanmıştır. Binanın enerji ihtiyacının ne kadarının yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılanabileceği incelenmiştir. Binanın yeşil bina kriterlerine uygunluğu LEED ölçütleriyle incelenmiş ve uygun olduğu tespit edilmiştir. Bulunan sonuçlar yeşil binanın işlerliğini göstermektedir.
Eşit kanallı açısal presleme kalıplarının geliştirilmesi ve alüminyum malzemede uygulanması
1970'den beri uçak, otomotiv, medikal ve pek çok sektörde alüminyum kullanımı artmıştır, böylece hayatımızda daha fazla yer almıştır. Alüminyumun kullanım sıklığının artması uzmanları bu konuda daha fazla çalışma yapmaya yöneltmiştir. Bu çalışmalarda Alüminyumun atomik yapısını küçülterek dayanıklılığını arttırmak amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda Eşit Kanallı Açısal Presleme (EKAP) yöntemine önem verilmiştir. Bu çalışmada ise ilk olarak bu zamana kadar yapılan Eşit Kanal Açısal Presleme (EKAP) yöntemi ve kalıpları incelenmiş, günümüze kadar gelen EKAP prosesinde ki sorunlar ve kalıbın problemleri analiz edilmiştir. Çalışmamızda kullanılan kalıp soğuk basmada oluşan problemler, zaman kaybı ve diğer aksaklıkların giderilmesi için tasarlanmıştır. CNC torna, freze, düz ve silindirik metal taşlamalar ve ısıl işlemlerle birlikte kalıbın imalatı günümüze kadar yapılanların aksine farklı bir dizayn barındırmaktadır. İç içe geçen kalıp dizaynı, çekirdek ve dış kalıbın belirli bir eğimle birbirine kenetlenerek kalıbın 360° sıkması için yapılmıştır. Aynı zamanda çekirdek kalıbın 4 parçası birbirini tamamlayarak kalıbın 90° bir malzeme yolu oluşturmasını sağlamıştır. Kalıbın dayanımının artması için çekirdek kalıbın malzemesinde 1.2344 imalat çeliği kullanılmış ve ısıl işlem yoluyla 54 HRC sertlik derecesine kadar sertleştirilmiştir. Kalıpta kullanılan dış kalıp 5° ters açı ile çekirdek yüzeyindeki yardımcı parçaları sıkarak presleme esnasındaki kalıbın tek parça gibi olmasını sağlamıştır. Kalıbın üst ve alt kapakları çekirdek kalıbın sıkılması ve çıkarılması esnasında oluşacak herhangi bir olumsuzluğa karşı yapılmıştır. Çıkarma pimleri ve aparatları yoğun bir kuvvet altında sıkışan kalıbın yine preslemenin uyguladığı kuvvetle serbest kalmasına yardım etmektedir. Çalışmamızda yeni bir EKAP kalıbı imal etmek amaçlandığı için, tasarım öncelikle oyun hamuru ile denenmiştir. Bu aşamada herhangi bir problem ile karşılaşılmamış ve çalışmanın devamında 6063 Alüminyum kullanılmıştır. Alüminyum ile ilk basımda dakikada 2 mm ilerleme test edilmiş ve olumsuz bir sonuç ortaya çıkmamıştır. Bir sonraki adımda dakikada 10 mm ilerleme ile seri şekilde basıma devam edilmiştir. Sonuç olarak; 6063 alüminyum malzemede EKAP yönteminden elde edilen numunelerin, artan geçiş sayısına bağlı olarak aşınma direnci, yüzey sertliği ve malzemenin mukavemetinin arttığı gözlemlenmiştir.
Eşit kanallı açısal presleme yönteminin incelenmesi ve 6063 alüminyum alaşımına uygulanması
Aşırı Plastik Deformasyon (APD) işlemleri ultra ince taneler oluşturmak için metal kütlesine ultra büyüklükte bir plastik gerilmenin uygulandığı metal şekillendirme prosesidir. APD sürecinin temel amacı çevreye uyumlu, yüksek mukavemetli ve hafif parçalar üretmektir. Eşit Kanallı Açısal Presleme (EKAP) yöntemi düşük sıcaklıklarda mikron altı, ve nano boyutta tane yapısına sahip malzemelerin üretildiği Aşırı Plastik Deformasyon (APD) işlemi ile tane inceltme yöntemidir. EKAP yöntemi uygulanan malzemelerde üstün fiziksel ve mekanik özellikler elde edilmektedir. EKAP işlemi uygulanan malzemeler yüksek mukavemet, iyi süneklik ve düşük sıcaklıklarda süperplastik davranışı göstermektedir. İşlem sürecinde malzeme aynı şekle ve kesit boyutuna sahip iki kanaldan oluşan bir kalıpta preslenmektedir. EKAP işlemi kalıp açıları, presleme hızı, presleme sıcaklığı, işlem rotaları, geçiş sayısı, geri presleme ve preslenecek malzeme kesiti olmak üzere çeşitli işlem parametrelerini içermektedir. Bu çalışmada altı ana bölüm bulunmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde Aşırı plastik deformasyon ve Eşit Kanallı Açısal Presleme yöntemi hakkında genel bilgiler verilmiştir. İkinci bölümünde Aşırı Plastik Deformasyon işlemleri, üçüncü bölümünde Eşit Kanallı Açısal Presleme yöntemi ve işlem parametreleri, dördüncü bölümde Alternatif EKAP yöntemleri ve Paralel Kanallı EKAP yöntemi anlatılmıştır. Beşinci bölümde Alüminyum ve Alaşımları hakkında açıklamalar yapılmıştır. Altıncı bölümde EKAP deneyinin uygulanacağı malzeme, EKAP kalıbı, EKAP deneyi, presleme kuvveti, sertlik ölçümü, deney sonuçları ve öneriler konuları incelenmiştir. Deneysel bölümünde daha önce yapılan EKAP kalıplarından daha farklı özelliklere sahip yeni bir kalıp tasarımı kullanılmıştır. Kalıbının imalatı ve numunenin hazırlanması sırasında kullanılan malzemeler hakkında bilgiler verilmiştir. EKAP işlemi için tasarlanan kalıp 90° kanal açısına ve 0° dış kavis açısına sahip kanallardan oluşmaktadır. Uygulama işlemi sırasında rota A kullanılmıştır. İşlem kalıba ve numuneye herhangi bir sıcaklık uygulamadan 10 mm/dak pres zımbası ilerleme hızında gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu yeni kalıpta 10 mm x 10 mm x 54 mm ölçülerindeki 6063 Alüminyum alaşımı malzemeye arka arkaya 2 presleme işlemi uygulamıştır. Numunenin ilk halinin, 1. presleme sonrası halinin ve 2. presleme sonrası halinin Brinell sertlik değerleri ölçülmüş ve değerlendirilmiştir. Ayrıca 1. presleme sırasında uygulanan kuvvet ile 2. presleme sırasında uygulanan kuvvet belirlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: EKAP, APD, Ultra ince tane, 6063 Alüminyum Alaşımı, Sertlik, Mekanik özellikler
Bilgisayar destekli 1 kW' lık rüzgar türbini tasarımı ve prototip üretimi
Dünya hızlı bir şekilde yenilenebilir enerji kaynağı kullanımına geçmektedir. Özellikle son yıllarda bu konuda yatırımlarında artması yenilenebilir enerjinin önemini göstermektedir. Rüzgâr enerjisi de son zamanlarda göstermiş olduğu gelişimlerle çokça bahsedilen yenilenebilir bir enerji çeşididir. Rüzgâr enerjisi, rüzgâr türbin makineleri vasıtasıyla ilk önce mekanik, daha sonra elektrik enerjisine dönüştürülür. Üretilebilecek enerji miktarını etkiyen en önemli faktörler; rüzgâr türbini bıçak sayısı ve bıçak yapısı, türbin tasarımı, dişli yapısı kısacası sistemin her bir faktörü üretilecek enerji miktarını etkilemektedir. Bu yüzden her yıl rüzgâr türbini ile ilgili yatırım miktarları da artmaktadır. Rüzgâr enerjisinde ilk sermaye yatırımı makine ve destekleyici altyapı için kullanılmaktadır. Türbin tasarımı, tesisin kurulumu ve işletilmesi gibi enerji maliyet fiyatının artmasına sebep olan faktörler rüzgâr gücünü bir alternatif enerji kaynağı yapma anahtarıdır. Bir rüzgâr türbinin matematiksel modellenmesi, işlem alanı üzerinde, rüzgâr türbinin davranışının anlaşılması için gereklidir. Çünkü rüzgâr türbinin optimum değerlerde çalışmasına yardımcı olacak kapsamlı kontrol algoritmaların geliştirilmesine izin verir. Modelleme, rüzgâr türbini performans değerlerinin kontrol edilmesini sağlar. Model sonuçları, türbin tasarımını optimize etmek ve rüzgâr enerjisi fiyatının artmasına yol açacak faktörleri minimize etmek isteyen yeni nesil türbin araştırmacıları ve tasarımcıların yararlanabileceği bir bilgi olacaktır. Bu tezde rüzgâr enerji sistemleri üzerinde çalışılmış ve rüzgâr türbin sisteminin matematiksel modellemesi yapılmıştır. Çevre şartları ve rüzgâr türbini için belli parametreler dikkate alınarak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Uygulamalı görmek için mini rüzgâr türbini imal edilmiştir.
Enjeksiyon kalıplarında keskin geometrilerin oluşturulması için mekanik bilezik geliştirilmesi
DURSUN, Özgür, Enjeksiyon Kalıplarında Karmaşık Geometrilerin Oluşturulması İçin mekanik bilezik Geliştirilmesi, Yükseklisans Tezi, İstanbul, 2017 Proje konusu enjeksiyon kalıplarında ters açılı formların oluşturulabilmesi için mekanik bir bilezik geliştirerek üreticilere düşük yatırım maliyetleri ile üretim yapmalarının önünü açmaktır. Özellikle sezonluk üretim yapılan kalın etli ek parça ürünleri enjeksiyon kalıpları ile üretimi yapılmaktadır. Üreticilerin sezonluk üretim yaptıklarından dolayı yüklü kalıp yatırımları yapmak istememektedirler. Konu ile ilgili bu ürünleri düşük yatırım maliyetleri ile üretebilmenin önü açılmıştır. Geliştirdiğimiz sistemde var olan sistemlere alternatif olarak daha düşük yatırım maliyetleri ile aynı ürünlerin üretiminin önü açılmıştır. Enjeksiyon kalıplarında oluşturulamayacak açıdaki formların oluşturulabilmesi için harici dışarıdan bir mekanik maça ile bu formu oluşturmaktır. Mevcutta bu ürünlerin üretimini yapabilmek için ihtiyaç duyulan sistemlerin yatırım maliyetlerinin %70 oranında düşük maliyetlere projemizdeki sistem ile üretim yapılabilmektedir
Isıl sistemlerde mevcut atık ısı potansiyelinden yararlanarak termofotovoltaik yöntemlerle elektrik enerjisi üretim teknolojilerinin geliştirilmesi
Günümüzde enerji tüketiminin giderek artması, yenilenebilir enerji kaynaklarının hızla tükenmesi ve minimum girdi ile maksimum verim elde etme talebi yeni teknoloji arayışlarına hız kazandırmıştır. Atık ısıların değerlendirilmesi enerji yönünden tasarruf sağlamaktadır. Atık ısılardan elektrik üretimi gerçekleştirilerek temiz ve yenilenebilir enerji olarak mevcut elektrik üretimine katkı sağlanmaktadır. Bu yöntem, maliyet, atık ısının etkin kullanımı ve enerji tasarrufu açısından alternatif sunarken aynı zamanda sera etkisini azaltarak çevre dostu bir üretim modeli olarak kabul edilmektedir.Bu çalışmada mevcut atık ısı potansiyelinden yararlanarak termofotovoltaik enerji dönüşümü ile elektrik üretim teknolojisinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Literatürde termofotovoltaik enerji dönüşümü ile endüstriyel sistemlerde ve merkezi ısıtma sistemlerinde kullanılabilirliği araştırılmış ve endüstriyel sistemlerde teorik bir model geliştirilmiştir. Bu modelde, endüstriyel sistemlerdeki atık ısılar, sisteme ısı geçişi yöntemlerinden biri olan ışınım yolu ile incelenmiştir. Üretim aşamasından sonra meydana gelen atık ısı, sisteme termofotovoltaik dönüşüm ile elektrik üretimi sağlanarak geri kazandırılmıştır. Yapılan çalışmada endüstriyel ve merkezi ısıtma sistemlerinde termofotovoltaik sistemin analizi yapılmıştır. GaSb hücre yapısının tabaka kalınlıkları optimize edilmiş ve nihai örnek tasarımı Matlab programı kullanılarak hesaplanmıştır. Yapılan analizde, TPV sıcaklık grafikleri GaSb hücresi kullanılarak elde edilmiştir. Kullanılan sıcaklık parametreleri hücre sıcaklığı ve kaynak sıcaklığıdır. Bu grafiklerle enerji verimliliği, dolum faktörü, açık devre voltajının etkisi ve kısa devre akım değerleri belirlenmiştir. Ayrıca termofotovoltaik sistemin termodinamik analizi yapılarak sonuçlar sunulmuştur. Öncelikli olarak termofotovoltaik sistem üç ayrı bölgeye ayrılarak analizi yapılmıştır. Analizde sistemin her bir parçası ayrı ayrı yapılırken sistemin bütünü ayrıca ele alınmıştır. Sistem öncelikle birinci kanun analizi yapılarak değerlendirilmiştir daha sonra ikinci kanun analizi yapılmıştır. Birinci bölge ısı kaynağının ışınım ile filtrelere ulaşana kadar meydana gelen enerjinin termodinamik analizidir. İkinci bölge ise fotovoltaik sistem olarak değerlendirilen filtre, seçici-yayıcı ve fotovoltaik hücrelerin yer aldığı bölümdür. Son bölge olarak ifade edilen üçüncü bölge ise elektrik enerjisinin depolandığı kısım olarak değerlendirilmiştir. Her bölgenin termodinamik analizi kapsamında, enerji ve ekserji analizi yapılarak sistem parçadan bütüne doğru incelenmiştir. Sonuçlar formüller ve grafikler ile desteklenmiştir. Yapılan çalışmanın mevcut elektrik üretimine alternatif olması ve ileride yapılacak çalışmalara bir kaynak oluşturması amaçlanmıştır.
Konut sektöründe kullanılan iklimlendirme sistemlerinde enerji ve ekserji analizi: Split klima örneği
İnsanlar son yıllarda vakitlerinin birçoğunu kapalı alanlarda geçirdiğinden, iklim değişimi ve küresel ısınmadan dolayı artan sıcak hava, seri üretimle ucuzlayan ürünlerin alımının kolay olması soğutma sektöründe hızlandırmıştır. Ucuz, elde edilmesi ve kolay bakımı olması açısından split klimalar en çok tercih edilen çeşittir. Çalışma prensibi buhar sıkıştırmalı sistemdir. Bu kadar kolaylığın yanında temizlik açısından da çok önem verilmelidir. Uygun temizlik işlemleri için servisler kullanılmalıdır. Temizlik periyotları yapılan klimalar ısıtma ve soğutmada verimliliklerinde artış meydana gelmektedir. Hastalık oranlarında ciddi düşüşler meydana gelir. Bu çalışmada konut sektöründe kullanılan iklimlendirme sistemlerinde enerji ve ekserji analizini split klima örneğinden bahsedilmektedir. Anahtar Kelimeler:İklimlendirme, Split klima, İleri Ekserji ve Enerji Analizi
Soğuk şekil değiştirmiş farklı malzemelerin yığılmasında malzeme akışının incelenmesi
Bu çalışmada yığma karşısında malzemenin şekil değişimi ve sürtünmenin bu şekil değişimine etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmanın ilk kısmında plastik şekil değişiminden bahsedilmiştir. İkinci kısmında sürtünmenin önemi ve plastik şekil değişimine etkisi anlatılmıştır. Son kısımda ise deney tesisatı ve elde edilen verilerle elde edilen sonuçlara yer verilmiştir. Sürtünme katsayılarının belirlenmesi ve değerlendirilmesi, deformasyon işlemlerinde malzeme akış örüntüsü ve deformasyon yükleri üzerindeki etkisinden dolayı çok önemli bir konudur. Halka sıkıştırma testi, sürtünme katsayılarının belirlenmesi için yaygın olarak kullanılan bir deney prosedürüdür. Dış ve iç çaplar ve deforme edilecek malzeme halkalarının yükseklikleri, 6: 3: 2 oranına göre işlenir ve çeşitli deformasyon oranları için iç çap ve yükseklikteki değişiklikler kaydedilir ve katsayıları belirlemek için standart eğrilerle karşılaştırılır. Halkaların yüzeylerindeki deformasyonun değişiminin incelenmesi, halka sıkıştırma testlerinin daha iyi analiz edilmesine yardımcı olacaktır. Sunulan çalışmada, halka numunesi yüzeylerindeki deformasyonun varyasyonunu analiz etmek için bir girişimde bulunulmuştur. Halkaların yan ve üst yüzeylerinde bir ızgara deseni çizilir ve ızgaraların son konumlarının fotoğrafları farklı üzgün oranlar için alınır. Halka sıkıştırma testlerini analiz etmek için ızgara deformasyonları ve standart sürtünme katsayısı belirleme prosedürü kullanılmıştır. Testlerde iki farklı test malzemesi kullanılır ve düzensiz koşullar için sürtünme katsayıları, beklendiği gibi benzer test sonuçları ile uyumludur. Deformasyon oranlarına ve numunedeki pozisyonlarına göre grid boyutlarındaki değişim, halka deformasyonlarının daha iyi bir analizini vermektedir.
Atık buhar geri kazanımı ile bir tekstil fabrikasının ısı kaybı hesaplamaları ve enerji tüketimi ekonomik analizi
Enerji, dünya ülkelerinin ekonomik, siyasi ve sosyal gelişimini etkileyen ana unsurların başında gelmektedir. Özellikle gelişmekte olan ülkelerde artan nüfus, sanayileşme ve teknolojik gelişmelerden dolayı enerjiye olan talep giderek artmaktadır. Bu artış ile ülkeler enerjiye kolay, ucuz ve kesintisiz bir biçimde ulaşmak istemektedirler. Böylece ülkeler alternatif enerji kaynaklarına ve enerjiyi daha verimli kullanabilecekleri sistemlere yönelmişlerdir. Ülkemizde de bu tip sistemler için uygulamalar yaygınlaşmaktadır. Özellikle enerji tüketimi fazla olan sanayi sektöründe enerjiyi daha verimli kullanmak için baca gazı atık ısısının geri kazanımı bu uygulamaların başında gelmektedir. Bu çalışmada bir tekstil fabrikasında bir boyama tesisinin 2020 yılı enerji tüketiminin değerlendirilmesi, işletmeye ait mevcut buhar kazanlarının enerji tüketimindeki etkisi, işletmeye yeni bir buhar kazanı ile mevcut sistemin değiştirilmesi durumu, atık ısı geri kazanım sistemi uygulaması, boyama makineleri üzerinde jet izolasyonu uygulanması durumu üzerine izoleli ve izolesiz ısı kaybı çalışmaları gerçekleştirilmiştir.
Gazbeton ısı yalıtım levhasının, taş yünü ısı yalıtım malzemesi ile karşılaştırılarak, bina enerji performansı ve ısınma maliyetine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, İstanbul ve Erzurum illeri için yüksek binalarda iki farklı yanmaz özellikli yalıtım malzemesi kullanılarak bina dış duvarlarının optimum yalıtım kalınlıkları belirlenmiştir. Hesaplamalar ömür maliyet analizine göre ısıtma derece gün değerlerini kullanarak yapılmıştır. Yakıt olarak doğalgaz kullanılmıştır. Yalıtım malzemesi olarak taş yünü ve gazbeton ısı yalıtım levhası seçilmiştir. Bu durumda dış duvarlara bu yalıtım malzemeleri uygulanarak, artan yalıtım kalınlıklarına göre optimum yalıtım kalınlığı, enerji tasarrufu ve geri ödeme süresi hesaplanmıştır.
Denize kıyı bölgelerde deniz dalgasından yararlanarak enerjisi elde etme
Dünyada enerji alanında farklı çalışmalar yapılmakta ve bu çalışmalar insanlığın geleceğini güvence altına almayı amaçlamaktadır. Giderek azalan yer altı kaynakları ve bunlara sahip olmayan ülkelerin gelişmekte çektikleri sıkıntılar, insanların bakış açılarını doğaya çevirmelerine olanak sağlamıştır. Bu bağlamda gelişen teknolojik sahalar genişleyerek, yeşil enerji olarak da adlandırılan ikincil enerji kaynaklarının varlığını tümüyle göz önüne sermiştir. Bu alandaki gelişmeler gelişi güzel olamayacağından kurulan birçok kurumla alternatif enerjinin takibi sağlanmaya çalışılmıştır. Bizim ülkemizde bu takibi Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı sağlamaktadır. Bu çalışmanın amacı, tükenen yer altı kaynaklarının yerini doğadan sağlayıp insanlığın gelişmesinde ve çevresel temizliğin varoluşunu en üst seviyeye çıkarmaktır. Bu çalışmada Türkiye Cumhuriyeti Devleti'nin konumu göz önünde bulundurularak, yarımada oluşu izlenimiyle dalga boylarının oluşturabileceği güçten yararlanılarak kullanılan wells türbininden fayda sağlayıp gel-git hareketinin enerjisini ısı enerjisine dönüştürmektir. Bu çalışma için Karadeniz Bölgesi seçilmiş olup belirli aylarda sonuçlar alınmıştır. Çalışmanın içeriği dört bölümden meydana gelmiş olup, birinci bölümde var olan enerji kaynaklarından bahsedilmekte, ikinci bölümde dalga enerjisinden, üçüncü bölümde deniz dalgasından ısı enerjisi oluşum çeşitleri ve son bölümde ise deney düzeneği ve hesaplama yer almaktadır. Bunların yanında enerji çeşitlerinin avantaj ve dezavantajlarına değinilmiştir. Anahtar Kelimeler: Deniz Dalgası, Yenilenebilir Enerji, Alternatif Enerji, Kıyı Tipi Kurulu Enerji Sistemi
Alüminyum basınçlı kaplarda sonlu elemanlar yöntemi ile yorulma analizi
Basınçlı kapların tasarımlarının, Basınçlı Kaplar Yönetmeliği'ne göre temel sağlık ve güvenlik gereklerini karşılaması gerekmektedir. Yönetmelikte basınçlı kapların piyasaya arz koşulları ve piyasa gözetimi ve denetim esasları belirlenmiş durumdadır. Bu çalışmada, çalışma şartları göz önünde bulundurularak azami 7 bar basınç altında, 50°C sıcaklığa çıkabilen 70 litre hacme sahip Çelik ve Alüminyum LPG tanklarına Sonlu Elemanlar Metodu (SEM) ile Yorulma Analizi yapılmıştır. Basınçlı kap hesaplarında, 400mm dış çapa sahip, toplam gövde uzunluğu 600mm olan, EN-AW-5083 (EN485-2:2007) malzeme referans alınarak, Torisferik bombe tipine sahip bir tank tasarlanmıştır. Statik analiz için, en kritik şartlar belirlenmiş ve her iki tank içinde uygulanmıştır. En kritik şartlar dahilinde, iki tankta aynı şartlar altında ve aynı yük tekrar sayısı esas alınarak yorulma durumu gözlemlenmiştir. Çalışma sonucunda, Alüminyum bir basınçlı kabın yorulmaya karşı gösterdiği direnç ve Çelik esaslı malzemeden üretilmekte olan basınçlı kapların karşılaştırılması yapılmış, her iki tank için aynı şartlarda analizleri yapılarak, analiz sonuçları karşılaştırılmıştır.
Duvardan ısıtma uygulanan bir ofisin incelenmesi
Bu tez çalışmasında İstanbul'da duvardan ısıtma uygulanmış olan bir ofis odası incelenmiştir. Günümüzde kullanılan yerden ve duvardan ısıtma sistemleri genel olarak incelenmiş, ısıl konfor için gereken durumların araştırması yapılmıştır. Çalışmanın sonuç kısmında sistemin avantajları ve dezavantajlarından bahsedilmiştir. Yapılan çalışmada "Duvardan Isıtma Sisteminin" maliyeti düşürüp mahaldeki ısı korunumunu sağladığı tespit edilmiştir.
Deniz üstü (offshore) rüzgar enerjisi potansiyelinin araştırılması ve Antakya Körfezi için verimliliğinin incelenmesi
Bu çalışmada, deniz üstü rüzgâr enerjisindeki temel faktörler incelenmiş ve Dünya'daki güncel durum belirtilmiştir. Türkiye'de hali hazırda bir deniz üstü rüzgâr enerjisi santrali bulunmamaktadır ve kurulması planlanan bir tesis için yatırım öncesi yapılacak olan fizibilite çalışmasında ele alınması gereken konular ve izlenilecek adımlar detaylıca incelenmemiştir. Bu adımlar ışığında, deniz üstü rüzgâr enerjisi potansiyeli en yüksek illerimizden Hatay'da bulunan Antakya körfezi için WAsP (Wind Atlas Analysis and Application Program) yazılımından yararlanılarak örnek çalışma yapılmıştır. WAsP'ta kullanılmak üzere Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü'nün Samandağ meteoroloji istasyonuna ait 2013-2015 tarihleri arasındaki saatlik rüzgâr hızı ve yönü verileri temin edilmiştir. Türbin yerleşimi ve ileri analizler için bölgeye ait sayısal topografik haritalar Global Mapper programında ilgili yerin 3 ark saniyelik topografik haritasının vektörel hale dönüştürülmesiyle elde edilmiştir. Minimum hata payı için bu verilere ek olarak bölge pürüzlülük ve ölçüm istasyonu yakın çevresi engel bilgileri de programa aktarılmış olup çalışmanın sonucunda kurulacak tesis için geri ödeme süresi ortalama 6.6 yıl olarak bulunup bölgenin rüzgâr verimliliğinin deniz üstü rüzgâr enerjisi santrali kurulumu için uygun olduğu gözlemlenmiştir.
Farklı kireç besleme yöntemlerinin elektrik ark ocağında enerji ve süreye etkisinin incelenmesi
Dünyada ve ülkemizde önemli bir çelik üretim ve geri dönüşüm yöntemi olarak bilinen Elektrik Ark Ocakları, yüksek elektrik enerjisi sarfiyatı ile çalışmaktadır. Geçmişten günümüze dek üretim maliyetlerinin düşürülmesi ve üretkenliğin arttırılması anlamında birçok yenilik yapıldığı bilinmektedir. Yapılan çalışmaların çoğunluğu ana sarfiyat giderini; yani elektrik enerjisi tüketimini azaltmak yönünde olmuştur. Bu bağlamda; hurda ön ısıtma sistemlerinin geliştirilmesi, karbon ve oksijen (oksi-brulör) enjeksiyon sistemlerinin kurulması, Elektrik Ark Ocaklarında (EAO) mobilizasyon sistemlerinin (sensörlerin kullanımı) tasarlanması gibi çalışmaların yapıldığı bilinmektedir. EAO'nda şarj ve besleme tipleri incelendiğinde, fırın girdilerinden cüruf yapıcı kirecin fırına beslenme tipinin; enerji sarfiyatı açısından etkili olabileceği görülmüştür. Bu nedenle, bu çalışmada farklı kireç besleme yöntemlerinin Elektrik Ark Ocağı'nda enerji ve süreye etkisi araştırılmıştır. Yöntem olarak; Kireç, 3 döküm için hurda sepetiyle, 3 döküm için de konveyör sistemle ocak kapağından beslenerek; üretim süreçleri tamamlanıp dökümler devrilmiştir. Aynı kalitede hurda, oksijen, doğalgaz, karbon ve kireç kullanılarak yapılan deneylerde; kireç farklı miktarlarda olmak üzere her iki yöntemle de ocağa beslenerek, izabe sürecinde alınan prova sonuçlarına göre gerektiğinde ilaveler yapılmış ve üretim süreçleri tamamlanmıştır. Üretim değerleri karşılaştırıldığında, kapaktan kireç besleme yönteminde enerjinin 31,1 kWh/t ve enerjili sürenin 0,64 dakika düşük olduğu görülmüştür. İşletme kapasitesi 1.000.000 ton/yıl olan bir firmada 31.100.000 kWh/yıl enerji tasarrufu sağlanması mümkündür.
Bazik oksijen fırını için külçe alüminyum besleme sistemi tasarımı ve optimizasyonu
Demir çelik ürünleri, dayanıklı tüketim malları, yapı malzemeleri ve otomotiv sanayinin temel girdisidir. Bu sebeple bir ülkenin demir çelik ürünlerini tüketim düzeyi, o ülkedeki refahın ve gelişmişliğin en temel göstergelerinden biri olarak kabul edilir. Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerde demir çelik tüketimi giderek artmakta ve tüketim hızını karşılayabilecek üretim kapasiteleri oluşturulmaktadır. Ancak çelik üretiminde kullanılan hammadde, flaks ve deoksidant fiyatları günden güne artmakta bu da çelik üretim maliyetini artırarak karlılığı düşürmektedir. Maliyeti artıran bu malzemelerin biri de deoksidasyon ve alaşımlama amaçlı kullanılan alüminyumdur. Ergimiş metalden oksijeni alma metodu olan deoksidasyon, Bazik Oksijen Fırını (BOF) ile yapılan çelik üretimin son aşamasıdır. BOF ile çelik üretimi yapılan tesislerde deoksidasyon işlemi, yaklaşık 5 kg ağırlığındaki alüminyum külçelerin çalışanlar tarafından el ile atılması suretiyle gerçekleştirilmektedir. Bu şekilde yapılan besleme prosesinde personel kaynaklı kalite ve verim problemleri yaşanabilmektedir. Yapılan çalışmada daha önce tamamen manuel olarak gerçekleştirilen külçe alüminyum besleme işlemi otomatikleştirilmiştir. Bununla birlikte prosesin daha kontrollü ve kararlı bir hal alması sağlanarak kalite ve performans süreçlerinde önemli kazanımlar elde edilmiştir. Alüminyum besleme sistemi öncesi ve sonrası verilerden tablolar hazırlanıp, karşılaştırmaları yapılmıştır. Sonuç olarak, konvertörden sıvı çeliğin potaya boşaltılması sırasında alüminyum besleme sistemi kullanımının maliyet düşürücü bir uygulama olduğu gösterilmiştir. Bu maliyet düşürücü uygulama sayesinde tasarrufun yılda yaklaşık 91.176 $ olabileceği anlaşılmıştır. Aynı zamanda yapılan çalışma sonucunda daha önce tamamen manuel olarak gerçekleştirilen ve birçok iş güvenliği riski taşıyan külçe alüminyum besleme işleminin otomatik besleme sistemi ile yapılması sonrası iş güvenliği noktasında ortaya çıkabilecek tehlikeler ortadan kaldırılmıştır.
Cu-Al levhaların sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirilmesinde optimum kaynak parametrelerinin belirlenmesi
Alüminyum (Al) ve bakır (Cu), yaygın olarak uçak-uzay, otomotiv, kimya, nükleer, elektrik-elektronik ve enerji sektörlerinde kullanılan iki yaygın mühendislik malzemesidir. Farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip saf Cu ve Al-1050 alüminyum alaşımının ergitme kaynak yöntemleri ile birleştirilmesi bazı zorluklara yol açmaktadır, özellikle kaynak bölgesinin mekanik özellikleri üzerine olumsuz etki etmektedir. Bu yüzden bu farklı malzemelerin birleştirilmesinde, katı hal kaynak yöntemlerinden biri olan sürtünme karıştırma kaynağı (SKK) ile birleştirilmesi üzerine yapılan deneysel bir çalışmadır. Bu çalışmada, alüminyum alaşımı (Al-1050) ve ticari saf bakır (Cu) levhalar üç farklı dönme hızında (525, 1025, 1525 dev/dak), üç farklı takım ilerleme hızında (50, 75, 100 mm/dak) ve iki farklı takım konumlandırmasında (0.75-1.5 mm) sürtünme karıştırma kaynağı (SKK) ile birleştirilmiştir. Bu birleştirmede taramalı elektron mikroskobunda (SEM) mikroyapı incelemeleri ile X-ışınları difraksiyonu (XRD), çekme testi ve mikrosertlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Mikroyapı incelemeleri, karışım bölgesinin alüminyumca zengin ve bakırca zengin yapıları içerdiğini göstermiştir. Kaynak bölgesinin XRD analizlerinde, Al2Cu3, Al4Cu9 ve Al0.0565Cu0.9434 metaller arası bileşiklerin varlığı tespit edilmiştir. Çekme testi sonuçları, en iyi Cu/Al-1050 birleştirmesinin çekme mukavemetinin Cu ana metalinkinden %62, Al-1050 ana metalinkinden ise %14 düşük olduğunu göstermiştir. Mikrosertlik ölçümlerinde ise, karışım bölgesindeki sertliklerin ana metallere göre arttığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Sürtünme karıştırma kaynağı (SKK), Cu/Al alın birleştirmesi, mekanik özellikler, optimum kaynak parametreleri, alüminyum alaşımı (Al-1050), ticari saf bakır (Cu)
Hatay ili biyogaz enerjisi potansiyelinin incelenmesi
Günümüzde yaşamın devam edebilmesi için temel ihtiyaçlardan birisi enerjidir. Sürekli olarak hızla büyüyen sanayi, teknolojik gelişmelerin hız kazanması enerji ihtiyacının artmasına sebep olmaktadır. Bu nedenle artan enerji ihtiyacına cevap verebilmek için enerji kaynaklarının verimli kullanılması gerekmektedir. Ancak son dönemlerde fosil yakıt kaynaklarının tükenmeye başlaması dünya ülkelerini endişelendirmiştir. Bu yüzden ülkeler alternatif enerji kaynakları arayışı içerisine girmiştir. Çevre dostu, üretimi tüketiminden hızlı olan ve sonsuz enerji kaynaklarından enerji üretmek için çalışmalar yapmışlardır. Enerji tüketiminin artması ile doğru orantılı olarak enerji üretiminin de artması gerekmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelen ülkeler ilk yatırım maliyetleri yüksek olsa da problem olmadan enerji üretimi ile enerji ihtiyaçlarını karşılayarak kısa vadede ilk yatırım maliyetlerinin geri dönüşümünü sağlamışlardır. Türkiye bulunduğu coğrafi bölge olarak yenilenebilir enerji kaynakları potansiyeli açısından oldukça elverişli bir konuma sahiptir. Ekvatora yakın olması ve rüzgar potansiyelinin yüksek olması ile birlikte geçim kaynaklarının başında tarım ve hayvancılık gelmektedir. Yani sosyoekonomik şartlarda yenilenebilir enerjiyi desteklemektedir. Bu yüzden mevcut şartların değerlendirilmesi ile oldukça yüksek bir enerji potansiyeli vardır. Bu çalışmada: Türkiye'nin en önemli enerji potansiyellerinden birisini bünyesinde barındıran Hatay ilinin biyogaz enerjisi üretim potansiyeli incelenmiştir. Sanayi alanında hızla gelişmekte olan Hatay ilinde enerji üretimi konusunda da birçok çalımalar yapılmaya başlanmıştır. Önemli geçim kaynaklarından birisinin tarım ve hayvancılık olması nedeniyle değerlendirilmesi gereken yüksek biyogaz enerji potansiyeli barındırmaktadır. Hatay ilinde mevcut şartlar altında hayvansal atıklardan yıllık olarak 52,156,774.06 m3 lük biyogaz üretilir. Bu biyogazın değerlendirilmesi ile 244.31 GWh enerji üretimi gerçekleştirilir. Biyogaz enerjisinin üretilmesi ile birlikte 211,490 ton-CO2 karbon salınımı önlenecektir. Biyogaz enerjisi üretiminin için gerçekleştirilebilmesi için gerekli olan santral maliyeti 234,900,000 TL'dir. Hatay ilinde santral kurularak enerji üretiminin hayata geçirilmesi ile birlikte tesis kendini 3.5 yılda geri ödemektedir.
Jominy testinin sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi
Malzemelere uygulanan ısıl işlemlerin modellenebilmesi günümüzde ticari yazılımlarla yapılmaktadır. Bu modellemeleri yapan ticari programlar, iş parçasının ısıl işlem sonrasındaki mekanik özellikleri ve tane yapıları hakkında kapsamlı bilgiyi yüksek oranda doğrulukla kullanıcılarına sunmaktadır. Malzeme ile soğutucu sıvı arasındaki ısı taşınım miktarını sembolize eden ısı taşınım katsayısının değerinin doğru tespit edilmesi ısıl işlem modellemelerinin doğruluk oranını yükseltecektir. Soğutucu sıvının debisi, sıcaklığı ve türü konveksiyon değerini etkilediği gibi test numunesinin de yüzey pürüzlülüğü ve malzeme türü de aynı şekilde etkili olacaktır. Bu bağlamda, yeniden tasarlanıp imal edilen Jominy test cihazı, ısıl işleme etki eden değişkenleri ( soğutucu sıvı türü, sıcaklığı ve uygulama hızı ) kontrollü ve ölçülebilir şekilde test numunesine uygulayabilmektedir. Bu çalışma, ısıl işlemde bilinmesi zaruri olan, konveksiyon katsayısının bulunmasında yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Sunulan yaklaşım ile ticari yazılım "sonlu elemanlar yöntemiyle modelleme" ve test cihazı kullanılarak elde edilen zaman-soğuma eğrileri kıyaslanıp, grafiklerin örtüşmesi beklendi. Örtüşme olana kadar ticari yazılımda, rastgele konveksiyon katsayısı değiştirildi. Örtüşme olduğu durumdaki ticari yazılıma verilen konveksiyon katsayısı, o anki değişkenlerden (soğutucu sıvının debisi, sıcaklığı ve türü, test numunesinin yüzey pürüzlülüğü ve malzeme türü) kaynaklanan gerçek konveksiyon katsayısı olarak tespit edildi. Bu bağlamda, SAE/AISI 1050 çeliğinin Jominy alından su verme deneyi ve sonlu elemanlar modellemesi tasarlandı. AISI 1050 çeliği için jominy deneyi yapıldı. Aynı malzeme için ticari yazılım olan ABAQUS'de soğuma koşulları modellendi. Modelleme esnasında rastgele verilen konveksiyon katsayısına göre grafikler elde edildi. Bu grafikler arasından uygulama ile en iyi örtüşen sonuç grafiği elde edildi. Deneysel ve modelleme sonucu elde edilen eğrilerin yaklaşık olarak örtüşmesi, jominy deney koşullarındaki soğutma parametrelerine (kullanılan soğutma sıvısı ve sıcaklığı, soğutma sıvı debisi, malzeme türü ve yüzey özellikleri gibi) ait konveksiyon katsayısının 15000 W/m2K olduğu tespit edildi. Konveksiyon katsayılarının (h) tespiti ileriye dönük termodinamik ve enerji transferini ilgilendiren çalışmalar için de bir veri tabanı oluşturacaktır. Günümüzde enerji sistemlerini ihtiva eden makine cihaz ve ekipmanlarının termal dizaynındaki en büyük problem konveksiyon katsayılarının (h) hesaplanmasındaki zorluklardır. Bu tez çalışması ile konveksiyon katsayılarının (h) tespitine yardımcı olacak bilimsel bulgular ortaya konmuş olacaktır.
Esnek sistemlerin kontrolü için yapay zeka teknikleri ile girdi şekillendirici tasarımı
Esnek ve hafif sistemlerin kullanımı, rijit ve ağır sistemlerin kullanımı ile karşılaştırıldığında yüksek operasyon hızı, düşük elektrik tüketimi, üretim ve ilk yatırım maliyetlerinde azalma vb. gibi birçok avantajı da beraberinde getirmektedir. Ancak esnek sistemler dinamik sistemlerdir ve hareketleri sonucunda büyük miktarlarda artık titreşim oluşur. Bu artık titreşim genel olarak açık çevrim veya kapalı çevrim kontrol teknikleri ile giderilmeye çalışılır. Tez çalışmaları kapsamında esnek sistemlerde oluşan artık titreşimin azaltılması veya giderilmesi amacı ile açık çevrim denetim sistemlerinden Girdi Şekillendirme teknikleri tasarlanmış ve deneysel uygulamaları yapılmıştır. Ayrıca değişken çalışma koşullarında ortaya çıkan büyük genlikli artık titreşimleri minimize etmek için uygun girdi şekillendirici seçimi amacıyla Bulanık Mantık Tabanlı bir Karar Destek Sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan sisteminin yüksek genlikli artık titreşimlerin minimize edilmesinde başarılı sonuçlar verdiği görülmüştür. Açık çevrim uygulamalarının sistem cevabında yetersiz kaldığı durumlar için kapalı çevrim denetim sistemlerinden LQR kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Euler-Lagrange eşitlikleri ile elde edilen matematiksel model yardımı ile sistemin durum uzay modeli MATLAB/Simulink ortamında oluşturulmuştur. Daha sonra ön tasarımı yapılan LQR kontrolcü kazanç matrisi Arı Algoritması ile optimize edilmiştir. Kontrolcü tasarımında motor pozisyonunun ve esnek uzuv uç açısının minimum sapma ile hareketinin sağlanacağı LQR kontrolcü tasarımı amaçlanmıştır. Önerilen yöntemin başarısını araştırmak amacıyla sistem performansı literatürdeki benzer çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar grafikler halinde sunularak detaylı incelemesi yapılmıştır. Sonuç olarak sunulan yöntemin deneysel doğrulama ile desteklenebildiği görülmüş ve farklı mühendislik sistemleri ve farklı kontrolcü tasarımları için de oldukça iyi bir kontrolcü yaklaşımı olabileceği anlaşılmıştır. Ek olarak, esnek sistemler için açık çevrim ve kapalı çevrim denetim sistemlerinin uygulaması ile denetleyiciler arasındaki farklar ve uygun sisteme göre tercih edilmesi gereken denetleyici seçimi için öneriler de sunulmuştur. Önerilen yöntemlerin başarısı ve gerçek sistemlerde uygulanabilirliği Quanser doğrusal gezer vinç ve esnek uzuv deney cihazları ile doğrulanmıştır.
AVL programı ile modellenen hibrit araç için optimum elektrik motor seçimi ve araç performansına etkilerinin incelenmesi
Dünya nüfusunun artışı ile birlikte sahip olduğumuz kaynakların tükenmeye başlaması ve üretim/tüketim süresince çevreye verilen zararın azaltılmasına yönelik çalışmalar, yeni buluşları ve teknolojik çalışmaları da beraberinde getirmiştir. Endüstri devrimlerinin hızlı bir şekilde aşıldığı günümüz, enerji verimliliği yüksek, emisyon salınımı ve yakıt tasarrufu açısından çok daha iyi ve bir o kadar da konforlu ulaşım araçlarına ihtiyaç doğurmuştur. İnovatif çalışmaların gözdelerinden biri olarak kabul edilen ve birçok akademik çalışmaya da konu olan hibrit araçların her geçen gün farklı segmentler ve çeşitlilikle karşımıza çıkması, uygulanabilirliği yüksek yeni araştırmalara da yön vermektedir. Bu çalışmada, AVL simülasyon programı ile modellenen bir hibrit elektrikli aracın performansına; farklı güçlerde seçilecek olan elektrik motorlarının etkileri incelenmiştir. Hibrit araçların performansını arttırmaya yönelik farklı özelliklerdeki elektrikli motorların performansa etkileri birbirleri arasında karşılaştırılmıştır. AVL-Cruise simülasyon programı ile yapılan modellemede, 3 farklı elektrik motoruna sahip hibrit motorların performansını analiz etmek için kullanılmıştır. Tasarımda, aynı model araca; 15, 20, 25kW'lık üç farklı elektrik motoru ve uygun jeneratörler eklenmiştir. Simülasyon sonuçları ve matematiksel modelleri grafiksel olarak irdelenerek verilmiştir. Motor torku, güç, yakıt sarfiyatı, batarya enerjisi, toplam üretilen ve tüketilen elektrik enerjisi gibi parametreler açıklanmış ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada, FTP-75 (Federal Test Procedure) ve NEDC (New European Driving Cycle) sürüş çevrimleri kullanılmış ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak; bu çalışma şartları ve parametreleri için; 20kW'lık elektrik motoruna sahip olan model hibrit elektrikli araç, diğerlerine kıyasla daha efektif ve enerjitik bir performans gösterge çizelgesi ortaya koymuştur.
Basit ve rejeneratif organik rankine çevrimi (ORC) tasarımları kullanılarak biyogaz yakıtlı ısı-güç kombine (CHP) motorunun atık ısısının geri dönüştürülebilirliği, enerji ve ekserji analizi
Yenilenebilir enerji kaynakları hızla tükenen fosil yakıtların yerine geçebilecek önemli bir alternatiftir. Güneş, rüzgar, hidrojen, biyogaz gibi birçok yenilenebilir enerji kaynağı mevcuttur. En önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi olan biyogaz, çoğunlukla ısı-güç kombine motorlarında (CHP) yakıt olarak kullanılmakta ve elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Fakat bu motorların verimleri çok düşük olup biyogazın yanması ile giren enerjinin çok büyük bir kısmı egzoz gazı ve ceket soğutma suyu vasıtası ile atmosfere atılmaktadır. Bu tez çalışmasında, Belçika bölgesinde kurulu bulunan ve evsel atıklardan biyogaz üretimi yapan bir tesisteki ısı-güç kombine motorlarının (CHP) atık ısılarının geri kazanımı çalışılmıştır. Çalışma kapsamında öncelikle yüksek sıcaklığa sahip olan egzoz gazı atık ısısı için çevrim akışkanı olarak R245fa kullanan rejeneratörlü ve rejeneratörsüz organik Rankine çevrimleri (ORC) tasarlanmıştır. Tasarlanan bu iki çevrim, hem kritik-altı (subkritik) hem de kritik-üstü (süperkritik) çalışma şartları için parametrik olarak optimize edilmiştir. Daha sonra düşük sıcaklığa sahip olan ceket soğutma suyu (CS) atık ısısının geri kazanımı için çevrim akışkanı olarak R245fa kullanan rejeneratörlü ve rejeneratörsüz ORC tasarımı yapılmış olup bu tasarımlar kritik-altı çalışma şartlarında parametrik olarak optimize edilmiştir. En iyi performansın elde edildiği sistem parametrelerinde, egzoz gazı ve CS atık ısısının geri kazanımı için tasarlanan ORC çevrimlerinin ekserji analizi yapılmıştır. Çalışma kapsamında R245fa kullanan ORC çevrimlerinin en iyi çalışma koşullarının belirlenmesinin yanı sıra rejeneratörün ORC üzerine etkileri de irdelenmiştir. Çalışma boyunca ORC sistemlerinin tasarımı ve parametrik optimizasyonu için Steag GmbH tarafından geliştirilen EBSILON® Professional (EBSILON) yazılımı kullanılmıştır.
Demir çelik endüstrisindeki elektrik ark ocaklarının kimyasal bileşimine dayalı kütle ve enerji analizi
Sanayi enerji tüketiminde en baş sırada yer alan EAF'lerde yapılacak iyileştirme çalışmaları enerji tasarrufu ve geri dönüştürülemez artık maddelerin minimizasyonu açısından büyük önem arz etmektedir. Demir çelik sektöründeki gün geçtikçe artan arz ve talep dengesi ile doğrudan orantılı olarak artan enerji ihtiyacı ve atılan atık ürün miktarının yönetimi ülke politikaları açısından büyük önem arz etmektedir. Enerji tüketiminin azaltılması konusunda yapılan çalışmalar, ısının direkt olarak atıldığı baca gazları ya da cüruf atık ısıları üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu çalışmalar her ne kadar doğru ve gerekli ise de atık enerji yönetimi açısından yapılacak çalışmalar öncelikle atığın kaynağı olan atık ürün miktarlarının yönetimi üzerine olması gereklidir. Atık ürün denildiğinde akla gelen baca gazları ve cüruf kaybolan enerjinin büyük bir kısmını ihtiva etmektedir. Dolayısıyla demir çelik üretimi yapan sistemlerde kullanılması kaçınılmaz olan enerji girdisinin azaltılabilmesi için yakıt, cevher ve alaşım elementlerinin optimum düzeyde kullanılması gerekmektedir. Tüm bunlara ek olarak fırının düzenli çalışması ve sistemin zarar görmemsi açısından sistemin bazikliğinin incelenmeside büyük önem arz etmektedir. Çok düşük baziklik, metalürjik olarak ve refrakter aşınmasının kimyasal mekanizmaları açısından sakıncalıdır ve cüruf fazla akışkan fazdadır, ancak çok yüksek baziklikte termal ve metalurjik verimlilik açısından sakıncalıdır ve cüruf düşük viskoziteye sahiptir, her iki noktada çok önemlidir, bu nedenle baziklik oranının 1,8 ile 2,3 aralığında olması istenir ki cüruf bu fazda krem kıvamında olur. Düşük baziklikte sistemden kükürt uzaklaştıması yapılamaz ve ocağın refrakterlerine zarar verir. Yüksek baziklikte fazla katı cüruf arkın sıvı çelik banyosuna girişini zorlaştırır ve metalürjik açıdan doygunluk sağlanamaz. Burdan yola çıkarak baziklik oranına göre sistemde kullanılan malzemelerin sarfiyatının kontrolü ile tasarruflara gidilebileceği vurgulanmıştır. Bu çalışmada elektrik ark fırınında gerçekleşen her bir reaksiyon irdelenmiş, kütle ve enerji balansı yapılmıştır. Fırın verimini arttırmaya yönelik yapılabilecek çalışmalar üzerinde durulmuştur. Bu çalışmada hurda içerisindeki silisyum oranının ve curufun baziklik oranının elektrik ark ocaklarının optimizasyonu için çok önemli parametreler olduğu üzerinde durulmuştur. Ocak 1,8 ile 2,3 arasında değişen farklı baziklik oranlarında ve hurdadaki sabit silisyum oranında (%1.42) incelenmiştir. Sistemin mevcut baziklik oranı 1,87 olarak hesaplanmış ve 1,8'den 2,3 baziklik oranına değişim yapıldığında harcanan kireç miktarı ortalama 6 tondan 8 tona, çıkan curuf kütlesi ortalama 14 tondan 18 tonlara artmış ve tüketilen elektrik enerjisi de ortalama 128 GJ'dan 124 GJ'a azalmıştır. Baziklik oranı sabit tutulup (1,87) hurdadaki silisyum oranı %1,42 den %0,5 e doğru değiştirildiğinde de tüketilen kireç miktarının ortalama 6 tonlardan 2 tonlara, curuf kütlesinin de 15 tonlardan 6 ton civarlarına düştüğü, elektrik enerjisnin de 128 GJ'dan 160 GJ'a kadar arttığı görülmüştür. Bu bilgiler ışığında curufun optimum baziklik oranının 2,3 değerine çok fazla yaklaşmaması istenmektedir.
Eksenel gaz türbinlerinde kanat parametrelerinin incelenmesi
Günümüzde enerji ihtiyacının artmasından dolayı iyileştirme ve verimlilik çalışmalarına büyük önem verilmektedir. Ülkemizin enerji dönüşüm araçlarına bağlılığı ekonomimize ve refah düzeyimize ağır bir darbe vurmaktadır. Bu nedenle, dışa bağımlılığımızı azaltacak çalışmalara yoğunlaşmamız büyük önem arz etmektedir. Geniş kullanım alanı ve yüksek maliyeti ile ülkemizin üzerinde ağır bir maddi yük olan türbinler, üzerinde durulması gereken en önemli konulardan biridir. Türbinler uçak, gemi ve trenlerin yanı sıra nükleer, termik ve hidroelektrik santrallerinde kullanılmaktadır. Hatta gaz türbinleri yeni nesil tırlarda da kullanılmaya başlamıştır. Yeni teknoloji ağına dahil olmak ve ülkemizi büyük bir dış alımdan kurtarmak için türbinlerin ülkemizde milli bir proje olarak çalışılmasına önem gösterilmelidir. Bu çalışmada gaz türbinlerinde kullanılan aksiyal türbinin kanat aerodinamiğini etkileyen kanat açıklık oranı, katılık, akış katsayısı, güç katsayısı, aksiyal boşluk, Incidence açısı, kanat giriş ve çıkış akış açıları incelenmiş ve türbin performansına etkileri kapsamlı bir şekilde açıklanmıştır. Ayrıca, devir sayısı 13535 dev/dk, kütlesel debisi 34 kg/s, akış katsayısı 0,8, yük katsayısı 1,08, politropik verimi %87 olan tek kademeli 3.5 MW' lık bir aksiyal türbinin CAD tasarımı yapılmıştır.
Regresyon ve multi regresyon analizleri kullanılarak güneş ışınım miktarının tahmininde yeni modellerin oluşturulması
Güneş enerji sistemlerinin kurulmadan önce o bölgenin meteorolojik verileri incelenmeli ve en az bir yıllık güneş potansiyeline bakılmalıdır. Meteoroloji istasyonlarında ölçümler sürekli olarak kayıt altına alınmaktadır. Fakat bu ölçümlerin yapılabilmesi için maliyetli güneş ışınımı ölçüm cihazları, kalifiye eleman ve toplanan verilerin düzgün bir şekilde muhafaza edilmesi gibi zorlukları vardır. Teknik arıza, kalibre ve diğer sorunlardan dolayı kesintisiz bir şekilde veri toplanması imkansız hale gelmektedir. Bu ve bunun gibi sebeplerden dolayı bölgelere yönelik güneş ışınımı tahmin modellerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada Meteoroloji Müdürlüğü'nden alınan veriler kullanılarak günlük ve aylık ortalama günlük güneş ışınımı modelleri geliştirilmiştir. Bu modelleri geliştirmek için lineer ve multi regresyon analizleri kullanılmıştır. Bu analizler sonrasında Lineer, Kareli, Kübik, Multi 1 ve Multi 2 tipte modeller oluşturulmuştur. Adana, Antakya, Antalya, Burdur, Elbistan, Isparta, İskenderun, Karaman, Konya, Mersin, Niğde, Tarsus ve Ürgüp bölgeleri için günlük ve aylık ortalama günlük güneş ışınımı tahmin modelleri literatüre kazandırılmıştır. Oluşturulan bu modellerin tahmin performansını görebilmek için hem kendi aralarında hem de literatürdeki modeller ile karşılaştırılması yapılmıştır. Bu karşılaştırmayı yaparken MBE, MPE%, RMSE, NSE, MAPE%, RSE ve R² gibi hata analizleri yapılmıştır. Lineer tip regresyon modeli güneş ışınımı ve süresine bağlı olduğundan dolayı tahmin edebilmede bazen yetersiz kalabilmektedir. Bundan dolayı multi tip regresyonda bağıl nem, sıcaklık, toprak sıcaklığı ve bulutluluk gibi parametrelerin eklenmesi tahmin edebilme kabiliyeti analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarında geliştirilen modellerde günlük ışınım tahmininde kübik tip modellerin lineer ve kareli tip modellerine göre daha iyi performans gösterdiği görülmüştür. Aylık ortalama günlük güneş ışınımı tahmininde ise geliştirilen Multi-2 tip modelin en iyi performansı gösterdiği bulunmuştur.
Karbon nanotüp ve cam elyaf takviyeli yüksek yoğunluklu polietilen hibrit kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Ülkemizde ve dünyada son yıllarda kompozit malzemelerin gelişmesiyle birlikte karbon nanotüp (KNT) üzerinde araştırmalar ve sentezlenme işlemleri yaygınlaşmıştır. Karbon nanotüp, çok hafiftir ve yüksek dayanıma sahiptir. Cam elyaf ise yüksek çekme ve aşınma dayanımına sahip olması sebebiyle plastik esaslı malzemelerde güçlendirici olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) ile ağırlıkça %0,5; %1 ve %1,5 oranlarında KNT, aseton ile karıştırılmıştır. Ultrasonik karıştırıcı ve manyetik karıştırıcıda karıştırıldıktan sonra aseton buharlaştırılmıştır. YYPE ve KNT karışımı, çift vidalı ekstruderden geçirilerek tamamen homojen hale gelmiştir. Granül haldeki bu malzemeye cam elyaf takviyesi yapılarak sıcak pres makinası yardımıyla kompozit plakalar üretilmiştir. Plakalar lazer kesim cihazında kesilerek deney numuneleri elde edilmiş ve numunelerin testleri yapılarak mekanik özellikleri incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, cam elyaf ve tüm oranlarda yapılan KNT takviyesinin mukavemet değerlerini arttırdığı görülmüştür. Bu takviyelerle malzemede iyi bir dayanım artışı sağlanmıştır.
Hatay bölgesi rüzgar enerjisi potansiyelinin olasılık dağılımları ve yapay sinir ağları ile modellenmesi
Enerji ihtiyacını büyük oranda ithalat yolu ile karşılayan Türkiye, döviz kurlarında meydana gelen dalgalanmalar, küresel siyasi ve mali krizler nedeniyle ekonomik gelişimini devam ettirebilmek için enerji kaynaklarını çeşitlendirmek zorundadır. 2023 vizyonu çerçevesinde ekonomik hedeflerini üst düzeyde tutan Türkiye, enerjide dışa bağımlılığını azaltmak için yenilenebilir enerji kaynaklarının değerlendirilmesi için destekleyici önlemler almaktadır. Özellikle rüzgar enerjisi kullanımı ve üretimi gerek maddi olarak gerekse kanun ve yönetmelikler çerçevesinde yoğun bir biçimde desteklenmektedir. Rüzgar hızı verisinin olasılık dağılımının kusursuz olarak belirlenmesi bir bölgenin sahip olduğu rüzgar hızı ve rüzgar enerjisi potansiyelinin istatistiksel olarak değerlendirilmesi açısından en önemli adımdır. Bu çalışmada kıyısal Akdeniz şehri Hatay'da bulunan Türkiye Meteoroloji Genel Müdürlüğü'ne ait meteoroloji istasyonundan tedarik edilen 10 m yükseklikte ölçülen günlük, aylık ve yıllık ortalama rüzgar hızları kullanılarak rüzgar karakteristikleri ve potansiyeli analiz edilmiştir. İstatistiksel analizlerde yaygın olarak kullanılan Weibull ve bölgede daha önce denenmemiş olan Burr ve genelleştirilmiş Gamma dağılım fonksiyonları da mevcut veriye uygulanmıştır. Antakya bölgesinin rüzgar hızı dağılım eğrileri, ortalama rüzgar hızları ve rüzgar gücü değerleri Weibull, Burr (4P) ve Gen. Gamma dağılım kullanılarak elde edilmiştir. Weibull, Burr (4P) ve Gen. Gamma dağılım parametreleri için parametre kestirim tekniği olarak, Maksimum Olabilirlik Metodu (MOM) kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, Kolmogorov-Smirnov (D) ve Chi-Square (χ²) uyum iyiliği testleri ile Belirleme Katsayısı (R²) ve Ortalama Hata Kareleri Toplamının Karekökü (RMSE) hata analizleri ile değerlendirilmiştir. Sonuç olarak araştırılan bölgenin rüzgar gücü yoğunluğun düşük olduğu bulunmuştur. Diğer yandan değişken hava koşulları nedeniyle rüzgar enerjisi potansiyelini tahmin etmek önemli bir problemdir. Yapay Sinir Ağları rüzgar hızı, hava sıcaklığı ve nemlilik gibi temel hava parametrelerine dayalı olarak rüzgar gücü üretim sistemlerinde anlık veya kısa dönemli modellemelerde kullanılmaktadır. Bu çalışmada saatlik temel hava verileri (THV) ve bunlara ait alt istatistiki veriler (AİV), rüzgar türbini güç üretimini tahmin etmek için kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan hava verileri rüzgar hızı ve yönü, hava sıcaklığı ve basıncından oluşmaktadır. Bu parametrelerin alt istatistiki verileri ise hava parametrelerinin maksimum, minimum, ortalama, standart sapma, çarpıklık ve basıklık değerlerinden oluşmaktadır. Bu çalışmanın amacı özelinde THV' ye bağlı olarak bir rüzgar türbini tarafından günlük toplam güç üretimi (Ptop), maksimum (Pmak) ve minimum (Pmin) güç üretimi ile AİV arasındaki ilişkiyi temsil eden model geliştirmektir. Tahmin modellerinde, Ptop, Pmak ve Pmin değerleri ayrı ayrı bağımlı değişkenler olarak simüle edilirken, AİV' sini oluşturan parametreler ise bağımsız değişkenler olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada uygulanan adımsal regresyon, bağımlı değişkenler üzerinde etkin olan bağımsız değişkenleri belirlemek ve etkin olmayan değişkenleri ise modelleme sürecinde elimine etmek için kullanılmıştır. Yapılan analizler sonucunda tespit edilen etkin parametreler ve güç üretimi değerleri yapay sinir ağı modellerini eğitme ve test aşamasında kullanılmıştır. Hata değerlendirme testleri sonucunda adımsal regresyon tabanlı yapay sinir ağı modeli lineer yaklaşımdan daha başarılı sonuçlar bulmuştur. Son yıllarda yenilenebilir enerji kaynakları arasında kullanımı giderek artan rüzgâr enerjisi birçok ülkede ve ülkemizde yerli üretim, alım garantisi, vergi muafiyeti gibi yöntemlerle teşvik edilmektedir. Zira hammadde ihtiyacının olmaması, temiz bir enerji kaynağı olması ve dışa bağımlılığı azaltması gibi nedenler, rüzgâr enerjisine yatırımı cazip kılmaktadır. Rüzgar enerjisi yatırım fizibilite çalışması iki aşamalı bir çalışmadır. Beklenen finansal getirileri tanımlamak için enerji üretim tahmini ilk aşamadır. İkinci aşamada ise yatırım, işletme ve bakım maliyetleri ile birim enerji maliyeti tahmin edilir. Bu çalışmada son olarak bir rüzgar çiftliği yatırım projesi başlangıcında örnek bir rüzgar türbini için değişken yatırım kredi faiz koşullarını içeren senaryolar kullanılarak ekonomik değerlendirme yapmak amaçlanmıştır. Ayrıca rüzgar enerjisi yatırım kararını de etkileyen farklı faiz oranlarının birim enerji üretim maliyetleri üzerindeki etkisi belirlenmiştir.
Ağır taşıtlarda çarpma enerjisi sönümleyici arka koruyucu tampon tasarımı
Ülkemiz karayollarına her yıl binlerce trafik kazası meydana gelmektedir. Bu kazaların dağılımına bakıldığında, hafif araçların ağır vasıtayla çarpışması ve altına girmesi sonucunda aracın ezilmesi ve yolcuların ciddi şekilde yaralanması ile meydana gelen kazalar önemli yer tutmaktadır. Yürürlükte olan yönetmeliklere rağmen bu tür kazaların can kayıplarıyla sonuçlanması, araçlarda kullanılmakta olan koruyucu tasarımların eksikliğine işaret etmektedir. Yük taşıma amacıyla kullanılan kamyon ve çekici gibi ağır ticari araçların arka koruyucu tamponları UN ECE R-58 yönetmeliğine uygun olarak tasarlanmakta ve uygulanmaktadır. Bu yönetmelikle ağır taşıtlarda kullanılacak olan arka koruyucu tamponların sağlaması gereken kriterler belirtilmektedir. Bu çalışmada R58 yönetmeliğinin detayları ile meydana gelmiş trafik kaza görüntüleri incelenmiş, literatür araştırması yapılmış ve uygulamadaki arka koruyucu tampon tasarımları araştırılmıştır. Bu kapsamda, yeni arka koruyucu tampon tasarımları yapılmış, yeterliliklerini incelemek amacıyla tasarımlar üzerinde sonlu eleman çarpışma simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan arka koruyucu tamponların hassas şekilde yapılabilmesi için modelleme çalışmasında birden fazla programa gerek duyulmuştur. Katı modelleme SolidWorks programıyla, sonlu eleman ağı ANSYS programıyla, sınır koşulları, malzeme özellikleri ve bağlantı tanımlamaları LS Pre-Post programıyla yapılmıştır. Tasarlanan arka tampon modelinin dinamik çarpma etkisindeki davranışını bilgisayar ortamında simüle edebilmek için literatürde kullanılmakta olan araç modeli kullanılmış ve aracın tampona belirli bir hızda çarpması sağlanmıştır. Bu simülasyon 3 boyutlu doğrusal olmayan sonlu eleman analiz programı LS DYNA ile gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonucunda tampon ve araçtan hız ve ivme verileri toplanmıştır. X, Y ve Z yönlerinde elde edilen ivme değerleri Test Risk Assessment Program (TRAP) adı verilen program kullanılarak yaralanma risklerini tanımlayan, ASI (hızlanma şiddet indeksi) hesaplanmış, koruyucu tamponun yeterliliği simülasyon sonuçları doğrultusunda değerlendirilmiştir.
Esnek üretim sistemlerinde proses modelleme ve analiz etme, yalın üretim yöntemine göre yeni proses tasarlanması
Sanayi devrimini takip eden yıllarda, tüketim yapan kişi ve kuruluş sayısı üretim yapan kişi ve kuruluş sayısından çok daha fazla olduğu söylenebilir. Ancak ilerleyen dönemlerde bu fark giderek azalmıştır. Üretici sayısındaki artış müşterilerde daha kaliteli mamulü daha ucuza ve daha az zamanda elde etme isteğini tetiklemiştir. Bu da üreticiler arasındaki rekabetin zamanla artmasına yol açmıştır. Artan rekabet ortamında üreticilerin ana hedefi, "müşteri ihtiyaçları doğrultusunda, daha kaliteli ve zamanında üretim yapmayı hedefleyip müşteri memnuniyetini en üst düzeyde tutmayı sağlamak" olmuştur. Firmalar, rekabetçi piyasa şartlarında ayakta kalabilmek için proseslerinde israflardan arınmak ve verimliliği en üst düzeyde tutmak zorundadırlar. Bu çalışmada, proseslerdeki israfları ve kalite problemlerinden kaynaklanan müşteri memnuniyetsizliklerini minimuma indirecek faaliyetlerin gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Bunun için mevcut bir üretim prosesinin modeli çıkartılmış, mevcut proses süreleri tayin edilmiş, alternatif bir üretim prosesinin modeli çıkartılmış, yeni proses süreleri tayin edilmiş, elde edilen kalite kazanımları belirlenmiş ve karşılaştırmalar gerçekleştirilmiştir. Yürütülen çalışmalar ile ürün maliyetini etkileyen israflar önlenmiş ve kalite kazanımı sağlayacak faaliyetler belirlenmiştir.
Rüzgâr türbini kulesi montajı için kaldırma aparatlarının tasarım, analiz ve imalatı
Günümüzde iş makinelerinde kaldırma ve iletmenin yeri oldukça önemlidir. Kaldırma-iletme makinelerinden olan vinçler ve aparatları liman hizmetleri, taşımacılık gibi yükleme ve boşaltmanın bulunduğu her alanda karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, spesifik imalatlar için güvenli kaldırma aparat tasarımı gerçekleştirilmiştir. 1 adet yönlendirme aparatı kulenin taban flanşına, 2 adet ana kaldırma aparatı birbiri ile karşılıklı gelecek şekilde kulenin tavan flanşına ve 1 adet kule, 1 adet mobil vinçle monte edilmiştir. Aparatlar 3D katı model tasarımında kullanılan SolidWorks paket programı ile tasarlanmıştır. Aparatların malzeme kalitesi St52-3 olarak kullanılmıştır. SolidWorks programında oluşturulan tasarımın, Ansys paket programı ile sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Aparatlar, 2 parçanın kaynaklı birleşiminden oluşmaktadır. Yönlendirme ve ana kaldırma aparatları alt ve üst parçaları sonlu eleman kalınlığı 10 mm, kaynakların sonlu eleman kalınlığı 3 mm belirlenmiştir. 60-70-80-90 mm kalınlığında parçalar ve 5-10-15-20 mm kalınlığında kaynak kalınlıkları sınır şart olarak her bir analizde incelenmiştir. Tasarım delik merkezlerinden montajlanarak yönlendirme aparatına 150 kN, ana kaldırma aparatına 500 kN kuvvet uygulanmıştır. Emniyetli tasarımlar 355 MPa akma mukavemeti değerine göre belirlenmiş ve analizler emniyetli – emniyetsiz şeklinde sınıflandırılmıştır. Tasarlanan aparatlar kulelerin flanşları referans alınarak delik merkezlerinden montajlanacak şekilde optimize edilmiştir. İmalat sonrasında tahribatsız muayene yöntemlerinden TS EN 17638 / TS EN 23278 standartlarında manyetik partikül testleri yapılmış ve raporlanmıştır.
Co bazlı şekil hafızalı malzemelerin tel erozyon işlem parametrelerinin incelenmesi
Günümüzde gelişen teknolojiye paralel olarak endüstride kullanılan geleneksel malzemeler her geçen gün yerini yeni geliştirilen fonksiyonel malzemelere bırakmaktadır. Fonksiyonel malzemelerin başında akıllı malzemeler gelmekte olup, uygulanan harici bir kuvvet etkisinde şekil değiştirip bu etki kalktığında tekrar eski hallerine dönebilen malzemelerdir. Son zamanlarda geliştirilen Co-Ni-Al alaşımları, diğer şekil hafızalı alaşımlara göre; termal uygulamalar boyunca şekillendirilmek için yeterli sünekliğe, alaşımı meydana getiren bileşenlerin dönüşüm sıcaklığı ve Curie sıcaklığının düzenlenebilmesi ve ucuz olmalarından ötürü uzay ve havacılık endüstrisi, otomotiv endüstrisi ve tıp sektöründe kullanım alanı bulmaktadırlar. Üretilen şekil hafızalı alaşımların, şekillendirilme aşamasında, özelliklerinin kaybolmaması için ısı etkisi sınırlı olan, tel erozyonla kesme yöntemi, oldukça fazla kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında son yılların popüler şekil hafızalı alaşımlarından olan CoNiAl alaşımının vakumlu döküm yoluyla üretimi yapılmıştır. Üretilen numunelerin optik, XRD, DSC analizleri yapıldıktan sonra farklı parametreler ile tel erozyon tezgâhında kesme işlemine tabi tutulmuştur. Tel erozyon kesme parametrelerinin (puls süresi, voltaj ve akım) yüzey pürüzlülüğüne, aşınma direncine ve yüzeyde kesme sonucu oluşan yeniden kristalleşen tabakanın mekanik özelliklere etkileri incelenmiştir. Ayrıca, tel erozyonla kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkilerinin matematiksel modellenmesi genetik algoritma esaslı yöntemlerden birisi olan genetik programlama kullanılarak yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, tel erozyonla kesme parametrelerinin, yüzey pürüzlülük değerlerinden Ra'yı 2,06-3,18 µm ve yeniden kristalleşen tabaka kalınlığını 2,96-9,13 µm aralığında değişmeleri etkilediği gösterilmiştir. GEP sonucu eğitim ve test verilerine ait korelasyon katsayıları 0,764 ve 0,689 olarak tespit edilmiş ve model değerlerin çoğunlukla hedef değerler etrafında kümelendiği tespit edildiği gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Co Bazlı Sekil Hafızalı Alaşımlar, Tel Erozyon, İşlenebilirlik, Genetik Programlama.
Hidrojen yakıt hücreli hibrit elektrikli araç için destek bataryasının enerji dağılımı ve araç performansı üzerindeki etkilerinin analizi
Teknolojinin gün geçtikçe hızla ilerlemesine ve akıllandırılması ile birlikte otomotiv endüstrisi de kabuk değiştirmekte ve yenilenmektedir. Artan emisyon salınımları ve azalan sıvı yakıt rezervleri; üreticileri ve sektör bireylerini şiddetle alternatif enerji ve tahrik çözümlerini göz önünde bulundurmaya itmiştir. Her ne kadar elektrikli araçlar sürüş esnasında sıfır emisyon salınımı gerçekleştirseler de, kullanılacak olan elektrik; santrallerden fosil kaynaklar kullanılarak elde edilmektedir. Bu durum göze alındığında, elektrik üretiminin en az emsiyon salınımı ile elde edilebileceği sistemler otomotiv endüstrisinde kullanılmak için çalışmalar yapılmaktadır. Hidrojen; kimyasal yanma reaksiyonları sonucunda sadece su buharı çıkaran ve dünyadaki en önemli enerji kaynaklarından biri olarak kabul edilmektedir. Bu yüzden, hidrojeni yakıt olarak kullanan yakıt hücreli elektrikli araçlar sektörde artan trendini devam ettirmektedir. Çalışan her sistemin enerji analizinin yapılması ve verimliliğinin belirlenmesi özellikle makine mühendisliği alanında büyük önem arz etmektedir. Son yıllarda, gerek maliyet gerekse zamandan tasarruf etme amacı ile simülasyon programları tüm mühendislik birimlerince aktif şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, yakıt hücreli elektrikli araç ile yakıt hücreli hibrit elektrikli araç ikilisi; performans ve enerji dağılımı perspektifinde karşılaştırmalı olarak AVL Cruise simülasyon programı ile irdelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, WLTP sürüş çevrimine göre; yakıt hücreli hibrit elektrik araç, yakıt hücreli elektrikli araca göre enerji tüketiminde %8, hidrojen tüketiminde ise %35 oranlarında daha tercih edilebilir ve efektif sonuçlar vermiştir.
Ark ocaklı çelik üretim tesislerinde proses maliyetinin düşürülmesine yönelik çalışmalar
Ülkemizde sanayileşme ve ekonomik gelişmeye paralel olarak elektrik enerjisi talebi her geçen gün artmaktadır. Bu nedenle, özellikle incelenmesi gereken hususlar üretim için gerekli enerji maliyetlerinin nasıl düşüreleceğidir. Ayrıca, enerjinin düzenli ve etkin kullanımı ile bu enerjinin geri kazanımı'da önemlidir. Bu kapsamda, gelişmiş ülkeler ile rekabet gücünü artırma ve sürdürülebilirliğe yönelik, ark ocaklarında 1 ton demiri üretmek için gereken enerji miktarını mümkün olan en aza seviyeye çekmek için yapılabilecek çalışmalar belirtilmiştir. Enerji tüketiminin performans göstergelerinden biri olan spesifik enerji tüketimini, başka bir ifade ile, ton çelik başına kullanılan enerji miktarını etkileyen faktörlerin en başında hammadde kalitesi gelmektedir. Genel olarak sanayide enerji yönetiminin uygulanması, enerji muhasebesini ve enerji tüketimlerinin sürekli ölçülmesini gerektirmektedir.
Endüstriyel arıtma çamurlarından enerji kazanılması
Bu çalışmada; öncelikle Adana Organize Sanayi Bölgesinden (AOSB) çıkan endüstriyel atıkların arıtma tesislerinde arıtılması sonucunda açığa çıkan atık çamuru miktarının tespiti yapılmıştır. Sonrasında yıllık miktarı belirlenen atık su çamurunun kimyasal içeriği analiz edilmiş ve kalorifik ısıl değeri hesaplanmıştır. Elde edilen veriler ve analiz sonuçları baz alınarak, mevcut durumda ağaç kabuğunun ek yakıt olarak kullanıldığı tesiste atık su çamurunun ek yakıt olarak kullanılması durumunda elde edilecek enerji ve sistem maliyetleri hesaplanmıştır. Kurutma sistemi olarak döner tamburlu termal kurutucu sistem seçilmiştir. Dekantör girişinde %2,2, dekantör çıkışında %20 kuruluk oranına sahip endüstriyel atık çamurun %80 kuruluk oranına çıkarmak ve özel dizayn kazanda yanma prosesine hazırlamak için tasarlanmış olan döner tamburlu termal kurutucu sistemin enerji hesapları da yapılarak maliyet analizi yapılmıştır. Tasarımı yapılmış olan 80 ton/gün kapasiteye sahip döner tamburlu termal kurutucu sistem hareketli ızgaralara sahiptir. Kurutucu sistemin iç çapı 2500 mm, uzunluğu 26000 mm ve eğimi %3 olarak belirlenmiştir.
Ağaç sanayinde gaz türbinli bir kojenerasyon çevrimi sisteminin tasarımı ve termodinamik analizi: Balıkesir şartlarında uygulama
Tüm ülkelerde olduğu gibi, ülkemizde de enerji talebi her geçen zaman diliminde sürekli yükselmektedir. Enerjide büyük ölçüde dışa bağımlı olan ülkemizde enerji tasarrufu büyük önem kazanmaktadır. Enerji kullanımında ilk sırayı Endüstriyel tesisler almaktadır. Endüstriyel tesislerin enerji tüketiminin büyük bir bölümünü elektrik enerjisidir. Bu bağlamda, elektrik enerji ihtiyaçlarını üretmek isteyen endüstriyel tesisler, genellikle gaz türbini veya buhar türbini güç santrallerini kullanmaktadır. Verimleri düşük olan bu tesislerin verimini artırmak ve atık ısının değerlendirilmesi için kojenerasyon sistemleri kullanılmaktadır. Termodinamik bakımından ısıl güç santrallerinin verimleri, termodinamiğin birinci ve ikinci yasasıyla göre hesap edilmektedir. Isıl yöntemlerin enerji ve ekserji performansları sistem seçimi, sistem tasarımı ve sistem koşullarının tayininde önem arz etmektedir. Bu çalışmada, Balıkesir ilimizde bulunan ve ağaç endüstrisinde faaliyet gösteren bir fabrikada bulunan 7,5 MW kapasiteli gaz türbini güç çevriminin termodinamiğin birinci kanununa göre enerji analizi yapılmıştır. Gaz türbininden çıkan atık egzoz gazının buhar kazanı ve ekonomizer kullanılarak tasarlanan kojenerasyon sisteminden geçirilmesi ile 11 Mpa basınçta ve 3,055 kg/s kütlesel debide buhar üretilebileceği hesaplanmıştır. Kojenerasyon sisteminden elde edilen buhar tutkal işletmesinde tutkal üretiminde, soğutma grubu Chiller ünitesinde, odun parçacıklarını pişiren ve lif haline getiren Refiner ünitesinde ihtiyaç duyulan buharın sağlanması için kullanılacaktır.
Petrol türevi polimerlere nanopartikül katkılandırarak nanokompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Bu tez kapsamında poliakrilonitril (PAN), polivinilklorür (PVC) ve termoplastik poliüretan (TPU) polimerlerinin nanofiberleri elektrospin yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Her bir polimer için; katkısız, %1 grafen katkılı ve %1 çok duvarlı karbonnanotüp (ÇDKNT) katkılı olacak şekilde toplamda 9 farklı çeşit nanofiber üretimi yapılmıştır. Elde edilen nanofiberler kullanılarak 5 katmanlı (3 katman nanofiberin aralarına birer kat cam elyaf gelecek şekilde) polimer takviyeli kompozit malzemeler elle yatırma yöntemi kullanılarak elde edilmişlerdir. Her bir kompozit malzemenin kalınlığı 4 mm'dir. Çalışmanın ilk basamağında üretilen nanofiberlerin morfolojik yapıları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Ayrıca her bir nanofiberin mekanik dayanımının tespiti için çekme testi yapılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında üretilmiş nanofiberlerden elde edilen kompozit malzemelerin radar absorpsiyon kapasiteleri ölçülmüş, mekanik dayanımlarının tespiti için çekme ve düşük hızlı darbe testleri yapılarak karşılaştırılmıştır. Çekme testi sonucunda hasarlanmış yüzey morfolojisi SEM ile incelenmiştir. Ayrıca kompozit malzemelere polimerlerin etkisinin anlaşılabilmesi açısından, sadece cam elyaf takviyeli kompozit malzemeler aynı şartlarda üretilerek, düşük hızlı darbe ve çekme testleri yapılmıştır. Çalışmanın son kısmında ise üretilmiş olan polimer takviyeli kompozit malzemelerin kimyasal özellikleri ve bağ yapılarının tespiti için FT-IR, DSC ve TGA testleri yapılmıştır. Testlerin tamamı sonucunda, kompozit malzemelerin maruz kalabileceği maksimum kuvvetler, gerilmeler, uzama ve şekil değiştirmeler, radar absorpsiyon kapasiteleri, bağ yapıları, camsı geçiş sıcaklıkları, sıcaklık sonucunda ki kütle kayıpları belirlenip, karşılaştırılmış ve sonuçlar yorumlanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde; polimerlerden elektrospin yöntemi ile elde edilen nanoliflerine %1 oranında grafen ve ÇDKNT katkılandırılmasının, mekanik dayanımı ve kimyasal yapılarında olumlu etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. Ek olarak grafen ve ÇDKNT takviyesinin polimer takviyeli kompozit malzemelerin radar absorpsiyonu kapasitelerinde de olumlu etkileri olduğu saptlanmıştır. TPU, PAN ve PVC nanofiberlerinin saf ve nanopartikül katkılı şekilde kompozit malzemelerde kullanılması sonucunda, her bir polimerin farklı noktalarda dayanımları olduğu yapılan incelemeler sonucu belirlenmiştir. Tek bir polimerin öne çıkmadığı, üç polimerinde iyileştirmelere katkıda bulunduğu fakat yapısal özelliklerinin etkileri sonucunda farklı polimerlerin farklı test gruplarında iyileştirme sağladığı gözlemlenmiştir.
Sürekli slab döküm prosesinde döküm parametrelerinin kalıp sürtünmesine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada çeliğin sürekli slab döküm prosesinde kullanılan döküm parametrelerinin kalıp sürtünme kuvvetine olan etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Döküm parametrelerinin doğru ayarlanabilmesi için sürtünme kuvveti mekanizması ile döküm parametreleri arasındaki ilişkilerin bilinmesi gereklidir. Kalıp ile katılaşan kabuk arasında gerçekleşen sürtünme kuvvetinin diğer bir deyişle kalıp sürtünme mekanizmasının kontrolü; kalite, üretkenlik ve verim noktalarında işletmeler açısından çok önemli bir yere gelmektedir. Tez çalışması kapsamında osilasyon sehpasına yerleştirilen ivme ölçer ve osilasyon silindirlerinden gelen basınç verileri kullanılarak negatif ve pozitif sıyırma zamanlarındaki maksimal kalıp sürtünme kuvvetleri ölçülmüş ve yorumlanmıştır. Denemelerde özellikle döküm hızı ile sürtünme kuvveti arasında güçlü bir bağ olduğu bulunmuştur. Bununla birlikte döküm tozuna ait spesifik özelliklerin kalıp sürtünmesi üzerinde çok büyük etkisi olduğu anlaşılmıştır.
Demir çelik sektöründe İSG kültürünün yaygınlaşmasında güvenli davranış değişimi
Sürdürülebilir İSG kültürünün sağlanmasında temel faktör yerleşmiş bir İSG kültürüdür. İSG kültürü, organizasyonun tamamında, yaklaşım, algılama, davranış, taahhüt boyutunda tepeden tırnağa hissedilen, organizasyonun her noktasına etki eden yerleşik davranışlar-algılar bütünüdür. Elde edilen Proaktif yani "kaza yaşanmadan eksiği gören ve iyileştiren" yaklaşımdır. Proaktif İSG yaklaşımının yerleşmesi için kavramın altının ulusal/uluslararası kabul gören uygulamalar ve spesifik yöntemler ile desteklenmesi gerekmektedir. Demir Çelik sektörü İş Sağlığı ve Güvenliğine İlişkin İşyeri Tehlike Sınıfları Tebliğinde "çok tehlikeli işler" sınıfında olup, çalışma koşullarının ağır olması sebebiyle çok riskli grup içine girmektedir. Bu nedenle İSG çalışmaları daha da önem kazanmaktadır. Bu çalışmanın amacı; özellikle güvensiz davranışların değiştirilmesi güvenli davranışların pekiştirilmesi ile ilgili olarak eğitim ve sonrasında gözlem ve geri bildirim ile davranış değişikliğine kadar sürekli kontrol edilmesidir. Çalışanların, birbirlerini emniyetsiz yaklaşımlar ve çalışmalar konusunda uyardıkları, emniyetli davranışın "doğal dürtü" olarak değil, her çalışanın birbirini uyardığı faza geçilmesi istenen son noktadır. Bu çalışmada, organizasyonun belirli bir noktasında görevli çalışanlarla birlikte (daha fazla göz ile) emniyetsiz davranışlar ve/veya durumlarla ilgili tespitler yapılmıştır. Bu sayede İSG gözlüğü giyen birçok çalışanın katılımı sağlanmış ve ciddi iyileştirmeler yapılmıştır. Aynı zamanda "ramak kaldı" olarak tabir edilen ve halk arasında "ucuz atlattım", "kıl payı kurtuldum" olarak nitelenen, sonunda kaza ya da hasar yaşanmamış ucuz atlatılmış emniyetsiz durum ve davranışların raporlanması çalışılmıştır. Sonuç olarak; kazaların ağırlıklı olarak davranış hatalarından ve uygun olmayan metotlardan gerçekleştiği tespit edilerek yaklaşık 5-10 sene içerisinde güvenlik kültürünün sağlanabileceği ve dolayısıyla % 70-80 oranında kalıcı iyileştirme sağlanabileceği, hatta devamında ise proaktif ve sürdürülebilir bir İSG yaklaşımının "0" kaza hedefine ulaşılabileceği gösterilmiştir. Bu tez çalışmasının temel dayanağı mesleki bilgi ve saha deneyimleridir.
Niyobyumun sıcak haddelenmiş çeliğin mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Çelik sektörünün hızla geliştiği günümüz şartlarında artan rekabet ortamı ve ürün çeşitliliği üreticileri maliyet düşürücü çalışmalara yöneltmiştir. Özellikle son yıllarda oldukça fazla talep gören yüksek dayanımlı çeliklerin üretiminde maliyeti azaltıcı unsur olarak mikro alaşım elementlerinin kullanımına başvurulmaktadır. Mikro alaşım elementlerinin ilave edilmesiyle elde edilen sade karbonlu çeliklerden daha yüksek mukavemete sahip çeliklere mikroalaşımlı çelikler denilmektedir. Bu çalışmada Nb elementinin ilave edilmesiyle (mikro alaşımlama ile) sıcak haddelenmiş bir çeliğin iç yapısındaki, dolayısıyla mekanik özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Nb elementinin tane içerisinde çökerek hem tane yapısını incelttiği (tane rafinasyonu sağladığı) hem de kuvvetli karbür yapıcı özelliğiyle sertliği arttırdığı gözlemlenmiştir. Çeliğe düşük oranda Nb ilavesi yapılarak akma ve çekme mukavemet değerleri önemli oranda arttırılmıştır. Ayrıca, çeliğin süneklik ve tokluğunda da artış elde edilmiştir.
Yağ filtresi kovan tasarımlarının sonlu elemanlar yöntemi ile karşılaştırılması
YAĞ FİLTRESİ KOVAN TASARIMLARININ SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE KARŞILAŞTIRILMASI (Yüksek Lisans Tezi) Derya BAHALI İSKENDERUN TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Mayıs 2019 ÖZET Yağ filtreleri, motor ömrü açısından önemli parçalardır. Özellikle yüksek güç ve hız uygulamalarında motorun verimli çalışabilmesi için sistemde bulunan yağın gerekli miktar ve hızda dolaşması gerekmektedir. Motor, gereği kadar yağlanamaz ise conta yakma, yatak sarma, krank kesme gibi büyük arızalar oluşabilir. Motorun çalışması sırasında filtre süzme elemanlarının tıkanabilmesi ve motordaki ani zorlanmalardan dolayı yağ basıncı yüksek değerlere ulaşabilmektedir. Yağ filtreleri çalışma koşullarında daha düşük basınç değerlerine maruz kalmaktadır. Fakat zikredilen durumlar meydana geldiğinde basınç değerleri yükselmektedir. Bu nedenle yağ filtreleri normal çalışma koşullarındaki basınç değerlerinin üzerinde tasarlanırlar. Eğer yağ filtresinin yeterince basınç dayanımı yoksa süzme ömrünü tamamlamadan filtre mekanik hasara uğrar. Araç imalatçısı firmaların, bakım talimatlarında filtrelerin değiştirilme periyotları verilmektedir. Motor için uygun filtre kullanıldığında, yağ değişimi ile filtre değişimi eş zamanlı hale getirilir. Genelde piyasadaki uygulamada bu şekildedir. Ayrıca filtrenin sac elemanları olan kovan, ring, kapak gibi parçaların filtre çalışma şartlarına uygun olması gerekir. Örneğin, sac parçalarının, filtre çalışma basıncına dayanma mukavemeti istenilen seviyede olmalıdır. Sac parça yüzeylerinin korozyona karşı korunması ve birbirlerine bağlantısının muntazam yapılması gerekmektedir. Bu çalışmanın amacı, tasarım ve kalıp değişikliği yapılmadan, filtre kapak ve kovanlarının sac kalınlıkları değiştirilerek, uygun çalışma koşulları ve basınç aralıklarında, minimum maliyetle optimum çalışma koşullarına ulaşmaktır. Yağ filtresinin basınç dayanımını en çok etkiyen faktörlerden biri kovan ve kapak sac kalınlıkları olduğu için bunun üzerinde çalışılmıştır. Çalışmada mevcut yağ filtresi için hem sonlu elemanlar analizi yapılmıştır hem de yapılan test sonucunda filtrenin basınç dayanımı ve statik analiz değerleri elde edilmiştir. Sonlu elemanlar analizinden alınan sonuçlar, deneysel sonuçlarla karşılaştırılıp analizin doğruluğu saptanmıştır. Daha sonra yağ filtresi için farklı kalınlıklar incelenmiş ve sonlu elemanlar analizleriyle de sonuçları yorumlanıp en iyisi seçilmiştir. Sonunda yağ filtresinin kalıp ve tasarımı değiştirilmeden, sac kalınlıklarının analizleriyle uygun basınç ve koşullarda minimum maliyetle basınç dayanımı sağlanmıştır.
Bcf düze kalıbı imalatında tel erozyon işlem parametrelerinin incelenmesi
Halı imalatında sıklıkla kullanılan polipropilen bazlı BCF ipliklerini oluşturan filamentler, düze kalıbı üzerindeki kesitlerden belli basınç ve sıcaklıkta akmasıyla elde edilmektedir. Filamentlerden oluşan ipliğin istenilen mukavemet ve parlaklık gibi özelliklerinin en iyi düzeyde olması gerekmektedir. Bunun için sıvı polipropilenin aktığı kesit bölgesinin yüzey pürüzlülüğünün ve kesit tasarımındaki ölçü sapmalarının en düşük seviyede olması gerekmektedir. İpliğin kalitesini etkileyen bu kesitler, tel erozyon yöntemi ile oluşturulmaktadır. Çalışma düze kalıp kesitlerinin imalatında, ölçüsel ve geometrik farklılıklar içeren kesitlerin işlenmesinde tel erozyon optimum kesme koşullarının belirlenmesi ve daha iyi sonuçlar için değişkenlerin seviyelerinin ayarlanması konusunda bilimsel olarak uygulamaya katkı sağlamayı amaçlamaktadır. Yüzey pürüzlülüğü ve ölçü tamlığını etkiyen akım, voltaj, tel ilerleme hızı ve puls açık süresi gibi parametrelerin etki düzeyleri ve optimum koşulların tayini deneysel tasarım ve varyans (Anova) analizleriyle araştırılmış ve sonuçlar yorumlanmıştır. Yüzey pürüzlülüğünü %57 seviyelerinde akım ve %32 seviyelerinde puls açık süresinin etkilediği, voltaj ve tel ilerleme hızının etki düzeylerinin düşük olduğu gözlemlenmiştir. Ölçüsel sapma analizinde sadece %53 etkiye sahip akım değeri anlamlı bulunmuş, çalışmadaki anlamlı çıkmayan sonuçlar ve deneysel hataların yüksek çıkması işletme koşullarının kararsız olmasıyla yorumlanmıştır.
Cam takviyeli polimer matrisli termoplastik kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması.
Her gün yeni teknolojilerin ortaya çıktığı günümüz dünyasında kompozit malzemelerin kullanıldığı alanlar (Savunma sanayii, uzay teknolojisi, havacılık, inşaat, ulaşım, otomotiv, sağlık, spor) günden güne artmaktadır. Bunun getirisi olarak, daha yüksek mukavemetli, daha hafif, düşük radar izi bırakan, düşük veya yüksek ısıl ve elektriksel iletkenlik, nanokompozit gibi çok çeşitilik gösteren konular üzerinde araştırmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada Cam elyaf malzemesinin takviye elemanı olarak polimer matrisli termoplastik kompozit yapı içerisinde kullanılması araştırılmıştır. Cam elyaf malzemesinin çekme mukavemeti ve aşınma dayanımı çok yüksek olması sebebiyle plastik malzemelerde güçlendirici olarak çok sık kullanılmaktadır. Bu çalışmada polimer matris olarak, Yüksek Yoğunluklu Polietilen (YYPE), Düşük Yoğunluklu Polietilen (DYPE), Polipropilen ko-polimer (PPC), Akrilonitril Bütadiyen Stiren (ABS) kullanılmıştır. Granül haldeki termoplastik polimer malzemelere, takviye elamanı olarak cam elyaf kullanılarak, sıcak pres makinası yardımıyla kompozit plakalar üretilmiştir. Üretilen kompozit plakalar kesilerek deney numuneleri elde edilmiş ve numunelerin testleri yapılarak mekanik özellikleri incelenmiştir. Yapılan testler neticesinde cam elyaf takviyesinin mukavemette artma ve darbe sonucu oluşan deformasyonda azalma görülmüştür. Bu takviye ile malzemelerde iyi bir dayanım artışı sağlanmıştır. Cam elyaf takviyeli ABS kompozit malzeme, üretilen kompozit malzemeler arasında en yüksek çekme mukavemetine sahip malzeme olarak elde edilmiştir.
Doğu Akdeniz bölgesinin rüzgar enerji potansiyelinin incelenmesi
Türkiye'nin yüksek enerji ihtiyacı ve bu enerji ihtiyacını yerli kaynaklardan sağlamaya çalışması, son yıllarda ülkenin enerji politikalarını yenilenebilir enerji kaynakları üzerinde yoğunlaşmasını sağlamıştır. Türkiye yüksek rüzgar enerji potansiyeline sahip bir ülkedir. Ancak halen rüzgar açısından birçok verimli bölge ekonomiye kazandırılmayı beklemektedir. Bu çalışmada rüzgar potansiyeli yüksek bir bölge analiz edilmiş ve bölgeye kurulacağı varsayılan bir rüzgar enerji santralinin ön fizibilite çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Hatay ili Belen ilçesinde yapılan çalışmanın birinci bölümünde, 2013-2016 yılları arasında Belen meteoroloji istasyonunda kaydedilen saatlik rüzgar hızı ve rüzgar yönü verileri kullanarak WAsP programı yardımı ile her yıl için ayrı ayrı rüzgar enerji potansiyeli incelenmiştir. Aynı bölge içerisinde 2012 yılından beri enerji üretimine devam eden ve gerçek elektrik enerjisi üretim miktarı bilinen bir rüzgar enerji santrali de bulunmaktadır. Bölgedeki rüzgar enerji santralinde bulunan iki adet rüzgar türbini referans türbinler olarak seçilmiştir. İki türbinin gerçek üretim değerleri ile WAsP programı yardımıyla bulunan yıllık elektrik enerjisi üretim değerleri karşılaştırılmıştır. Bu iki rüzgar türbini teorik çalışmaya noktasal olarak hata analizi yapılmasına olanak sağlamıştır. Çalışmanın ikinci kısmında ise çalışmanın ilk kısmında hazırlanan rüzgar enerji potansiyeli atlası üzerinde rüzgar açısından verimli olduğu tespit edilen, Güzelyayla yerleşimine 30 MW'lık rüzgar enerji santrali kurulacağı varsayılmıştır. Yapılan teknik analiz sonucu enerji santralinin yıllık üretim miktarı ve kapasite faktörü bulunmuştur. Bu veriler ışığında RETScreen programı yardımı ile santralin ön fizibilite çalışması yapılmıştır. Kurulacak enerji santralinin basit geri ödeme süresi, öz sermaye geri ödeme süresi, karlılık, nakit akışı ve eşdeğer CO2 emisyon azaltılması gibi birçok sonuca ulaşılmıştır. Sonuç olarak Belen bölgesinde rüzgar enerji potansiyelinin yüksek ve çok yüksek olarak sınıflandırılan alanlara sahip olduğu ve hali hazırda kurulu santrallerin bulunduğu bölgeler dışında, rüzgar potansiyeli yüksek alanlar olduğu tespit edilmiştir. Bu alanlara rüzgar enerjisi santrali kurulabileceği ve olumlu sonuçlar alınabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Bulanık mantık esaslı karar destek sistemi ile robot elin kuvvet kontrolü
Son yıllarda gelişen teknoloji ile robotik sistemler üzerine yapılan çalışmalar ciddi oranda artmıştır. Robotik sistemlerden biri olan robot ellerin kullanım alanlarına yönelik geliştirme çalışmaları önem kazanmıştır. Robot el uygulamalarında karşılaşılan kuvvet kontrolü problemi ve his geri bildirim eksikliği önemli bir sorun teşkil etmektedir. Bu sorunun çözümü için sisteme bir kontrolcü eklenmeli ve his geri bildirim eksikliği giderilmelidir. Dokunsal bildirimin insan-makine etkileşimine entegre edilmesiyle makinelerin kontrolünde hassasiyet ve verimlilik artmıştır. Bu doğrultuda insan-makine etkileşimlerinden biri olan robot ellerde dokunsal bildirimin hassaslaştırılması, kullanıcı deneyimini (tutma, kavrama hissi) arttıracak ve kullanıcının sistemi daha hassas kontrol etmesini sağlayacaktır. Bu tez çalışmasında insan düşünce yapısına yakın olması sebebiyle bulanık mantık kullanılarak bir karar destek sistemi (bulanık mantık kontrolcü) oluşturulmuştur. Karar destek sistemi ile kullanıcı komutu doğrultusunda 5 parmaklı robot elin kuvvet kontrolü gerçekleştirilmiştir. His geri bildirim eksikliğinin giderilmesi için ise haptik geri bildirim sistemi tasarlanmıştır. Haptik geri bildirim sisteminin kontrolünde bulanık mantık kullanılarak bir kontrolcü geliştirilmiş ve sisteme uygulanmıştır. Karar destek sistemine kullanıcı; tut, sık, bırak gibi komutlar göndermektedir. Karar destek sistemi kullanıcı komutunu referans alarak kavrama kuvvetini belirlemektedir ve durumu değerlendirerek robot ele uygun kontrol sinyalini göndermektedir. Kontrol sinyali doğrultusunda robot el nesneleri uygun kuvvet aralığında kavramaktadır. Sistem test edilmiş ve robot el kullanıcı komutu doğrultusunda nesneleri uygun kuvvet aralığında kavramıştır. Haptik geri bildirim sistemi vasıtasıyla kullanıcıya kavrama kuvveti hissettirilmiştir. Böylelikle kullanıcı deneyimi artmıştır. Kullanıcı deneyiminin artmasıyla, kullanıcı robot elin nesneye uyguladığı kuvveti daha başarılı bir şekilde kontrol edebilmektedir.
Organik atıkların geri kazanımı için mekanik, ısıl ve elektromanyetik özelliklerinin araştırılması
Günümüz dünyasında artan insan ihtiyaçları doğrultusunda ileri seviyede hammadde ve enerji ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Gelişen teknoloji ile birlikte üretim çeşitliliği ve artan nüfusla birlikte de tüketim hızı giderek artmıştır. Bu durum atık oluşumlarının da aynı düzeyde artmasına sebep olmuştur. Dünyada ve ülkemizde çeşitli atık geri kazanım politikaları ve çalışmaları sürdürülse de, bu atık oluşumları içerisinde en büyük oluşum yüzdesine sahip organik atıkların geri kazanımı çok kısıtlı kalmıştır. Bu tez çalışmasında organik kökenli atıkların geri kazanılması ve yeni kullanım alanlarının araştırılması üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların gerçekleştirilebilmesi için öncelikle çok geniş bir çeşitliliğe sahip organik atıklardan referans numuneler seçilmiştir. Seçilen referans numunelerin ısıl, mekanik ve elektromanyetik özelliklerine bakılarak hammadde olarak kullanılmaları üzerine değerlendirmeler yapılmıştır. Referans olarak Akdeniz Bölgesi'nde bulunan elma, portakal ve nar atıkları seçilmiştir. Çalışma kapsamında ilk olarak bu atık türevleri sularından ayrıştırılıp kabuk, çekirdek, posa vb. yapılar birbirinden ayrıştırılmıştır. Devam eden süreçte bir kurutma fırınında atıklar kurutularak çürümeleri önlenmiştir. Özel tasarlanmış iki tip kalıp vasıtasıyla kurutulan atıklardan istenilen deneyler için test numuneleri hazırlanmıştır. Son olarak bu numunelerin ısı iletim katsayıları, sünek yâda gevrek oldukları sıcaklık aralıkları ve elektromanyetik yalıtım sağlama açısından kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Sonuç olarak hiçbir maddi karşılığı olmayan bu atıkların elektromanyetik yalıtım sağlama noktasında bir kalkanlayıcı yâda radome (sinyali etkilemeyen) malzeme hammaddesi olmalarının mümkün olabileceği öngörülmüştür. Ayrıca çok yüksek bir mukavemet değerine sahip olmasalar da ısı iletkenlik katsayıları çok yüksek olmayan bu atıkların iyileştirilebilmesi ve yeniden kazanılmasının büyük bir hammadde açığını kapayacağı düşünülmektedir. Çalışma kapsamında elma posasının ısıl iletkenlik katsayısı; 1,033411505 (W/mK), nar çekirdeğinin ısıl iletkenlik katsayısı; 0,379165039(W/mK), nar kabuğunun ısıl iletkenlik katsayısı; 0,70282111(W/mK) ve portakal posasının ısıl iletkenlik katsayısı; 0,248086285 (W/mK) olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar literatürdeki ağaç kökenli yapılarda gözlemlenen sonuçlara yakın olmasının yanı sıra portakal posası numunesinin ısıl iletkenliği diğerlerine oranla çok düşük çıkmıştır. Deneyler kapsamında bir adet kurutma fırını, 50 ton kapasiteli bir adet pres tezgahı, özel tasarlanmış iki tip kalıp, iki portlu Agilent N5234A PNA-L Mikrodalga Network Analiz cihazı, OTG 310 Lineer Isı Transferi Deney Seti ve Testform Çentik Darbe Cihazı kullanılmıştır.
Tek koltuklu bir uçak için kavramsal hibrit itki sistemi tasarımı ve uçak performansına etkileri
Giderek artan temiz çevre anlayışı ile birlikte, havacılık endüstrisi de elektrik itiş gücü sağlayan yenilenebilir enerji kaynaklarına yöneldi. Yakıt pilleri, elektrikli araçlar için daha çevreci, daha güvenilir ve daha yüksek verimlilik açısından en popüler güç kaynaklarından biridir. Yakıt hücreleri arasında, uçuş için en cazip seçenek ise, polimer elektrolit membran yakıt hücreleridir (PEMYP). Bu tezde literatürde bulunan elektrikli uçak konseptine katkıda bulunmak için tek koltuku bir uçak olan Cri-Cri'ye yakıt hücresi ve batarya kullanarak kavramsal hibrit itki sistemi tasarımı yapmak amaçlanmıştır. Kavramsal tasarım için öncelikle maksimum kalkış ağırlığı ve buna bağlı olarak gerekli güç tahmini yapılmıştır. Daha sonra stol hızı, kalkış mesafesi, tırmanma oranı, tırmanma hızı, tırmanma açısı gibi uçağın karakteristik özellikleri belirlenmiş ve kalkış, tırmanma, seyir ve iniş aşamalarında harcadığı güç saptanmıştır. Son olarak ise elektriksel yapı çalışması yapılmıştır. Elektriksel yapının temel bileşenleri elektrik motoru, yakıt hücresi sistemi, batarya, DC/AC dönüştürücü ve DC/DC dönüştürücülerdir. Tasarım bittikten sonra ağırlık analizi yapılmış ve görev döngüsü belirlenmiştir. Buna bağlı olarak hidrojen tüketim miktarı ve tüketilen enerji miktarı hesaplanmıştır. Sonuç olarak Cri-Cri için kalkış aşamasında 26 kW, tırmanma aşamasında 30 kW, seyir aşamasında 10 kW ve inişte 7 kW güce ihtiyaç vardır. Ayrıca kalkış ve tırmanma aşamasında 0,1 kg, seyir aşamasında 0,52 kg ve iniş aşamasında 0,06 olmak üzere toplamda 0,68 kg hidrojen tüketilmiştir. Geriye kalan 0,32 kg hidrojen acil durumlarda kullanılmak için ayrılmıştır. Toplamda tüketilen enerji miktarı ise 31 kWh'dır.
Kömür ve doğalgaz ile çalışan termik santrallerin retscreen programı ile çevresel etkilerinin karşılaştırılmalı incelenmesi
Nüfus popülâsyonunun yıllar geçtikçe artması ve hızla gelişen sanayileşme sonucu insanoğlunun enerjiye ihtiyacı gün geçtikçe artmaktadır. Her ne kadar yenilenebilir enerji kaynakları üzerine çalışmalar yoğunlaşsada, birincil enerji kaynaklarını terk etme noktasında hala yarım asırlık bir süre olduğu öngörülmektedir. Birincil enerji kaynaklarının özellikle enerji üretimi alanında kullanımlarına en büyük örnekler termik santraller olarak gösterilmektedir. Termik santrallerin hem doğaya yaptığı salınımlar hem de yüksek maliyetleri dikkatlice izlenilmesi ve gerekli fizibilete raporlarının hazırlanması hem çevre açısından hem de maliyet açısından büyük önem arz etmektedir. İskenderun, kurulması ve karşılaştırılması planlanan iki ayrı termik santral için referans yer olarak kabul edilmiştir. Kurulması planlanan bu iki santraller, kömür yakıtlı termik santral ve doğalgaz yakıtlı termik santrallerdir. Her iki termik santral de maliyetsel ve çevresel olarak incelenmiştir. Bu tez çalışmasında incelenen iki termik santral, çevre açısından incelendiğinde kömür yakıtlı termik santral sera gazı etkisini %140 oranında arttırırken, doğalgaz yakıtlı termik santral bölgenin sera gazı emisyonlarını optimal seviyede tutmuştur. Geri ödeme süreleri açısından ise, kömür yakıtlı termik santral kendisini 8 senede amorti ederken, doğalgaz yakıtlı termik santral ise kendisini 6,1 senede amorti etmiştir.
Nanopartikül takviyeli kompozit malzemelerin işlenebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, farklı malzemelerin en iyi özelliklerini tek bir malzemede toplayıp, fiziksel ve mekanik ihtiyaçları karşılayarak birçok kullanım alanına sahip stratejik malzeme üreterek; nanopartikül takviyesi ile daha dayanıklı, daha hafif, alışılandan farklı ve üstün malzeme özellikleri/üretim süreçleri elde edilmiştir. Vakum infüzyon yöntemi kullanılarak; 8 katmanlı düz örgülü cam elyafı ile epoksi reçinenin ağırlıkça % 0,1 oranında çok cidarlı karbon nanotüp (ÇCKNT) katkılı ve katkısız kompozit tabakalar üretilmiştir. İmalatı tamamlanan her bir kompozit tabakadan örnekler alınarak; çekme testi, yoğunluk ve yakma testi, sertlik analizi yapılarak mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Nanopartikül katkısının elastik modül, çekme dayanımı, poison oranı, yoğunluk, fiber hacim oranı, matriks hacim oranı, boşluk hacim oranı, yüzey sertliği üzerine etkisi tespit edilmiştir. Saf ve katkılı kompozit tabakalardan aynı sayıda ve ölçülerde test numuneleri hazırlanarak, aynı şartlar altında ayrı ayrı işlenebilirlik çalışmaları yapılmıştır. Farklı kesme profilli zımba ve kalıp kullanarak delme, parmak freze kullanarak orbital delme ve frezeleme, farklı nokta açısına sahip matkaplar kullanarak konvansiyonel delme, lazer kesim ve su jeti kesim gibi imalat yöntemleri kullanılarak işlenebilirlikleri analiz edilmiştir. Zımba ile delme çalışmalarında; yük ölçümü için Amatek (Load Cell), basınç ölçümleri için Fujifilm (Prescale) , boyut ve yüzey kontrolleri için 3 boyutlu lazer tarama (Romer Absolute Arm) kullanılmıştır. Freze çakısı ve matkap kullanılarak yapılan delme işlemi Makino S33 model CNC tezgahında faklı tezgâh devri ve ilerleme parametreleri seçilerek yapılmıştır. Yüzey frezeleme işlemleri ARION GEVS 500A NC freze tezgâhı kullanılarak tamamlanmıştır. Kesici takım aşınmaları Zoller Genius 3s tezgâhı kullanılarak tespit edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ölçümleri için Mitutoyo Surftest SJ-310, ölçüsel kontroller için Mitutoyo 150 mm dijital kumpaslar kullanılmıştır. Frezelenen yüzeyler Olympus BX-53 PHAKO stereo mikroskobu ile muayene edilmiştir. Lazer ve su jeti kesimde elde edilen mikroskobik bulgular Nikon SMZ 745T mikroskobu ile analiz edilmiştir. Garnet aşındırıcılı su jeti ve CO2 lazer yöntemleri kullanılarak yapılan kesimlerden elde edilen termal ve mekanik hasarlar, ölçüsel problemler ve hassasiyetler rapor edilmiştir.