5,203
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Farklı uzunluklarda ara kanatçıkların çift girişli radyal vantilatörlerin performansına etkisi
Vantilatörlerde genel verimin artırılmasında etken parametreler çark çapı, kanat açıları, kanat eni ve kanat sayılarıdır. Enerjinin verimli kullanımı için vantilatörlerde çarklara ara kanatçıkların ilavesi alternatif çözüm olabilir. Ara kanatçıklar, optimum tasarım sağlamak ve en iyi çalışma bölgesini belirlemede etkendirler ve genelde kanat kanallarının geometrik ortasına, çark girişinden çıkışa veya çark çıkışından girişe doğru yönlendirilerek yerleştirilir. Ara kanatçıkların en önemli özelliği, akış ayrılması kontrolünün kolay olmasıdır. Sınır tabaka ayrılması, akış yönünde kalınlığı artan tabakanın, dıştaki akış nedeniyle statik basınç yüklemesi yaptığı akış bölgesinde meydana gelir. Bu bölgede, sınır tabakası cidardan ayrılır ve uzaklaşır. Durgun akış bölgesindeki basınç, sürtünme direncinden daha fazla olduğundan, sınır tabakadaki ayrılma, toplam akış direncinin artmasına neden olur. Ara kanatçıklar ile ayrılma kayıpları azalacağından kanat yüzeylerine gelen yükler azalacaktır. Dolayısıyla kanatta birim alana gelen yükü düşürmek için en iyi çözüm, mevcut yüzeylere ek yeni yüzeyler oluşturmaktır. Büyük debili vantilatörlerin kaplayacağı alan büyük olacağından daha küçük alanda aynı debiye ulaşmak için daha küçük alan kaplayacak çift girişli radyal vantilatörlerin tasarımı öngörülür. Buradan hareketle yapılan bu çalışmada çift girişli radyal vantilatör çarkına eklenen 3 farklı uzunluktaki ara kanatçıkların vantilatör karakteristiklerine etkisi araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Çift Girişli radyal vantilatör, Çark, Ara kanatçık, Kanat sayısı, Kanat uzunluğu, Vantilatör karakteristikleri, HAD analizi
Gizli ısı depolama sistemlerinde erime ve katılaşma proseslerinin farklı geometrilerde incelenmesi
İspanya'da 2011'den ve Arizona'da 2013'ten beri kurulan güneş enerjisi santrallerinde eriyik tuzlu ısıl enerji depolama sistemleri vardır. Eriyik tuzda depolanan enerji, ısı eşanjörleri vasıtasıyla suya aktarılmakta ve buhar türbinlerinin ihtiyaç duyduğu buhar üretilmektedir. Bu sistem sayesinde santraller hava karardığında bile elektrik enerjisi üretebilmektedir. Isıl boşaltım denilen bu süreçte her faz değiştiren malzeme gibi eriyik tuz katılaşmakta böylece doğal taşınım yerine sadece ısı iletimi ön plana çıkmaktadır. Faz değiştiren malzemelerin (FDM) katılaşması üzerine yapılan deneysel çalışmalar gövde tek borulu gizli ısı depolama ünitesinde çoğunlukla parafin gibi erime noktası 80ºC'nin altındaki malzemeler üzerinde yoğunlaşmaktadır. Bu çalışmada, altı farklı üç boyutlu geometriye sahip gizli ısı termal enerji depolama sistemindeki (GITED) solar tuzun FDM olarak performansı, ANSYS FLUENT kullanılarak test edilmiştir. Birinci örnek, gövde tek borulu GITED'in (eş eksenli iki borulu) performansı için test edilmiştir. İkinci örnekte gövde iki borulu GITED'in performansı test edilmiştir. Üçüncü örnekte üçgen gövde üç borulu GITED eğimli yüzeylerin etkisini araştırmak amacıyla analiz edilmiştir. Dördüncü örnek olarak, ikizkenar yamuk(trapez) gövdenin altı borulu durumu performans bakımından test edilmiştir. Daha sonra, aynı sayıdaki boruya sahip trapez ters çevrilip test edilmiştir. Altıncı örnek olarak da solar tuzla dolu eşkenar altıgen gövdenin yedi boruludaki performansı test edilmiştir. Yedinci örnekte, parafinle dolu kanatçıklı iki boyutlu tripleks GITED'deki erime incelenmiştir. Son olarak ilk altı örnekteki üç boyutlu GITED'lere solar tuz yerine Hitec tuzu kullanılmış ve bu iki FDM arasındaki performans farkı çıkış suyu sıcaklığına ve FDM'nin sıvı-kütle kesrine göre incelenmiştir
Farklı titanyum alaşımlarının tel ark katmanlı imalat yöntemiyle üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Katmanlı imalat, geleneksel imalat yöntemlerine alternatif olarak geliştirilmiş üç boyutlu (3D) yazıcı teknolojisi olarak da adlandırılan yenilikçi bir imalat yöntemidir. Tel hammaddenin kullanıldığı Tel ark katmanlı imalat (TAKİ) yöntemi yüksek birikim oranları, net şekle yakın imalat ve ucuz kurulum maliyetleri ile önemli araştırma konusu olmuştur. Bu çalışmada düşük yoğunluğu ve yüksek mukavemeti sebebiyle havacılık endüstrisi ve biyomedikal sanayi alanlarında önemli kullanım alanlarına sahip titanyum alaşımları çalışılmıştır. Saf titanyum (Gr2), Ti6Al4V (Gr5) ve Ti15V3Cr3Al3Sn olarak üç farklı tip (α, α+β ve β) titanyum alaşımı Plazma tel ark katmanlı imalat (PTAKİ) yöntemi ile üretilerek mikroyapıları ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Büyük parçaların imal edilebildiği tel beslemeli katmanlı imalat yöntemlerinde birikimin yapıldığı altlık, tasarım aşamasında elde edilmesi planlanan model ile beraber düşünülmektedir. Altlığın katmanlı imalat bölgesi ile kullanımının araştırılması için saf titanyum (Gr2) ve Ti6Al4V (Gr5) alaşımlarında altlık ve katmanlı imalat geçiş bölgeleri mekanik özellikleri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Ti15V3Cr3Al3Sn alaşımı için PTAKİ imalat yönteminin uygulanabilirliği ile imalat sonrası ısıl işlem etkileri araştırılmıştır. PTAKİ yöntemi ile saf titanyum (Gr2) imalatında çekme dayanımı altlık malzemeye göre %60 oranında daha iyi olarak tespit edilmiştir. Ayrıca sertlik değeri artmış ancak aşınma direnci değişmemiştir. Ti6Al4V alaşımında PTAKİ yöntemi ile elde edilen malzemenin sertliği altlığa göre %80 daha iyi olmasına rağmen imalatta oluşan titanyum oksitler sebebiyle çekme dayanımı ve aşınma direnci düşük olarak belirlenmiştir. Ti15V3Cr3Al3Sn alaşımında imalat sonrası çözeltiye alma ısıl işlemi ile çekme dayanımının arttığı ve çözeltiye alma + yaşlandırma ısıl işlemi ile sertlik değerinde ~50 HV artma sağlandığı tespit edilmiştir.
Farklı APS kaplama tabakalarının mikro yapısal ve tribolojik özelliklerinin araştırılması
Atmosferik plazma sprey (APS) yöntemi, kaplama tozlarının elektrik arkı ile ergitildiği ve bir plazma jeti ile hızlandırılarak altlık malzemeye püskürtüldüğü bir termal sprey kaplama teknolojisidir. Bu çalışmada, AISI 304 paslanmaz çelik altlık malzeme üzerine Al2O32.5TiO22SiO2Fe2O3 (Metco 101-NS), Al12Si (METCO 52C-NS) ve WC12Co (Metco 71- NS) içeren üç farklı kaplama tozu püskürtülerek numuneler oluşturulmuştur ayrıca Metco 101- NS ve Metco 52C üzerinde APS işleminden önce kaplamanın daha iyi yapışması için AlNi içerikli bir ara katman eklenmiştir. Kaplamaların mikroyapı, mikro sertlik ve tribolojik özellikleri incelenmiştir. Mikroyapı görüntüleri optik ve tarama elektron mikroskobu (SEM) ve EDS analizleri yapıldı. Mikrosertlik ölçümleri kaplama tabakasından içe doğru alınmış ve ortalama mikro sertlik değerleri hesaplanmıştır. APS kaplama katmanlarının sürtünme ve aşınma davranışını belirlemek için ASTM G99 standartlarına uygun olarak kuru kayma aşınma testleri gerçekleştirildi. Metco 101-NS, Metco 52C-NS ve Metco 71-NS kaplama katmanlarının kalınlığı sırasıyla 350 um, 450 um ve 200 um olarak ölçüldü. Mikroyapı muayeneleri, altlık malzemesi üzerinde katmanlı bir yapıda biriken kaplama tozlarının ve beklendiği gibi boşluklar, çatlaklar vb. gibi az mikroyapısal kusurların oluştuğunu göstermiştir. Kaplamaların ortalama mikro sertlik değerleri sırasıyla 908.2 HV0.1, 204.4 HV0.1,, 947.7 HV0.1, olarak hesaplandı. En yüksek mikrosertlik değerleri WC12Co içeren Metco 71-NS APS kaplamasında elde edildi. Spesifik aşınma oranları, bir yüzey profilometresi ile aşınma kanallarının ölçülmesiyle hesaplandı. Kuru kayma aşınma testlerinden sonra, aşınma kanalları SEM ve EDS analizi ile incelendi ve aşınma mekanizmaları belirlendi. Anahtar Kelimeler: APS, Mikroyapı, Mikrosertlik, Aşınma.
Ti6Al4V alaşımının yüzeyinde plazma transferli ark (PTA) yöntemi ile üretilmiş kompozit kaplamaların tribolojik özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada Ti6Al4V alaşımı yüzeyi plazma transferli ark (PTA) kaynak yöntemiyle hacimce farklı oranlarda karıştırılmış TiC ve C tozları ile alaşımlandırılmıştır. Kaplanmış ve işlemsiz numunelerin mikroyapıları optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım spektrometresi (EDS) ve X-ışınım kırınımı (XRD) analizleri ile incelenmiştir. Mikrosertlik değerleri yüzeyi alaşımlandırılmış numunelerde kaplama bölgesinden altlık malzemeye doğru ölçülmüş ve bu veriler ile mikrosertlik-mesafe grafiği oluşturulmuştur. Aşınma ve sürtünme yüzey özellikleri ASTM-G99 standartlarına göre pim-disk aşınma test metodu kullanılarak belirlenmiştir. Aşınma testi yapılan numunelerin yüzeyleri SEM ve EDS analizi ile incelenip aşınma mekanizmaları belirlenmiştir. Bu çalışma sonucunda PTA kaynak yöntemi ile yüzey özellikleri değiştirilen numunelerde kaplama bölgesi ile altlık malzeme arasında metalurjik açıdan iyi bir bağ oluşturulduğu ve yüzey mikroyapısının değiştiği bulgulanmıştır. Numuneler arasında sertlik değeri en fazla TiC tozu ile kaplanan numunede ölçülmüştür ve mikrosertlik değeri ana malzemeye göre ortalama 2 kat artırılmıştır. Sürtünme katsayısı en düşük numune grafit tozu ile kaplanan numune iken en yüksek aşınma direncine sahip numune ise titanyum karbür tozu ile kaplanmış numune olduğu tespit edilmiştir. Titanyum karbür ile kaplanan numunenin aşınma direncinde ana malzemeye göre yaklaşık 11.5 kat artış sağlanmıştır
Eklemeli imalat ve döküm ile üretilmiş ti-6al-4v alaşımının sürtünme ve aşınma davranışının karşılaştırılması
Titanyum alaşımları düşük yoğunluğa karşılık yüksek mukavemeti sebebiyle havacılık, m edikal ve otomotiv sektörleri başta olmak üzere birçok sektörde tercih edilmektedir ve havacılık sektörü başta olmak üzere otomotiv gibi sektörlerde de titanyum alaşımları yüksek sıcaklıklarda kullanılmaktadır. Ti 6Al 4V alaşımı günümüzde en çok tercih edilen titanyum alaşımıdır ve üzerine en çok çalışma yapılan titanyum alaşımıdır. Havacılık, otomotiv ve medikal sektörlerinde kullanılan titanyum alaşımları parçaların görec eli olarak birbirlerinden farklı yönlerde hareketleri sonucunda aşınmalara maruz kalmaktadır. Bu çalışmada döküm ve eklemeli imalat yöntemleri ile üretilmiş Ti 6Al 4V alaşımındaki numunelerde ilk olarak mikroyapı incelemeleri için yüzeyleri hazırlanmıştır. Emisyon Taramalı Elektron Mikroskopu (FESEM) ve optik mikroskop altında yüzeyleri incelenen n umuneler üzerinden mikrosertlik ölçümleri alınmıştır. Numuneler oda sıcaklığı, 300°C ve 600°C sıcaklıklarda 10 N yük altında 500 m mesafe boyunca küre disk aşınma testlerine maruz bırakılmışlardır. Testler sırasında sürtünme katsayıları anlık olarak kayded ilmiştir. Testler sonrasında aşınma kanalları FESEM ile incelenmiş ve belirlenen bölgelerde Enerji Dağılımlı X ışını Spektroskopisi (EDS) analizleri gerçekleştirilmiştir. Testler sonucunda sıcaklık arttıkça her numunede aşınma oranlarının arttığı gözlemlen irken, eklemeli imalat numunesinin aşınma oranları döküm numuneye göre her sıcaklık testinde daha yüksek ölçülmüştür. Sürtünme katsayıları incelendiğinde oda sıcaklığından 300°C sıcaklığa çıkılırken ortalama sürtünme katsayılarının arttığı, 600°C sıcaklığa çıkıldığında ise düşüş olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Eklemeli imalat, Ti 6Al 4V, Sürtünme Katsayısı, Mikrosertlik, Aşınma
Yenilenebilir enerji kaynak tabanlı hibrit sistemlerde elektrik enerjisi üretiminde tesisin toplam verimliliği ile kapasite kullanım oranının incelenmesi
Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklarının kesintili ve mevsime bağlı olmasından kaynaklanan enerji üretim eksikliğinin kapatılması amacıyla iki kaynağın birleştirilerek santralin hibrit sisteme dönüşmesinin önemine değinilmiştir. Bu çalışmada örnek hibrit santral olarak Balıkesir'de tesis edilmiş ve işletilmekte olan Çaypınar Rüzgar/Güneş Hibrit Enerji Santrali seçilmiştir. Bu santralin seçilmesinin sebebi ülkemizde ana kaynak ve yardımcı kaynak olarak kurulan tüm ünitelerin işletmeye alınarak tam kapasitede üretime başlamasının üzerinden bir yıl geçmiş tek santral olmasıdır. Bu yönüyle tez çalışmasının yenilenebilir enerji sektörüne önemli bir bakış oluşturacağı düşünülmektedir. Bu santralin teorik olarak üretebileceği değerler rüzgar ve güneş için ayrı ayrı hesaplanarak gerçek zamanlı üretim verileriyle kıyaslanmıştır. Ayrıca rüzgar ve güneş için verimlilik ve kapasite faktörü hesabı yapılmıştır. Rüzgar için verim %44,69 ve güneş için verim %81,49 olarak hesaplanmıştır. Rüzgar için kapasite faktörü %37,62, güneş için kapasite faktörü %14,58 olarak hesaplanırken hibrit santralin verimi %46,48 ve kapasite faktörü %33,61 olmuştur. Yani santral, hibrit santrale dönüştükten sonra veriminin arttığı ancak kapasite faktörünün düştüğü görülmüştür. Saat bazlı inceleme yapıldığında ise hibrite dönüşerek yıl içinde santralin hiç çalışmadığı saat sayısının azalarak santrale işlerlik kazandırıldığı görülmektedir.
Tekne motoru şaft pervane sisteminde balanssızlık etkisi ile oluşan titreşimlerin sonlu elemanlar analizi
Dönel makine elemanlarının dönme hareketini aktarmaları esnasında tüm kuvvetlerin sorunsuz iletilmesinin sağlanması dengeli bir sistemin varlığı ile gerçekleşecektir. Söz konusu denge durumunun ortadan kaybolması sonucu balanssızlık problemleri meydana gelecektir. Balanssızlık problemleri dönel makine elemanlarında titreşimlere sebep olmaktadır. Bu çalışmada, balanssızlık etkisi ile meydana gelebilecek arızaları tespit etmek amacıyla yapılan örnek bir deneyde ortaya çıkan veri setleri kullanılmış, kullanılan veri setleri ile öncelikle ölçüm alınan noktalarda zaman alanında ortaya çıkan titreşim genlikleri elde edilmiştir. Deneyin yapıldığı farklı devir hızlarında ortaya çıkan zaman alanındaki titreşimlerin modlarını belirlemek için titreşim sinyallerinin FFT dönüşümü yapılmıştır. Sonrasında, deneyi yapılan sistemin yalnızca dönel ekipmanları dikkate alınarak sistem modellenmiş ve sonlu elemanlar analizi ile yapının modal analizi gerçekleştirilmiştir. Diğer bir aşamada, modellenen sistemdeki şaftın ucuna bir pervane eklemesi yapılmış ve sistemin bu halinin küçük teknelerde harici olarak kullanılan bir elektrik motoru görevini üstlenebileceği varsayımı yapılarak sistemin su içerisinde çalışması esnasında aynı ölçüm noktalarında ortaya çıkabilecek titreşim modları incelenmiştir. Söz konusu inceleme farklı şaft boyutları ve pervanenin hasarlı olup olmaması gibi çeşitli konfigürasyonlar göz önüne alınarak yapılmıştır. Ele alınan motor şaft pervane sisteminin farklı devir hızlarında modal analizleri yapılarak ve pervaneye suyun da etki etmesiyle yapıda ortaya çıkan modlardan hangilerinin gerçek deney sisteminde daha tutarlı olduğu değerlendirilen ölçüm noktasında etkili olduğu incelenmiştir. Sonuç olarak deney sistemine pervane eklenmesi sonrası modal analiz testleri aracılığıyla ortaya çıkarılan doğal titreşim modları vasıtasıyla hasara uğratılan pervane ile çalışan sistemde ortaya çıkan balanssızlık etkilerinin sonuçları yorumlanmıştır.
Konvektör kalınlık ve yüksekliğinin panel radyatör ısıl performansına etkisinin nümerik ve deneysel olarak araştırılması
Panel radyatörler, yüksek verimlilik, düşük maliyet, kolay kurulum ve bakım gibi avantajları nedeniyle binalar, ofisler ve diğer yapılar için yaygın olarak tercih edilen ısıtma elemanlarıdır. Ancak, 2020 yılında başlayan küresel pandemi ve ardından gelen ekonomik kriz, yakıt, elektrik ve doğalgaz fiyatlarını önemli ölçüde artırarak, panel üretiminde kullanılan sac metal maliyetlerini ve nakliye ücretlerini zirveye çıkarmıştır. Panel radyatör üreticileri, arz ve talep dengesini korumak için çeşitli önlemler almak zorunda kalmıştır. Bu çalışmada, 7 farklı modelin ısıl performansı ANSYS Fluent 2020 R1 yazılımı kullanılarak incelenmiştir. Tüm radyatörler, 1000 mm uzunluğunda ve 600 mm yüksekliğinde PKKP tipi (Panel-Konvektör-Konvektör-Panel) olup, farklı konvektör şekilleri, kalınlıkları ve uzunluklarına sahiptir. Bu modeller, panel radyatörün ısıl performansına önemli ölçüde katkıda bulunan ve ağırlık açısından panel sacından sonra ikinci sırada yer alan konvektörlerin boyutlarının ve sac kalınlığının azaltılmasıyla elde edilmiştir. Ayrıca, sadece konvektör kalınlığı azaltılarak elde edilen iki PKKP tipi model (Panel-Konvektör-Konvektör-Panel) için deneysel çalışmalar yapılmış ve analiz sonuçlarının tutarlılığı doğrulanmıştır. Bu modeller, 1000 mm uzunluğunda ve 600 mm yüksekliğinde olup; 1-Model a (kesme tasarım konvektör şekli → konvektör kalınlığı 0,32 mm, boyu 560 mm) ve 2-Model N (kesme tasarım konvektör şekli → konvektör kalınlığı 0,28 mm, boyu 560 mm) şeklindedir. Elde edilen analiz ve deneysel test sonuçları, konvektör sacı kalınlığı ve yüksekliğinin azaltılmasının ısıl performansta bir düşüşe yol açtığını ortaya koymuştur. Ayrıca, bu çalışma, konvektör yüzey alanının ne kadar büyükse, panel radyatörün ısıl performansına o kadar olumlu katkıda bulunduğunu göstermiştir.
Kondenser fan tipinin ev tipi bir derin dondurucunun enerji tüketimine etkisi
Dünya enerji regülasyonu değişiklikleri ev tipi soğutma sistemleri endüstrisini yoğun bir şekilde etkilemiştir. Literatürde ev tipi soğutma sistemlerinin performansının artırılması ve enerji tüketimlerinin azaltılması ile ilgili soğutucu akışkan tipi, soğutucu akışkan miktarı ve kapileri uzunluğu üzerine yapılmış optimizasyonlar, evaporatör ve kondenser geometrisinde yapılan iyileştirmeler, buz çözme (defrost) performansının artırılması için yapılan çeşitli uygulamalar gibi farklı perspektifler dikkate alınarak yapılmış birçok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmada, eksenel ve kare fan olmak üzere iki farklı kondenser fan tipi, üç farklı fan devri (800, 1200, 1600 rpm) ve üç farklı soğutucu akışkan miktarının (40, 44, 48 g) ev tipi bir derin dondurucunun performansına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Ev tipi buzdolabı/derin dondurucu ve fonksiyon sistemleri üzerinde enerji tüketimi azaltma çalışmaları kapsamında gerçekleştirilen bu çalışmada tek kapılı dondurucu bölmeli, tek evaporatör ve kompresörlü, 70 cm genişlikte ve 420 litre brüt hacminde ve soğutucu akışkan olarak R600a kullanılan bir derin dondurucu kullanılmıştır. Yapılan tüm deneylerde VNTZ130 model ASHRAE standartlarına göre 1.75 COP'ye sahip hermetik tip kompresör tercih edilmiştir. Soğutma çevriminde kısılma işlemini sağlayan kılcal borunun toplam uzunluğu 3000 mm ve iç çapı 0.66 mm olacak şekilde bakırdan imal edilmiştir. En düşük enerji tüketimine sahip kombinasyonun eksenel kondenser fanı ile 1600 rpm kondenser fan devri ve 44 gram soğutucu akışkan miktarı olduğu bulunmuştur.
Standart entegrasyon sürecinde veri analizi uygulamaları ve havacılık mevzuatlarına uyum yönetimi
Havacılık ve uzay sektörü, şirketler için sürekli olarak müşteri beklentilerini karşılamayı veya aşmayı, aynı zamanda geçerli yasal düzenlemelere de uyumluluk göstermeyi gerektirmektedir. Uluslararası Havacılık Kalite Grubu (IAQG), endüstrideki temsilcilerle birlikte, tedarik zinciri boyunca kullanılacak Kalite Yönetim Sistemi (KYS) gereksinimlerini standartlaştırmak amacıyla AS9100 Serisi kalite yönetim sistemi standartlarını geliştirmiştir. Genellikle kuruluşların, KYS dışında, havacılık emniyeti ve çevresel korumayı sağlayan sivil havacılık otoritesi düzenlemelerine de (örnek olarak Avrupa Havacılık Emniyeti Ajansı EASA) uymaları gerekmektedir. Bu düzenlemelere uyum sayesinde uçuşa elverişli parçaların, montaj gruplarının ve hava araçlarının üretimi ve satışı mümkün olmaktadır. Bu çalışma, AS9100 KYS ve EASA Part 21 POA düzenlemeleri arasındaki benzerlikleri ve farkları ele alırken, bütünleşik bir uygulama metodolojisini ortaya koymaktadır. Bu sayede hem AS9100 KYS hem de EASA Part 21 POA için sertifikasyon sürecinde olan kuruluşlar için maliyet ve zaman açısından etkili, hızlı ve sürdürülebilir bir yaklaşım sunmayı amaçlamaktadır.
Dikdörtgen kanatlarda düşük reynolds sayılarında ısıl performansın incelenmesi
Elektronik ekipmanların daha hızlı ve verimli soğutulması oldukça önemlidir. Ekipmanların verimleri ve güçleri çalışma sıcaklığına bağlıdır. Yüksek sıcaklıklarda çalışma, performans düşüklüğüne ve sistem arızalarına sebep olmaktadır. Sistemlerin soğutulması aktif ve pasif ısı transfer yöntemleri ile gerçekleştirilmektedir. Aktif yöntemler harici bir güç gerektiren yöntemlerken, pasif yöntemlerde ise harici güce ihtiyaç duyulmamaktadır. Verimli aktif soğutma sistemleri tasarlanırken, minimum fan gücü ve minimum soğutucu boyutu için ısı transferini maksimuma çıkaracak şekilde akış ve kanat geometri parametreleri arasında bir ilişki kurmak gerekir. Hızlı ve verimli soğutma istenildiği durumlarda bu ekipmanların soğutulmasında kullanılan ısı çukurlarında aktif yöntem olan zorlanmış taşınımla soğutmanın yaygın olduğu görülmektedir. Dairesel, kare, dikdörtgen gibi farklı kanat geometrilerinde ısı transferi ayrıntılı olarak çalışılan bir konudur. Son yıllarda, üretim kolaylığı ve maliyetlerinin düşüklüğü, yüksek verimlilikleri nedeniyle dikdörtgen kesitli kanatçıklar en çok tercih edilen kanat profilleri olmuştur. Çalışmada zorlanmış taşınım şartları ve düşük Reynolds sayılarında dikdörtgen kesitli kanatların ısıl performansları incelenmiştir. Düşük Reynolds sayılarının birçok endüstriyel uygulamanın tipik bir özelliği olduğu görülmüştür. Bu nedenle düşük Reynolds sayılarında çalışılması hedeflenmiştir. Hidrolik ve ısıl olarak tam gelişmiş akış şartları için analizler yapılmıştır. Bu kapsamda kanat uzunlukları ve kanat ısı transfer yüzey alanı sabit olacak şekilde kanat sayısı ve kanat yüksekliği değiştirilerek farklı Reynolds sayılarında analizler yapılmıştır.
Bir yük transfer mekanizmasının dinamik analizi
Mekanik sistemlerde, mekanizmalar hareket ettikçe dinamik kuvvetler ortaya çıkar ve bu durum, mekanizma ile gövde arasındaki eklem noktalarında kuvvetlere neden olur. Gövdeye iletilen toplam kuvvet sarsma kuvveti olarak adlandırılır ve olumsuz sonuçlara yol açabilir. Bu kuvvetlerin dengelenmesi, mekanizma ömrünü artırmak, titreşimleri azaltmak, titreşime bağlı aşınmayı önlemek ve ergonomik performansı iyileştirmek açısından hayati öneme sahiptir. Sarsma kuvvetlerini dengelemek için çeşitli yöntemler mevcuttur; bu çalışma kapsamında bir çift sarkaç mekanizması üzerinde, karşı dengeleme kütleleri kullanımı ve toplam ağırlık merkezinin minimizasyonu olarak literatürde yer alan en popüler iki yönteme ait dinamik simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Analizler, hem MSC Adams simülasyon yazılımı kullanılarak hem de Newton-Euler yöntemiyle elde edilen hareket denklemlerinin çözülmesiyle gerçekleştirilmiştir. Karşı ağırlık yöntemi, kütle merkezinin ivmesini sabit bir seviyede tutmayı amaçlar. Analizler, sarsma kuvvetlerini dengelemek için karşı ağırlıkların kullanılmasının kütle merkezi ivmesinde yaklaşık % 21.5'lik bir azalmaya yol açtığını göstermektedir. Ancak, bu yaklaşım karşı ağırlıkların eklenmesi nedeniyle mekanizmanın toplam kütlesini önemli ölçüde artırır. Diğer yöntem ise Bang-Bang hareket yasasının uygulanmasıyla sarsma kuvvetlerini azaltmaya odaklanmaktadır. Bu yöntemin uygulanması, sarsma kuvvetinde yaklaşık % 36'lık bir azalmaya yol açmıştır. Önemli olan, bu yöntemin ek karşı ağırlıklar gerektirmeksizin sarsma kuvvetini dengelemesidir. Bu bulgular, mekanik sistemlerde sarsma kuvvetlerinin yönetilmesinde her iki yöntemin de etkinliğini vurgulayarak, sistem dinamikleri ve tasarım düşünceleri üzerindeki etkilerine ışık tutmaktadır.
İnsansız hava araçlarında iniş takımı optimizasyonu
İniş takımları hava araçlarındaki en önemli yapısal bileşenlerinden birisidir. İniş takımları yerle temasta olduğu anlarda hava araçlarının ağırlığını taşırken aynı zamanda iniş-kalkış sırasında oluşan ilave yükleri azaltarak sönümler. İnsansız hava araçlarında ihtiyaçlar doğrultusunda çok farklı tiplerde iniş takımları kullanılabilmektedir. İniş takımı tasarımında en önemli parametre ana ve burun iniş takımlarına gelecek yüklerdir. Bu tez çalışmasında sabit kanatlı bir insansız hava aracı için katı yaprak yaylı bir iniş takımlarının tasarımı ve yapısal analizi gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda öncelikle burun ve ana iniş takımının ön tasarımı gerçekleştirilmiştir. Katı modeli oluşturulan iniş takımları üzerlerine gelen yükler karşısında meydana gelen Von-Mises gerilmeleri ile deformasyon değerleri bir sonlu elemanlar programı vasıtası ile bulunmuştur. Ardından iniş takımlarında kullanılan katı yaprak yaylar için topoloji optimizasyonu yapılarak kütle azaltımı gerçekleştirilmiş ve sonuçlara göre tasarım güncellenmiştir. Yeni tasarım için de yine sonlu elemanlar analizi ile Von-Mises gerilmeleri ile deformasyon değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen değerler ile dinamik bir analiz olan modal analize bağlanarak oluşacak frekans modları elde edilmiştir. Değerlendirilen tasarıma ait emniyet değerlerinin havacılık için kabul edilen sınırlar içerisinde olduğu doğrulanmıştır.
Elektron ışını ile ergitme katmanlı imalat yöntemi ve geleneksel imalat yöntemiyle üretilmiş Ti6Al4V malzemelerin frezelenmesinde kesme parametrelerinin kesme kuvvetlerine, takım aşınmasına ve yüzey pürüzlülüğüne etkisinin incelenmesi
Bu tezde, Elektron Işını ile Ergitme katmanlı imalat yöntemiyle ve sıcak haddeleme yöntemiyle imal edilmiş Ti6Al4V deney numunelerinin yanal frezeleme yöntemiyle frezelenmesinde yüzey pürüzlülüğü, kesici takım aşınması ve kesme esnasında kesici takıma etkiyen kesme kuvvetleri incelenmiştir. Hem sıcak haddelemeyle üretilmiş plakadan kesilerek hem de elektron ışını ile ergitme katmanlı imalat yöntemi kullanılarak beşer adet numune üretilmiş ve toplamda on adet numunenin farklı kesme hızlarında ve farklı radyal derinlik değerleriyle yapılan kesme testlerinde diş başına ilerleme ve eksenel derinlik sabit tutulmuştur. Kesme testlerinde iş mili devri olarak 3000 dev/dk, 4000 dev/dk ve 4500 dev/dk'lık değerler, radyal derinlik olarak 0,5 mm, 0,75 mm ve 1 mm'lik değerler uygulanmıştır. Eksenel derinlik olarak 6 mm ve diş başına ilerleme olarak 0,08 mm/diş kesme parametreleri kullanılmıştır. Kesici takım olarak 8 mm çapında, 0,5 mm uç yarıçapı olan 4 ağızlı karbür parmak freze takımı kullanılmıştır. Kesme esnasında kesici takıma etki eden kesme kuvvetleri dinamometre ile ölçülmüştür.
Seçici lazer ergitme prosesinde Inconel 718 aşınma davranışı
Bu çalışmada, nikel esaslı süper alaşım olan Inconel 718'in Seçici Lazer Ergitme (SLE) yöntemi ile üretimi ve uygulanan farklı ısıl işlemlerin mikroyapı, sertlik ve aşınma performansına etkisi incelenmektedir. Katmanlı imalat ile üretilen numunelere farklı sıcaklıklarda ve sürelerde vakum fırınında solüsyon ısıl işlemi uygulanmıştır. Tüm numuneler solüsyon ısıl işlemleri sonrası vakum fırınında havada soğutmaya bırakılmıştır. Numunelerin mikroyapısı optik ve SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ile incelenmiş ve EDS (Enerji Dağılım Spektrometresi) analizleri yapılmıştır. Mikrosertlik ölçümleri 100gf yük ve 10sn bekleme süresinde ölçülmüş ve ortalama mikrosertlik değerleri hesaplanmıştır. Aşınma deneyleri kuru şartlar altında gerçekleştirilmiş, aşınma oranları hesaplanmış ve aşınma mekanizmalarının belirlenmesi için aşınma kanalları SEM ve EDS analizi ile incelenmiştir. Mikroyapı incelemelerinde, SLE ile üretilen numunede ergime havuzları ve parabolik yay şeklinde mikroyapı belirlenmiştir. Uygulanan ısıl işlemlerin etkisi ile parabolik yay şeklindeki mikroyapının kaybolmaya başladığı ve daha homojen bir mikroyapı elde edildiği tespit edilmiştir. SEM incelemelerine göre, tüm numunelerde δ (Delta) ve γ (Gamma) fazları belirlenmiş ve uygulanan ısıl işlemin fazların dağılımına etki ettiği tespit edilmiştir. En yüksek mikrosertlik değeri ısıl işlem uygulanmamış numunede tespit edilmiştir. Solüsyona alma ve vakum fırınında havada soğutma işlemi sonrası numunelerin mikrosertlik ve aşınma direnci değerlerinde azalmaya neden olduğu tespit edilmiştir. Numunelerin aşınma kanalı SEM ve EDS analizi incelemeleri ile abrasif ve oksidatif aşınma mekanizmaları belirlenmiştir.
Türkiye'de elektrik talebinin karşılanmasında güneş enerjisinin rolü ve güneş enerjisinin kullanımındaki yapısal sorunların incelenmesi
İnsan nüfusunun artışı, endüstrideki ilerlemeler, ekonomik büyüme ve gelişen teknolojinin günlük yaşamda artan kullanımına paralel olarak dünyadaki elektrik ihtiyacı hızla artış göstermektedir. Türkiye'de de, hızlı kentleşme ve sanayileşmeyle birlikte elektrik talebinde artış yaşanmış olup, nihai elektrik tüketimi 1990 yılına göre 2 kattan fazla artış göstermiştir. Türkiye'de enerji ihtiyacı büyük oranda petrol ve doğalgaz gibi fosil yakıtların ithal edilmesi ile karşılanmaktadır. Bu durum bir yandan çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilere, diğer yandan da enerjide dışa bağımlılığa ve cari açıkta artışa neden olmaktadır. Hem bahsedilen bu olumsuz etkiler hem de enerji ihtiyacının büyük bir ivmeyle artışı nedeniyle enerji arzının sürdürülebilir ve çevre dostu kaynaklardan sağlanması, her zamankinden daha önemli hale gelmiştir. Güneş enerjisi, yenilenebilir ve çevre dostu bir enerji kaynağıdır. Türkiye, coğrafi konumu ve yıllık güneşlenme süresinin uzunluğu gibi avantajları nedeniyle büyük bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Türkiye'nin halihazırda güneş enerjisi kurulu gücü 11 Gigawattın (GW) üzerinde olup, bu değerin 2050 yılında 52,9 GW'ye ulaşması hedeflenmektedir. Bu hedefe ulaşmak için yıllık 3,5 GW'lik kapasite kurulması gerekmektedir. Enerji depolama teknolojileri, şebeke entegrasyonu ve finansman gibi alanlardaki yapısal sorunlar; Türkiye'de bu sektörün ilerlemesini kısıtlamaktadır. Bu çalışmada, Türkiye'nin elektrik talebinin karşılanmasında güneş enerjisinin oynadığı rol ile güneş enerjisinin bu amaç için kullanımında karşılaşılan yapısal sorunlar ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Çalışma, Türkiye'de güneş enerjisinin kullanımını artırmak için gerekli olan yasal ve kurumsal düzenlemelere, finansman eksikliklerine ve teknolojik zorluklara odaklanarak, bu sorunların çözümüne yönelik öneriler geliştirmektedir.
S520 model dikey soğutucularda farklı komponentler ile enerji optimizasyonu
Dünya genelindeki toplam enerji sarfiyatı içerisinde soğutucu sistemlerden kaynaklanan enerji sarfiyatı önemli bir yer işgal etmektedir. Son yıllarda artan enerji maliyetlerine paralel olarak, enerji talebine olan artışa nispeten, enerji arzında istenilen düzeylere ulaşılamamış olması, üzerine Rusya - Ukrayna savaşı sonrası Avrupa kıtasındaki enerji krizi, her sektörde olduğu gibi soğutma sektöründe de enerji tasarrufunu zorunlu kılmaktadır. Dolayısı ile enerji verimliliği yüksek ve bununla birlikte çevreye olan zararları asgari düzeyde olan yeni soğutma sistemlerinin geliştirilmesi bir zorunluluk olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu maksatla, dört farklı konfigürasyonda üretilen dolapların COP (Coefficient of Performance) değerleri ve günlük enerji tüketimleri karşılaştırılmıştır. Bu konfigürasyonlar, sabit devirli ve değişken kapasiteli iki farklı kompresörün sırasıyla poliüretan (PU) köpük malzemelerle yalıtılmış bir soğutucuya daha sonra yine sırasıyla vakum yalıtım paneli (VYP) ile yalıtılmış alternatif bir soğutucuya montajı ile elde edilmiştir. Çalışma sonucunda, değişken kapasiteli bir kompresörle çalışan ve VYP ile yalıtılmış bir soğutucu sistemin COP katsayısının en yüksek, günlük enerji tüketiminin ise en az olduğu tespit edilmiştir. Sabit devirli kompresör ve PU ile yalıtılmış sistemin ise bu dört konfigürasyon içerisinde COP değeri en küçük, günlük enerji kullanımının da en fazla olduğu görülmüştür. PU ile yalıtılmış ve değişken kapasiteli kompresöre sahip sistemin ise VYP ile yalıtılmış ve sabit devirli kompresöre sahip sistemden, COP değeri daha büyük olmasına karşın çalışma oranın fazla olması nedeniyle günlük enerji tüketiminin daha fazla olduğu görülmüştür. Test sonuçları değerlendirildiğinde, soğutma sistemlerinin kalbi niteliğinde olan kompresörlerin seçiminde kompresör veriminin yüksek olduğu seçeneklerin tercih edilmesi gerekliliği ve PU köpük yalıtım yerine VYP malzemelerin kullanımının da enerji sarfiyatını düşürme adına oldukça olumlu sonuçlar doğurmakta olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Soğutucu sistemler, kompresör, poliüretan köpük, vakum yalıtımı, soğutucu performansı, enerji verimliliği
Eklemeli imalat ile üretilen gözenekli omurga implant tasarımı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Amaç: Bu çalışmanın amacı, biyomimetik yaklaşım temel alınarak geliştirilen HMK, YMK ve elmas gözenek yapılı lomber interbody füzyon kafeslerinin mekanik ve biyomekanik performanslarını incelemek, parametrik ve genetik algoritma destekli polar latis tasarımlarının spinal implant uygulamalarındaki potansiyelini değerlendirmektir. Materyal ve Metot: Kafes yapılar parametrik modelleme ve genetik algoritma optimizasyonu kullanılarak tasarlanmıştır. İlk aşamada yapılar Eriyik filametli üretim yöntemi ile üretilmiş ve basma testleriyle mekanik performansları değerlendirilmiştir. Daha sonra aynı yapılar Stereolitografi tabanlı Anycubic Photon Mono M7 Pro yazıcı kullanılarak hidroksiapatit (HAp) katkılı denture pembe reçine ile yeniden üretilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Mekanik davranışlar sonlu elemanlar analizi ve deneysel testler ile incelenmiştir. Ayrıca üretilen malzemenin FTIR ve termal analizleri yapılmıştır. Bulgular: Deneysel sonuçlar, gözenekli yapıların gerilme dağılımını düzenlediğini, stres koruma etkisini azalttığını ve biyomekanik uyumluluğu artırdığını göstermiştir. YMK yapılar düşük deformasyon ve kontrollü gerilme dağılımı ile en dengeli mekanik performansı sergilemiştir. YMK-Core yapısı 168,1 MPa elastik modül, 13,41 MPa plato gerilimi ve 14,96 MJ/m³ enerji absorbsiyonu ile en yüksek performansı göstermiştir. YMK-Petal darbe emici davranış sergilerken, YMK-Leaf yüksek sünekliği sayesinde yumuşak doku geçiş bölgeleri için avantaj sağlamıştır. Stereolitografi üretim yöntemi, Eriyik filametli üretime kıyasla daha hassas geometri ve daha kararlı mekanik davranış sağlamıştır. %0.5–1 HAp katkılı numunelerde mekanik performans artarken, %3 HAp oranında kırılgan davranış gözlemlenmiştir. Malzemenin termal analizlerinde %0,5 ve %1 HAp katkılı numunelerde bozunma piki daha geniş bir karakter göstermekte, bu da termal ayrışmanın daha kontrollü gerçekleştiğini düşündürmektedir. Sonuç: Parametrik genetik algoritma destekli polar YMK latis yapılarının hafiflik, yüksek enerji absorbsiyonu, optimize gerilme dağılımı ve biyomekanik uyumluluk özellikleri sayesinde hasta-özel spinal ve ortopedik implant uygulamaları için yüksek potansiyele sahip olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyomimetik tasarım, Sonlu Elemanlar Analizi, YMK, Lomber interbody füzyon kafesi, Genetik algoritma optimizasyonu
Bir hidrolik sistemin PID algoritmalı konum kontrolü
Hidrolik sistemler, yüksek performans gerektiren, küçük hacimlerde yüksek tork, kuvvet ve hassas konum kontrolü ihtiyacı duyulan birçok endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun için hidrolik sistemlerin gerçeğe yakın modellenmesi ve kontrolcü tasarımı konuları güncelliğini korumaktadır.Geliştirilen modern kontrol tekniklerine rağmen, PID kontrol yöntemi geri beslemeli kontrolcülerde en eski ve en çok kullanılan kontrol yöntemlerinden biridir. PID kontrolcüler, yapılarının basit, performanslarının dayanıklı olması, kolay anlaşılabilmeleri ve oldukça kolay ayarlanabilmeleri gibi nedenlerle birçok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. Bu yaygın kullanım birçok araştırmacıyı PID kontrolcü tasarımı konusunda motive etmektedir.Bu çalışmada, oransal valf ile sürülen hidrolik konum kontrol sisteminin gerçeğe yakın benzetimi gerçekleştirilerek, PID kontrolü için bir parametre araştırması yapılmıştır. Sonuç olarak, bir hidrolik sistemin PID algoritmalı konum kontrolü MATLAB/Simulink ortamında gerçekleştirilerek, elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir.ANAHTAR KELİMELER: Hidrolik Konum Kontrolü, PID, Oransal Valf, MATLAB, Simulink
Eğri eksenli Piezoelektrik kirişlerde deformasyon analizi
Bu çalışmada, bir piezoelektrik eğri eksenli bi-morph kirişin deformasyon ve elektriksel davranışlarını tarif eden bir matematiksel model geliştirilmiştir. İki tabakadan oluşan kompozit kirişin iç kısmındaki malzemenin piezolektrik özelliklerine sahip olduğu, dış kısmındaki malzemenin kompozit kirişin elastik davranış sergilemesi amacıyla yerleştirildiği düşünülmektedir. Piezoelektrik malzemeler için tarif edilen temel denklemler kullanılarak model için genel denklemler türetilmiştir. Bu model, ilk olarak, ?tetikleyici (actuator)? olarak tasarlanan kirişteki deformasyon analizini yapmak için kullanılmış ve elde edilen sonuçlar aynı problem için Shi?nin [1] tasarladığı model sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Modelin güvenirliliğinin sınandığı bu karşılaştırmalarda Shi?nin çözümü [1] ile mükemmel bir uyumun sağlandığı gözlenmiştir. Matematiksel model, ?algılayıcı (sensör)? olarak davranan bir ucu sabit diğer ucuna eğilme momenti uygulanan piezoelektrik eğri eksenli bi-morph kiriş için çözülmüş ve gerilme, elektrik potansiyeli ve yer değiştirme bileşenleri dağılımları çizelgeler halinde sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Piezoelektrik malzemeler, eğri eksenli bi-morph kiriş, algılayıcı (sensör) ve tetikleyici (actuator), analitik model, eğilme momenti
Bir kanatçık tahrik sistemi yapısının sistem davranışına etkilerinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Kanatçık tahrik sistemi mühimmata yönelim hareketini sağlayan kanatçıkları hareket ettiren sistemler olup, mühimmatın başarılı bir uçuş yapabilmesi için bu sistemlerin davranışları ile ilgili belirsizliklerin minimum seviyeye indirilmesi oldukça önemlidir. Bu tez kapsamında havadan karaya atılan mühimmatlar için ters krank biyel mekanizmasına dayalı elektromekanik bir kanatçık tahrik sistemi yapısının sistem davranışına etkileri sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Bu noktada, isterler göze alınarak sistem tasarımı yapılmış ve aerodinamik yük altında kanatçık hareketlendirilmesini etkileyen mafsal boşlukları ve yapısal deformasyonlar detaylı incelenmiştir. Mekanizma analizleri çoklu cisimler dinamik benzetimleri ile gerçekleştirilmiş ve aerodinamik menteşe kuvvetlerinden kaynaklanan yüklerin sebep olduğu elastik deformasyonlar, değişik kanatçık açılarında sonlu elemanlar benzetimleri ile incelenmiştir. Gerçek zamanlı kanatçık yükleme cihazı kullanılarak, kanatçık tahrik sisteminin kuvvet altında istemsiz kanatçık açı değişimi incelenmiş; elastik deformasyondan ve mafsal boşluklarından kaynaklanan kanatçık açı değişimi, gerçek zamanlı olarak değişik kanatçık açılarında elde edilmiştir. Analitik yöntemlerle kanatçık tahrik sisteminin mekanizma analizi doğrulanmış; öte yandan sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen analizler ile deneysel ölçümlerden elde edilen sonuçlar kıyaslanmış ve yüksek tutarlılık elde edilmiştir.
Tuğla kurutma kinetiğinin deneysel olarak incelenmesi
Mühendislik uygulamalarında akışkanların, ısının ve kütlenin transferi önemli bir yere sahiptir. Kütle transferi için itici kuvvet konsantrasyon farkı olup özellikle suni kurutma tekniğine dayalı uygulamalarda nem kontrolü etkin proses ve kurutucu tasarımı bakımından önemlidir. Günümüzde özellikle gıdaların kurutulması prosesi oldukça güncel çalışma konusu olup artan bir ilgi ile sürdürülmektedir. Kurutma prosesi ürünlerin kullanım kalitelerinin ve raf ömürlerinin artırılması bakımından önemlidir. Buna karşın kurutma prosesleri enerji sarfiyatı bakımından oldukça maliyetli olabilmektedir. Bunun dışında endüstriyel ürünlerin kurutulmasında kurutma prosesi ve kurutucu seçimi özel bir bilgi ve yetenek gerektirmektedir. Toprak sanayi insanlık tarihi kadar eskidir. İlk çağlardan günümüze kadar toprak ve toprak ürünleri insanlığın temel kaynağını oluşturmaktadır. Günümüzde toprak ürünlerinden tuğla ve kiremit hala geniş ve etkin bir kullanım alanına sahiptir. Çorum sanayinin önemli bir bölümünü Tuğla-Kiremit üreticileri oluşturmaktadır. Toprak yapısı ve toprak kaynakları bakımından Çorum ülkemizde Tuğla-Kiremit üretim potansiyeli olarak ilk sıralarda yer almaktadır. Tuğla üreticilerinin büyük bir bölümü doğal kurutma yöntemlerini tercih etmektedir. Bu durum ürün sarfiyatını ve kalitesini önemli oranda etkilemektedir. Bu bakımdan tuğla üretiminde kurutma süreci üretim maliyeti, üretim süresi ve ürün kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu çalışmada, Çorum bölgesindeki tuğlanın kuruma davranışını incelemek için kabin tip kurutucu tasarlanarak imal edilmiş ve kurutucu hava hızı, hava sıcaklığı, kabin basıncı ve tuğla yönü gibi farklı bağımsız parametrelerin kuruma kinetiği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Kurutucu hava sıcaklığının 62, 76 ve 90 C değerlerinde, kabin içerisinde Reynolds sayısının yaklaşık 21000-34000 aralığında ve tuğla açısının 0, 45 ve 90 derece değerlerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Hem basma hem de çekme şartlarında aynı deneyler tekrarlanmıştır. Böylece vakum basıncının da kuruma kinetiği üzerindeki etkisi belirlenmiştir. Kütledeki değişim 15 dakika aralıklarla ölçülerek kaydedilmiştir. Hem basma hem de çekme durumu için nem içeriğini sağlayan bir matematiksel formül geliştirilmiştir. Deneyler sonucunda, hava sıcaklığının ve hızının yükselmesi ile birlikte kuruma hızının arttığı ve kuruma süresinin azaldığı görülmüştür. Çekme durumunda kurutma süresini basma durumuna göre daha kısa ve tuğlanın akışa paralel (0) yerleştirilmesi durumunda kütle transferi daha hızlı gerçekleştiği belirlenmiştir.
Periyodik daralan–genişleyen mini kanalda kaynama davranışının incelenmesi
Mühendislik uygulamaları içerisinde özellikle soğutma sistemlerinin gelişmesine bağlı olarak mini kanallarda ısı transferi ve iki fazlı akış incelemeleri büyük oranda güncelliğini korumaktadır. Mini kanallarda iki fazlı akışın kontrolü optimum şartlarda ve boyutlarda daha etkin bir sistemin tasarlanması için büyük bir öneme sahiptir. Tek ve iki fazlı akışlarda ısı transferinin iyileştirilmesi aktif ve pasif olmak üzere iki yöntem ile sağlanmaktadır. Bu çalışmada kanal geometrisi periyodik olarak daralan – genişleyen dikdörtgen bir mini kanalda kaynama incelenmiştir. Çalışma akışkanı olarak R-134a kullanılmıştır. Mini kanallar H/R=1 (düz), H/R=0,8 ve H/R=0,5 üç farklı tipte olacak şekilde imal edilmiştir. Mini kanal hidrolik çapı (Dh)1,83 mm' dir. Deneyler, soğutucu akışkanın üç farklı kütle akılarında (G=100 – 200 – 400 kg/m2s), ısı akısının (q) 0 – 180 kW/m2 aralığında gerçekleştirilmiştir. Çalışma basıncı 3 ve 4 bar olarak sabitlenmiştir. Deneyler boyunca soğutucu akışkanın mini kanala giriş sıcaklığı -1°C de sabit tutulmuştur. Sıcaklık ve basınç ölçümleri ile eş zamanlı olarak akış kaynaması rejimleri yüksek hızlı kamera ile görselleştirilmiştir. Deneysel bulgularda ısıtma yüzey alanının kaynama olayında önemli bir etkiye sahip olduğu, daralan – genişleyen kanal geometrisinde maksimum ısı transfer yüzey alanında minimum direnç boyunun etkin olduğu, yüksek soğutucu akışkan debilerinde ısı taşınım katsayısının yüksek ancak çıkış kuruluk derecesinin düşük olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: mini kanal, kaynama, daralan genişleyen kanal, R-134a
Polimer kaplı metal sacların derin çekme davranışının incelenmesi
İmalatta derin çekme işlemi sac metallere üç boyutlu şekil vermek için otomobil ve makinaların gövde sacları, beyaz eşyalar, jantlar, mutfak evyeleri, mutfak eşyaları, medikal kaplar ve içecek kutuları başta olmak üzere pek çok üründe yaygın kullanılan bir yöntemdir. Derin çekme işlemi büyük miktarda plastik deformasyonun gerçekleştiği; malzeme anizotropisi, parça geometrisi, malzemenin kimyasal bileşimi, ortam koşulları, zımba hızı ve etkin basınç başta olmak üzere pek çok parametrenin etkin olduğu ve matematiksel analizin son derece zor olduğu bir imalat yöntemidir. Yırtılma, kırışma, çizilme ve kulaklanma gibi hasarlar oluşmadan en yüksek derin çekme oranını yakalayabilmek için, baskı plakası basıncı ve sürtünme değerlerinin belirlenmesi çok önemlidir. Bu çalışmada sürtünmeyi azaltmak ve imalat verimliliğini arttırmak için polimer kaplamalı çelik sacların derin çekme işlemi deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde çekme oranı, baskı plakası basıncı ve çekme hızı parametreleri çeşitli aralıklarda değiştirilmiş ve elde edilen değerler grafikler yardımıyla değerlendirilmiştir. Derin çekme sırasında yukarıda belirtilen kusurları azaltmak ve ürün kalitesini yükseltmek amacıyla çeşitli yağlayıcılar kullanılmaktadır. Buna rağmen yüzeylerde plastik şekillendirme sonucunda yanma ve çizilmeler oluşmaktadır. Ayrıca derin çekilmiş bir ürüne imalat sonrası, her türlü kaplama ya da boyanın uygulanması mümkün olmamaktadır. Derin çekme işlemi öncesinde metal sacların polimer esaslı bir malzeme ile kaplanması; uzun ömür, dekoratif görünüm, korozyon direnci, aşırı aşınmanın engellenmesi, derin çekme esnasında sürtünmenin ve yağlama ihtiyacının azalması, bazı imalat yöntemlerinde şekillendirme sonrası boyama hattı gereksinimini ortadan kaldırması gibi avantajlar sağlamaktadır.
Esnek-sabit dirençlerin ısı transferine etkisinin deneysel incelenmesi
Bu tez çalışmasında, hem farklı geometrideki engeller, hem de bu engellere yerleştirilen hareketli/hareketsiz levhaların ısı transfer performansı deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada, engel geometrileri, levhaların uzunluğu (L), genişliği (w) ve test bölgesinden olan yükseklikleri (c) değiştirilmiştir. Dört farklı engel geometrisi, üçgen kesitli engel (U-KE), silindir kesitli engel (S-KE), dörtgen kesitli engel (D-KE) ve yarım silindir kesitli engel (YS-KE) kanal girişine yerleştirilmiştir. Ölçümlerde Reynolds sayısı 4983-34878 aralığında değiştirilmiştir. Isı transferi sonuçları termal görüntüleme tekniği kullanılarak elde edilmiştir. Taguchi deneysel dizayn metodu kullanılarak tasarım parametrelerinin optimum değerleri belirlenmiş, belirlenmiş olan parametrelere bağlı olarak deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada, Taguchi yöntemini kullanılarak hareketli/hareketsiz levhaların ısı transferini ve basınç kaybını etkileyen altı deneysel parametre analiz edilmiştir. Böylece, Deney tasarımı için bu parametrelerden oluşan L16 (44x22) ortogonal diziler seçilmiştir. Sabit-hareketli plakalı kanalda tüm türbülans akış şartlarında Nusselt sayısında, boş kanala göre 1,16 ile 1,64 kat artış olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, en iyi ısı transferi artırımı, Re=29.000, D-KE, L=100mm, w=45mm, c=1mm ve hareketli levhada elde edilmiştir
Soğutma amaçlı merkezi iklimlendirme sistemlerinde etkili olan parametrelerin araştırılması
Bu çalışmada, Çankırı İlinde yapılacak olan Yeni Hükümet Konağı Valilik Binası incelenmiş ve farklı dış hava şartlarında, bu binaya ait maksimum soğutma yükü hesaplanmıştır. Söz konusu yapıya ait maksimum soğutma yükü; bina yüzeyindeki camlar, camların teknik özellikleri, binanın yönü, binanın dış duvarlarında, tabanında, çatısında kullanılan ısı yalıtım malzemesi özellikleri ve yalıtım malzemesi kalınlığı (6-10 cm aralığında değiştirilerek), MTH (Mekanik Tesisat Hesapları) Soğutma Yükü Hesapları programı yardımıyla ayrı ayrı hesaplanmış ve çıkan sonuçlar karşılaştırılmıştır. İnceleme konusu yapıda cam özellikleri değiştirildiğinde maksimum soğutma yükünde büyük miktarda azalma olduğu görülmüştür. Isı iletim katsayısı düşük cam ve güneş ışınlarını engelleyici panjur kullanarak yaz sezonunda yaklaşık olarak % 21.17 enerji tasarrufu sağlanmıştır. Hesaplamalar sonucunda yalıtım kalınlığının soğutma yüküne etkisinin camlara göre oldukça düşük olduğu tespit edilmiştir.
3 boyutlu yazıcı ile üretilen helisel dişli çarkların aşınma dayanımlarının deneysel incelenmesi
Silindirik helisel dişli çarkların imalatında, kullanılacağı mekanizmadaki görevi, ileteceği yük, ileteceği çevrim oranı, imal edileceği malzeme ve yöntem önem arz etmektedir. Bu gibi unsurlar planlanırken dişli mukavim olmalı, ideal imal tekniği ile üretilmeli ve ucuza mal edilmelidir. Bunun içinde gerekli mühendislik hesaplamalarının ve analizlerinin çok iyi yapılması gerekmektedir. Günümüzde ideal dişli imalatları talaşlı imalat veya önceden modeli yapılan kalıba baskı veya döküm yöntemi ile yapılmaktadır. Son zamanlarda birçok komplike makine parçasında olduğu gibi dişli çark imalatları da 3 boyutlu yazıcılarda yapılmaya başlanmıştır. Bu tez çalışmasında dişliler kullanım alanlarına ve diş formlarına göre gruplandırmış, dişli çark çeşitleri, dişli çarkların imalat yöntemleri, dişlilerde oluşabilecek hasar türleri, helisel dişli çark mekanizmalarına etki eden kuvvetler anlatılmış, dişli çark boyutlandırma hesaplamaları yapıldıktan sonra dişli modellemesi tamamlanmıştır. Sonraki aşamalarda ise ana imalat yöntemi olan 3 boyutlu yazıcılar, bu yazıcılarda kullanılan malzemeler hakkında bilgiler verilmiş, sonra bu yazıcılarla üretilen helisel dişli çarkların aşınma dayanımları deneysel olarak incelenmiştir. Bu çalışmada yapılan aşınma deneyleri için bir adet masa üstü güç aktarım deney cihazı imal edilmiştir. İmal edilen deney cihazında helisel dişli çarklar ile farklı yük ve devirlerde aşınma deneyleri yapılmıştır. Her deney kademesinde dişli çarkların aşınma miktarları ve aşınma derinlikleri belirlenmiştir. Aşınma miktarı ölçümleri için 10-4 g hassasiyetinde hassas terazi, aşınma derinlikleri ölçümlerinde ise yüzey pürüzlülüğü ölçüm cihazı kullanılmıştır. Elde edilen verilere göre üç boyutlu yazıcı ile üretilen dişli çarkların uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Değişik yükler ve devirler altında birbiriyle çalıştırılan dişli çiftlerinde oluşan aşınmalar çizelgeler ve grafikler halinde verilmiştir. Analizler neticesinde elde edilen grafik ve çizelgeler incelenerek deformasyonlar incelenmiş, en uygun parametreler belirlenerek üç boyutlu yazıcı ile daha hızlı ve daha hassas helisel dişli çarkların yapılması amaçlanmıştır.
Üç boyutlu yazıcı ile üretilen düz dişli çarkların aşınma dayanımlarının deneysel incelenmesi
Düz dişli çarkların imalatı yapılırken nasıl bir yüke maruz kalacağı, çalışma ortamı, imalatının yapılırken hangi malzemeden yapılacağı, hangi imalat türünün seçileceği mühendislik hesaplamaları ve analizleri çok iyi yapılması gerekmektedir. Günümüz dişli imalatlarında çoğunlukla talaşlı imalat, belirli modeli yapılmış kalıba enjeksiyon döküm yöntemi kullanılmaktadır. Günümüz teknolojisine giren 3 boyutlu yazıcılarla birçok karmaşık malzemeler üretildiği gibi dişli çarklarda bu yöntemle 0,01 mm hassasiyetle üretilebilmektedir. Bu tez çalışmasında dişli çarkların sınıflandırılması, genel dişli kanunu, düz dişli çark hesapları ve plastikler hakkında genel bilgi verilecek olup plastik düz dişlilerde hasar mekanizmaları ve ana konusu olan üç boyutlu yazıcılar anlatılacaktır. Bu tezin deney kısmında kapalı sistem güç aktarma deney cihazı imal edilecek ve bilgisayar ortamında tasarlanan ve boyutlandırılan dişli çarkların üç boyutlu yazıcıda imalatı yapılacaktır. İmalatı yapılan dişlilerin deney cihazından önce ve daha sonraki her deney aşamasında aşınma miktarları için 10-4 gram hassasiyetli tartım cihazı ve dişlilerin aşınma derinliklerini ölçmek için yüzey ölçüm cihazı kullanılacaktır. Değişik yükler ve devirler altında birbirleriyle çalışan dişli çark çiftlerinde oluşan aşınma değerleri tablo ve grafiklerle karşılaştırılacak ve 3 boyutlu yazıcıda üretilen dişlilerin uygun çalışma koşulları belirlenecek ve böylece daha karmaşık yapılı malzemelerin üretimi daha hassas ve hızlı bir şekilde yapılabilecektir.
Girdap üreticili bir kanalda ısı ve akış olaylarının sayısal olarak incelenmesi
Isı transferini arttırmak için pasif yöntemlerden olan taşınım yüzey alanının arttırılması veya akışta sınır tabaka kalınlığının azaltılması yıllar boyu bilim adamları tarafından kullanılan yöntemlerden olmuştur. Taşınım yüzeyini arttırmak ısı transferini arttırdığı gibi basınç düşmesine sebep olmaktadır. Birçok sistemde basınç kayıpları, sistemin verimini azalttığı için ısı transferinin artırılması kanatçık kullanımı ile sağlanmaktadır. Kanatçık kullanımı ile basınç kaybı ve ısı transferi arasındaki oranın en optimize hale getirilmesi amaçlanmaktadır. Bu sayede basınç kaybı tolere edilebilir oranda kaldığı gibi ısı transferi de istenilen seviyelere çıkabilmektedir. Bu tez çalışmasında, aynı uzunluğa (L) sahip delikli, deliksiz, üçgen ve dikdörtgen kanatçıklara sahip kanatlar, akış hızı, kanat yüksekliği (e), kanatçık açısı (α), kanatçığın yerden yüksekliği (b) ve kanatlar arası mesafe (g) parametre olarak tanımlanmış, toplamda 16 farklı model ve farklı Reynolds sayıları kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Ayrıca bu çalışmada Taguchi tasarım metodu kullanılarak tasarım parametrelerinin optimum değerleri belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar boş kanal verileri ile karşılaştırılmış ve ısı transferine olan etkileri değerlendirilmiştir. Boş kanal ile karşılaştırıldığında en iyi artışın %65 oranında ve P9 modelinde olduğu gözlemlenmiştir.
Fotovoltaik termal (PV/T) bir sistemin Çorum ili iklim şartlarında performans analizi
Fotovoltaik modüllerde sıcaklık artışının neden olduğu verim kaybının önüne geçilerek modül yüzey sıcaklığını düşürmek için tek modülden hem ısı enerjisi hem elektrik enerjisi üretimi yapabilen fotovoltaik termal modüller geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında elektriksel verim artışı ile birlikte sıcak su ihtiyacının karşılanabileceği, düşük maliyetli, basit bir yapıya sahip fotovoltaik termal (PV/T) bir sistemin tasarımı yapılarak montaj yapılan fotovoltaik termal modül verileri referans fotovoltaik modül verileri ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Modül ön ve arka yüzey sıcaklıkları, ortam sıcaklığı, soğutucu akışkan giriş ve çıkış sıcaklıkları, modül akım ve gerilim değerleri, ışınım, rüzgâr hızı parametreleri ölçülerek elektriksel ve ısıl verim hesaplamaları yapılmıştır. Deneyler 03 Ağustos 2019 ve 07 Ağustos 2019 tarihleri arasında sırasıyla 0,83-1,25-1,67-2,08-2,50 l/dk debide, her gün saat 09.30 ile 16.30 zaman aralığında yapılmıştır. PV modül ön yüzey sıcaklığı 61,80 0C ile 31,70 0C arasında, PV/T modül ön yüzey sıcaklığı 50,50 0C ile 27,30 0C arasında değişmiştir. En yüksek ısıl verim %74,15, en yüksek elektriksel verim referans PV modül için %13,41 ve PV/T modül için %14,36 olarak 1,25 l/dk debide belirlenmiştir. Soğutma sistemi sayesinde modül yüzey ısısının düşürülmesiyle 1,25 l/dk debide elektriksel verimde %7,11 artış sağlanmıştır.
İnce et kalınlığına sahip kare profil borularda sıvama ile delik delme ve kılavuz çekmenin deneysel incelenmesi
İmalat mühendisliğindeki en büyük sorunlardan biri, sac metal, boru ya da ince et kalınlığına sahip profillerin basit, verimli ve uygun maliyetli bir şekilde nasıl birleştirileceğidir. Diş sayısını artırmak için kullanılan kaynaklı somunlar ve dişli ekler gibi birçok farklı çözüm mevcuttur. Bu çözümler kare profil borularda yetersiz kalmaktadır. Profillerin iç kısımlarına somun kaynatılamayacağından dolayı dış yüzeyine kaynatılmaktadır. Bu sebeple çıkıntılı bir yüzey elde edilmektedir. Bazı proseslerde bu yüzeyin kullanılması gerekebilir. Dışarıdan ek malzeme gerekmeden sıvama ile delik delinip kılavuz çekilebilir. Bu çalışmada ince et kalınlığına sahip kare profil borulara sıvama yöntemi ve matkap yöntemi ile delik delinerek kılavuz çekilecektir. Delik çaplarına göre devir sayısı değiştirilerek deneyler yapılacaktır.
Radyal fan performansına etki eden parametrelerin sayısal olarak incelenmesi
Endüstriyel uygulamalarda fanlar önemli bir yer tutmaktadır. Fanlar yardımıyla elektrik enerjiye mekanik enerji ise akışkanda basınç farkına dönüştürülerek hava akışı sağlanır. Genel olarak eksenel ve radyal olarak iki gruba ayrılırlar. radyal fanlar endüstrinin birçok alanında debinin, basıncın ve gücün geniş bir aralığında hizmet vermektedir. Bu çalışmada yine endüstriyel uygulamalarda önemli bir yer tutan bir adet ev tipi aspiratör radyal fanı göz önüne alınarak analiz yapılmıştır. Radyal fan için ileriye dönük kanat modeli göz önüne alınmıştır. Bağımsız parametre olarak kanat giriş açısı kanat çıkış açısı kanat sayısı kanat kalınlığı rotor dış çapı ve kanat yüksekliği bağımsız değişken olarak belirlenmiştir. Kanat giriş açısının 120-170°, çıkış açısının 60-120°, kanat sayısının 40-60, kanat kalınlığının 0,8-1,4 mm, rotor dış çapını 140-160 mm kanat yüksekliğinin 8-12 mm aralığında analizleri yapılmıştır. Bu bağımsız parametrelerin hava debisi, fan çıkış basıncı, moment ve fan veriminin üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışma Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yoluyla sayısal olarak yapılmıştır. Bu amaçla ANSYS CFX paket programı kullanılmıştır. Bilindiği gibi turbomakinaların sayısal analizi üzerine CFX yazılımı oldukça yüksek doğrulukta sonuçlar vermektedir. Uygun çözümün belirlenmesi için üç farklı türbülans model denenmiş k-𝜖 modelinin en doğru sonucu sağladığı görülmüştür. Buna bağlı olarak k-𝜖 türbülans modeli kullanılmıştır. Sayısal modellemenin doğruluğunu kanıtlamak için deneysel bulgulardan yararlanılmıştır. Tasarlanan radyal fanın aynısı 3D yazıcıda üretilerek AMCA standartlarına uygun testlere tabi tutulmuş ve 1500 dev/dk da basınç ve debi cinsinden veriler tespit edilmiştir. Sayısal modellemede deneysel bulgulardan elde edilen verileri sağlayan çözüm algoritması ve uygun grid sayısı belirlenmiştir. Yapılan grid optimizasyonunda yaklaşık 4,5 milyon grid sayısının optimum değer olduğu belirlenmiştir. Bu çözüm algoritması ve grid değerine bağlı olarak deneysel bulgularla farkın %4 ten küçük olduğu görülmüştür. Çalışmada seçilen bağımsız parametrelerin fazla olmasından dolayı çözüm sürecini kısa tutmak ve bulguları doğru analiz edebilmek için yüzey yanıt metoduna dayalı uygun deneysel dizayn metodu kullanılmıştır. Bu metottan elde edilen bulguların doğruluğunu sağlamak için ANOVA analizi yapılmış ve yüksek regrasyon katsayısı, küçük p değerini sağlayan sonuçlar belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlarda debi, basınç, verim ve moment için en etkin parametrenin kanat çıkış açısı olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte özellikle rotor dış çapı, kanat yüksekliği bağımlı parametreleri önemli oranda etkilediği görülmüştür. Tekli parametrelerle birlikte, bağımlı parametrelerin kombinasyonuna bağlı olarak çıkış açısı ile rotor dış çapının, giriş açısı ile kanat yüksekliğinin, kanat sayısı ile kanat yüksekliğinin ikili etkisi bağımlı parametrelerin üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir.
Akış kanalındaki direnç konfigürasyonunun ısı transferine etkisinin nümerik olarak incelenmesi
Bu çalışmada, kare kesitli bir kanal içerisinde dikdörtgen dirençler yerleştirilerek ısı transferine etkileri nümerik olarak incelenmiştir. Kanal boyu 200 mm olarak belirlenmiştir. Dikdörtgen dirençler kanal yan yüzeyine göre üçgen, konkav ve düz şekilde yerleştirilmiştir. Bununla birlikte ısıtma yüzeyine 3, 6 ve 9 adet yerleştirilen dirençlerin, maksimum yüksekliği 20, 40 ve 60 mm değerleri için analizler yapılmıştır. Direnç kalınlığı 3 mm olarak seçilmiştir. Akış hidrodinamik yönden tam gelişmiş, ısıl yönden gelişmekte olan bölgede göz önüne alınmıştır. Test bölümünün alt yüzeyine sabit ısı akısı sınır şartı uygulanmış, diğer yüzeyler adyabatik kabul edilmiştir. Çalışma akışkanı olarak hava (Pr=0,7) kullanılmıştır. Türbülanslı akış rejiminde, Reynolds sayısının 10 000-30 000 aralığı için analizler gerçekleştirilmiştir. Türbülans modeli olarak k-ω SST kullanılmıştır. Kanatçık dizilişinde düz sıralı kanatların maksimum ısı transferini sağladığı görülmüştür. Bununla birlikte maksimum basınç kaybı da aynı kanat uygulamasında elde edilmiştir.
Bir tarafından ısıtılan gözenekli dirençli bir kanalda doğal taşınım
Taşınım ile ısı transferi doğal ve zorlanmış taşınım olarak ikiye ayrılır. Doğal taşınım mekanizması herhangi bir dış etki olmaksızın yalnızca sıcaklık farkının etkisi ile akışkan hareketine bağlı olarak meydana gelmektedir. Doğal taşınımın günlük hayatta farklı birçok şekli ile karşılaşılırken mühendislik uygulamalarında da geniş bir alanda incelenmekte ve iyileştirilmesi üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada bir yüzeyinden ısıtılan ve diğer yüzeyleri yalıtılmış dikdörtgen kesitli dik bir kanal içerisine yerleştirilen üçgen ve yamuk geometrili açık gözenekli metal malzemelerin doğal taşınım ile ısı transferine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışma akışkanı olarak hava seçilmiştir. Çalışma laminer akış şartlarında ve Rayleigh sayısının 1x105 ile 2x108 değerleri arasında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca ısıtma yüzeyi üzerine 10, 20 ve 30 ppi (pores per inch) değerine sahip açık gözenekli metal köpükler yapıştırılmıştır. Çalışmada geometrik parametreler, kanal geometrisi sabit tutulmuş ısıtma yüzeyine yerleştirilen metal köpüklerin yüksekliği 10; 15 ve 20 mm, görünüş oranı 0; 0,33 ve 0,66 olacak şekilde belirlenmiştir. Isıtma yüzeyinde sabit ısı akısı uygulanmış ısı akısının farklı değerlerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık ölçümleri kalibre edilmiş termal kamera ve ısıl çiftler yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Hız ölçümleri için ise PIV (Particle Image Velocimetry) tekniği kullanılmıştır. Deney sayısını kısıtlamak ve zamandan tasarruf yapılması için Design-Expert ticari programından yararlanılmıştır. Elde edilen bulgulara göre görünüş oranı a/b ve Rayleigh sayısı arttıkça ısı transferinin arttığı gözenek yoğunluğu arttıkça ısı transferinin azaldığı belirlenmiştir.
304L çeliklerin alın kaynağında mekanik özelliklerin kaynak parametrelerine bağlı olarak incelenmesi
Paslanmaz çelikler günümüzde kimya ve gıda başta olmak üzere pek çok alanda tercih edilmektedir. Gerek sıfır altı (-270 ºC'ye kadar) gerek yüksek sıcaklıklardaki korozyona olan direnci, mekanik özelliklerinin üstünlüğü ve sünek yapıda olmasından dolayı geçiş sıcaklığı altında gevrekleşme olayının görülmemesi sebebiyle östenitik paslanmaz çelik olan AISI 304L sanayide en çok tercih edilen paslanmaz çeliktir. Bu çalışmada AISI 304L çeliğinin alın kaynağında hızlı bir kaynak türü olan MIG/MAG kaynağı tercih edilmiştir. Farklı kaynak teli ve parametreleri ile elde edilen kaynaklı numunelerin mekanik özellikleri deneysel çalışmalarla incelenmiştir.
Kafes yapı dolgulu ince cidarlı tüplerin çarpışma davranışlarının sayısal olarak incelenmesi
İnce cidarlı tüpler pasif araç güvenlik sistemlerinde çarpışma enerjisi sönümleyici elemanlar olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Son yıllarda oldukça popüler olan metal eklemeli imalat teknolojileri ince cidarlı metal tüplerin çarpışma dayanım performanslarının daha da iyileştirilmesi için kullanılan özgün dolgu malzemeleri üretilmesine olanak sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında ince cidarlı kare kesitli alüminyum 6063-T5 tüplerin içerisine dolgu malzemesi olarak iki farklı tipte kafes yapı (hacim merkezli kübik) ve (dikey elemanlara sahip hacim merkezli kübik) önerilmiş ve oluşturulan hibrit yapıların enerji sönümleme performansları eksenel ve eğik yükler altında sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Bu kapsamda, AlSi10Mg metal tozu kullanılarak doğrudan metal lazer sinterleme yöntemiyle üretilen kafes yapılar ince cidarlı tüplerin içerisine yerleştirilerek hibrit yapılar oluşturulmuştur. Oluşturulan hibrit yapılar çeşitli yüklemeler altında testlere tabi tutulmuş ve yapısal kusurlar, hasar modelleri, birim şekil değiştirme duyarlılığı, tüp ile kafes yapı arasındaki etkileşimler gibi çeşitli parametreler dikkate alınarak doğrusal olmayan dinamik sonlu elemanlar modelleri doğrulanmıştır. Ayrıca hibrit yapıların eğik yükler altındaki enerji sönümleme performanslarını iyileştirmek için dolgu malzemesi olarak derecelendirilmiş kafes yapılar önerilmiş ve bu yapılara kütlece denk eşdeğer kalınlıklı kafes yapılar oluşturularak bu yapıların çeşitli yükler altındaki çarpışma dayanım performansları karşılaştırılmıştır. Bu kapsamda kafes yapı tipi, kafes eleman kalınlığı, kafes eleman düşey hücre sayısı, tüp kalınlığı, derecelendirilmiş kafes yapıların tepe açısı ve taban çap değeri gibi birçok farklı tasarım parametresi ele alınmış ve bu yapıların enerji sönümleme performansları çeşitli çarpışma dayanım kriterleri dikkate alınarak incelenmiştir. Bu tez çalışması, dolgu malzemesi olarak kullanılan kafes yapıların ince cidarlı tüplerin enerji sönümleme performanslarını hem eksenel hem de eğik yükler altında kafes ve tüp arasında ilerlemeli deformasyonu teşvik edici hibrit etkileşimlerden dolayı dikkate değer ölçüde iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca kafes yapı dolgulu tüplerin kafes birim hücre sayısı, kafes eleman çap değeri ve tüp kalınlığının uygun seçilmesiyle birlikte enerji sönümleme performanslarının ciddi miktarda arttırılabildiği göstermiştir. Sonuçlar önerilen yapıların çarpışma sönümleyici uygulamaları için potansiyel adaylar olduğunu ortaya koymuştur.
U dönüşlü bir kanal içerisindeki engellerin ısı transferine etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Son zamanlarda U-dönüşlü kanalda ısı transferi iyileşmesi önemli bir konu haline gelmiştir. Bu tür tasarımlar, gaz türbini kanatlarının iç yüzey soğutulması ve elektronik ekipman soğutma sistemlerinde kullanılmaktadır. Yapılan tezde, U-dönüşlü bir kanalda yerel ve ortalama ısı transferi farklı engellerle deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde kullanılan ısıtıcı plaka paslanmaz çelik folyodan üretilmiştir. Folyo, sabit bir ısı akısının yüzeye uygulanması için yüksek akım DC güç kaynağı vasıtasıyla elektrikle ısıtılmıştır. Isı transfer katsayısı, ısıtıcı bölümün alt kısmında kanala dikey olarak yerleştirilmiş bir termal kamera yardımıyla ölçülmüştür. Reynolds sayısının 4982-40358 aralığında dönüş bölgesinin 5 farklı noktasındaki yerel Nusselt sayısı ve sürtünme katsayısı değişimleri incelenmiştir. U-dönüş kanalın, en-boy oranı (AR), 1 ve hidrolik çapa (Dh) ise 50 mm'dir. Bu çalışmada üç farklı engel kullanılmıştır. Kanal genişliğinin kanal yüksekliğine oranı W/H=1 ve kullanılan engellerin iç duvara olan mesafenin (c) engel yüksekliğine (W) oranı c/W=0, 0,2 ve 0,4 olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlarda, boş kanala göre dönüş bölgesinde engellerin etkisine bağlı olarak önemli derecede ısı transferi artışı sağladığı görülmüştür. Engellerin c/W=0 olduğu durumda, c/W=0,2 ve 0,4 olduğu durumlara göre daha iyi bir ısı transferi sağladığı, tüm engellerin basınç düşüşü etkileri neredeyse benzer bir dağılım gösterdiği görülmüştür.
Beta tipi bir Stirling motorunun tasarımı imalatı ve performans analizleri
Bu çalışmada 365 cm3 süpürme hacmine sahip rhombic hareket iletim mekanizmalı beta tipi bir Stirling motorunun tasarımı, analizleri ve imalatı yapılmıştır. Bu kapsamda rhombic hareket iletim mekanizmalı beta tipi bir Stirling motorunun kinematik ve termodinamik analizleri Fortran programında sayısal olarak incelenmiştir. Rhombic hareket iletim mekanizmalı motorun krank açısına bağlı olarak hacim ve basınç değişimleri Gustav Schmidt tarafından geliştirilen izotermal analiz metodu kullanılarak yapılmıştır. İş akışkanı kütlesi, şarj basıncı, ısıtıcı ve soğutucu sıcaklığı gibi motor performansı ile ilgili temel parametrelerin; net iş miktarı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda iş akışkanı olarak hava, argon, karbondioksit, helyum ve nitrojen olmak üzere beş farklı gaz kullanılmıştır. Bu tüm iş akışkanları; paslanmaz çelik ve titanyum malzemeli iki farklı yer değiştirme pistonları için 1, 2, 3, 4 ve 5 bar şarj basınçlarında motor performans karakteristikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. İmalatı yapılan Stirling motorunun, özel olarak tasarımı yapılan elektrikli ısıtıcı kullanılarak 727 °C (± 10 °C) sıcak uç ve 27 °C (± 5 °C) soğuk uç sıcaklığında motor devrine bağlı olarak motor performans testleri yapılmıştır. Tüm deneysel çalışmalar içerisinde ki maksimum motor gücü; paslanmaz çelik yer değiştirme pistonu ve helyum gazının iş akışkanı olarak kullanıldığında, 4 bar şarj basıncında 550 d/d motor devrinde 215,48 W, maksimum motor tork değeri ise 5 bar şarj basıncında 150 d/d motor devrinde 7,54 Nm olarak elde edilmiştir. Maksimum motor güçleri içerisinde ki en düşük motor gücü; titanyum malzemeli yer değiştirme pistonu kullanılarak 3 bar basınçta 300 d/d motor devrinde argon gazının iş akışkanı olarak kullanıldığında 34,66 W olarak elde edilmiştir. Yapılan tüm deneysel çalışmalar içerisinde en verimli performans değerleri paslanmaz çelik malzemeli yer değiştirme pistonu ve helyum gazının iş akışkanı olarak kullanıldığında elde edilmiştir. Nitrojen dışındaki tüm iş akışkanlarında paslanmaz çelik malzemeli yer değiştirme pistonu, titanyum malzemeli olana göre daha iyi performans göstermiştir. Paslanmaz çelik malzemeli yer değiştirme pistonu ve helyum gazı ile yapılan deneysel çalışmalarda elde edilen maksimum motor gücü; nitrojen, hava, karbondioksit ve argon gazlarından elde edilen güçlerden sırasıyla %72,12; %73,69; %241,49 ve %288,81 daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca performans testlerinde ölçülen sıcaklık, basınç, devir ve tork değerleri kullanılarak enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Ekserji analizi sonucunda paslanmaz çelik malzemeli yer değiştirme pistonunda 4 bar şarj basıncı 550 d/d motor devrinde helyum gazı en iyi performası göstermiştir. Bu şartlarda helyum iş akışkanında termodinamik analizlerde 0,3726 W/K entropi üretimi ve 195,53 W yok olan ekserji hesaplanmıştır. Ayrıca aynı şartlarda helyum gazı en yüksek verim değerleri olan %48,04 ısıl verim, %56,54 ekserji verimi ve %69,2 Carnot verimi sağlamıştır. En düşük ekserjetik performans argonun iş akışkanı olarak kullanıldığı titanyum malzemeli yer değiştirme pistonunda ortaya çıkmıştır.
Farklı alüminyum köpük alıcıları ile çapraz ve jet akışının deneysel olarak incelenmesi
Bu çalışmada, çarpmalı akışkan jet ve çapraz akışın birleşmesiyle, dikdörtgen bir kanal içerisine yerleştirilmiş olan metal köpük malzemelerin etkisiyle yüzey üzerindeki ısı transferi deneysel olarak incelenmiştir. Isı transferinin, çapraz akış ve jet akış ile 5 PPI, 10 PPI ve 20 PPI'lardaki metal köpükler kullanılarak ısı transferi deneysel olarak incelenmiştir. Farklı Reynolds sayıları ve kanal yüksekliği- jet hidrolik çapı (H/d) oranları için irdelenmiştir. Bu deney düzeneğinin tasarımını yaparken Solidworks programı kullanılarak katı modellemesi yapılmıştır. Sonuç olarak; çapraz ve jet akış ile farklı farklı PPI' lardaki metal köpükler birlikte kullanılarak; karşılaşma bölgesindeki alanın sıcaklığını azaltma etkileri araştırılmıştır. Re sayısının artması ile ısı transferinin artış gösterdiği, kanal yüksekliğindeki azalmanın yerel Nu sayısında belirgin bir artışa sebep olmadığı tespit edilmiştir.
Parabolik oluk tipi fotovoltaik güneş kollektörü entegreli kalina çevriminin termodinamik ve termoekonomik analizi
Güneş panellerine entegre edilmiş güç çevrimlerinin kullanımı son yıllarda oldukça artmıştır. Bu çalışmada parabolik oluk tipi konsantre fotovoltaik güneş kollektörü entegreli Kalina çevriminin termodinamik ve termoekonomik analizi incelenmiştir. Fotovoltaik güneş panelinin hesaplanması için bir boyutlu ısıl direnç ağları ve Kalina çevriminin hesaplanması için ise termodinamik bağıntılar kullanılmıştır. Sistem çıktıları olarak türbinden elde edilen güç, panelden elde edilen güç, ısıl verim ve ekserji verimleri, panel sıcaklığı, üretilen net güç, seviyelendirilmiş elektrik maliyeti (LCOE) ve geri ödeme süresi belirlenmiştir. Bu parametreler değişken radyasyon miktarları, konsantrasyon oranı, fotovoltaik panel yüzey alanı, türbin izentropik verimi ve türbin giriş basıncı parametrelerinin değişimine bağlı olarak incelenmiştir. Isıl verimi en fazla etkileyen parametre güneş radyasyonu miktarı ve konsantrasyon oranıdır. Isıl verimin güneş radyasyonu miktarı parametresi için maksimum %17,8 olduğu, konsantrasyon oranı parametresi için ise maksimum %17,5 olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca ekserji veriminin güneş radyasyonu miktarı parametresi için maksimum %19 olduğu ve konsantrasyon oranı parametresi için ise maksimum %19,5 olduğu gözlemlenmiştir. Sistemde üretilen toplam elektriksel gücü en fazla etkileyen parametrenin %44 artış ile konsantrasyon oranı olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde mevcut sistemden optimum şartlar altında yaklaşık 28,5 kW toplam güç üretildiği ve üretilen bu gücün yaklaşık 21 kW' lık kısmının güneşv panelinden elde edildiği gözlemlenmiştir. 20 yıl tesis yaşam ömrüne sahip olan bu sistemin yaklaşık 3 yıl kadar geri ödeme süresi olduğu saptanan bir diğer sonuçtur. Bu da 20 yıllık bir süreçte önemli bir kazanç sağlanacağını göstermiştir.
Yoğurt üretim tesisinin enerji / ekserji ve termoekonomik analizi
Süt ve süt türevleri üretim tesisinde enerji, ekserji ve termoekonomik analiz büyük önem taşımaktadır. Türkiye'nin Orta Karadeniz Bölümü'ndeki Çorum ilinde yer alan endüstriyel ölçekli süt ve süt türevleri tesisinde yoğurt üretimini araştırmak için kapsamlı ve detaylı bir enerji, ekserji ve termoekonomik analiz yapılmıştır. Tesisin üretim hattı bir bütün olarak detaylandırılmıştır. Üretim hattındaki her bir cihazın enerji, ekserji ve termoekonomik analizler yapılmıştır ve grafikler üzerinde karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler ışığında, enerji ve ekserji verimliliklerinin en yüksek olduğu aşamalar sırasıyla yenileme aşaması (% 98,15) ve ilk soğutucu aşaması (% 81,07) olmuştur. Ancak, enerji kaybının en yüksek olduğu durum ise yoğurt üretim hattında var olan su tankı aşamasında (41,799 kW) gerçekleşmiştir. Termoekonomik analizde ise, üretim tesisinde her aşamanın ilk kurulum maliyetleri göz önünde bulundurularak hesaplamalar yapılmış ve sonuçlar elde edilmiştr. En yüksek maliyet süt depolama tankı aşamasında ortaya çıkmıştır. Hesaplamalar doğrultusunda malzeme işlemenin süt depolama tankında en pahalı olduğu (% 67,16) ardından sırasıyla, pompalar, süt denge tankı, ısıtma tankı, krem ayırıcı ve eşanjör aşamalarının takip ettiği belirlenmiştir. Toplam işletme ve bakım onarım maliyet analizinde en yüksek değer ilk soğutucu aşamasında bulunmuştur. İlk soğutucu aşamasını eşanjör ve yenileme aşaması takip etmiştir. İlk soğutucu tankı toplam işletme maliyeti, toplam termoekonomik analiz miktarının % 72,99'unu oluşturmuştur. Tesisin ana birimleri içesisinde, yenileme aşaması % 10,78'ini, ısıtma aşaması ise % 4,94'ünü oluşturmaktadır.
Farklı Rankine çevrimlerinin termodinamik açıdan incelenmesi
Tez çalışmasında, literatürdeki çalışmalardan farklı olarak, 4 kademe genişlemeli, 2 açık besleme suyu ısıtıcılı, 1 kapalı besleme suyu ısıtıcılı, ara ısıtmalı ve ara ısıtmasız Rankine çevrimleri modellenmiş ve çevrimler termodinamiğin I. ve II. kanunlarına göre analiz edilmiştir. EES (Engineering Equation Solver) yazılımı kullanılarak, Rankine çevrimleri için bilgisayar programı geliştirilmiş, 500℃ ile 620℃ arasındaki türbin 1 giriş sıcaklıklarına ve 18000 kPa ile 30000 kPa arasındaki türbin 1 basınçlarına göre, kazana verilmesi gereken ısı miktarı, türbinlerin ürettiği toplam güç, pompaların tükettiği toplam güç, çevrimin ürettiği toplam güç, yoğuşturucunun çevreye verdiği ısı miktarı, çevrimin birinci ve ikinci kanun verimleri, açık besleme suyu ısıtıcılarının ve kapalı besleme suyu ısıtıcısının ikinci kanun verimleri incelenmiştir. Türbin 1 giriş sıcaklığı arttırıldığında, ara ısıtmalı çevrimde, elde edilen maksimum gücün, ara ısıtmasız çevrimde elde edilen maksimum güce göre 1,22 kat daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Maksimum birinci kanun verimlerinin (ısıl verimlerin) ara ısıtmalı ve ara ısıtmasız çevrimlerde, sırasıyla % 42,21 ve % 41,11 olduğu belirlenmiştir. Maksimum ikinci kanun verimleri dikkate alındığında, ara ısıtmalı çevrimde % 91,46 ve ara ısıtmasız çevrimde % 71,28 değerleri elde edilmiştir. Her iki durumda da pompaların tükettiği toplam güç değerinde ve açık besleme suyu ısıtıcısı 2'in (ABSI2) ikinci kanun veriminde ihmal edilecek kadar değişiklik olduğu tespit edilmiştir. Türbin 1 giriş basıncı arttırıldığında, ara ısıtmalı çevrimde üretilen güç 52459 kW, ara ısıtmasız çevrimde ise 43523 kW olmuştur. Her iki çevrimde üretilen güçlerin oransal değeri 1,2'dir. Termodinamiğin I. kanununa göre hesaplananan verimler, ara ısıtmalı ve ara ısıtmasız durumlar çin birbirine çok yakın % 40 civarındadır. Çevrimin ikinci kanun veriminin, ara ısıtmalı durumda ortalama % 90, ara ısıtmasız durumda ise ortalama % 70,5 olduğu tespit edilmiştir. Pompaların tükettiği toplam güç, ara ısıtmalı ve ara ısıtmasız durumda aynı aralıkta olmuştur ve artan basınç durumlarında % 76 oranında artmıştır. Ara ısıtmasız durumda ABSI2'nin ikinci kanun veriminde artış % 75, ara ısıtmalı durumda ise % 5,83 olarak gerçekleşmiştir.
Endüstriyel boylerlerde ısı ve akışkan geçişinin sayısal analizi
Günümüzde endüstriyel boylerler sıcak suyunu ihtiyacını gidermek amacıyla geniş bir alanda kullanılmaktadır. Sistemde tank ve ısıtıcı görevi gören farklı tip ekipmanlar soğuk suyun ısıtılmasında görev almaktadır. Bu ekipmanlardan birisi olan serpantin vasıtasıyla ısı transferi gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada farklı helisel boru geometrisine sahip serpantinlerde ısıl performans sayısal olarak incelenmiştir. Serpantin geometrileri 0°,10° ve 15° konik açılı tasarımlara sahiptir. Serpantin boru uzunlukları yaklaşık 5.3 metre ve tank hacmi ise 100 litre olarak seçilmiştir. Çalışma akışkanı olarak su seçilmiştir. Serpantin içerisindeki kütlesel debi 0,101 kg/s ve giriş sıcaklığı 363 K olarak belirlenmiştir. Tank tarafı laminer akış şartlarındadır ve Rayleigh sayısı 4x107 ile 1,2x108 arasında değişmektedir. Sayısal çözümde kullanım suyu için istenilen sıcaklık 50° C olarak belirlenmiştir. Sayısal çözümde istenilen sıcaklığa kadar soğuk akışkan (kullanım suyu) ısıtılmıştır ve soğuk akışkan istenilen sıcaklığa ulaştıktan sonra deşarj yapılmıştır. Sayısal analiz sonuçlarına göre 10° konik serpantin ısıtma durumunda, 15°' lik konik serpantin ise kullanım durumunda daha yüksek ısı transferine sahip olduğu belirlenmiştir. Kullanım suyunun 50° C' ye ulaşma süresi 0°,10° ve 15°'lik serpantinler için sırasıyla 1200 s., 420 s. ve 478 s. sürmüştür. Ayrıca sayısal model deneysel veriler ile doğrulanmıştır.
Spiral mini kanallı evaporatör tasarımı ve analizi
Bu tez çalışmasında, gövde içerinde spiral mini kanallar içeren disklerden oluşturulmuş evaporatör tasarlanmış ve bu ısı değiştiricinin ısıl analizi gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan ısı değiştiricisi Spiral Mini Kanallı Evaporatör (SMKE) olarak adlandırılmıştır. Disk üzerinde oluşturulan mini kanallar tek girişli ve üç girişli olarak tasarlanmıştır. Gövde içerisinde spiral kanalların bulunduğu beş adet disk yer almaktadır. Disklerin her iki yüzeyine açılan mini kanallar ile akışkan, disk üzerinden iki kez geçebilmektedir. Diskler arasındaki akış, mini kanalların giriş ve çıkışlarına yerleştirilen rakor bağlantı elemanları ile sağlanmıştır. Disk üzerinde tek ve üç geçişli akış şartları karşılaştırılmıştır. Çalışma akışkanı olarak gövde içerisinde su, mini kanal içerisinde ise R134a kullanılmıştır. Çalışma basıncı 4, 4,5 ve 5 bar olarak seçilmiştir. Soğuk akışkan giriş sıcaklığı yaklaşık olarak 0°C, -3°C ve -6°C olarak belirlenmiştir. Deneyler üç farklı kütle akısında (150 kg/m²s, 200 kg/m²s ve 250 kg/m²s) gerçekleştirilmiştir. Gövde tarafında sıcak su giriş sıcaklığı 10,5°C ve 11,5°C arasında değişmektedir. Elde edilen verilere göre; spiral disk giriş sayısı arttıkça etkinlik artmaktadır. Mini kanal giriş sayısının artması aynı debide ancak daha düşük akışkan hızında akışın gerçekleşmesine neden olmaktadır. Bu durum ısı transferinde artış ile sonuçlanmaktadır.
Üç boyutlu yazıcı kullanılarak üretilen malzemelerin yapıştırıcı ile birleştirmede mukavemete etkisinin deneysel incelenmesi
Üç boyutlu yazıcı ile üretim tekniği son yıllarda oldukça sık olarak kullanılmaktadır. Bu yöntem sayesinde plastik malzemeler kolay ve ucuz bir şekilde üretilebilmektedir. Üç boyutlu yazıcıların en büyük dezavantajlarından bir tanesi üretim alanının dar olması ve üretilen parça boyutlarının küçük olmasıdır. Bunu önleyebilmek için çeşitli teknikler kullanılmaktadır. Bu tekniklerin başında yapıştırıcı kullanılarak parça birleştirme gelmektedir. Bu çalışmada üç boyutlu yazıcılarda farklı malzemelerle üretilmiş parçaların farklı yapıştırıcılar kullanılarak birleştirilmesinin mukavemetleri deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda ABS, PLA ve PETG malzemelerden üretilen parçalar, Pattex ve Loctite yapıştırıcılarla farklı kesitlerde yapıştırılmıştır. Mukavemet testleri için çekme ve üç nokta eğme testleri uygulanmış, tam kesitli numuneler ile yapıştırılma işlemi yapılmış numunelerin mukavemetleri karşılaştırılmıştır. Yapılan testler sonucunda PLA, ABS VE PETG malzemelerinden PLA daha dayanıklı ve PETG daha sünektir. Loctite HY 4070® ile yapıştırılan numuneler, Pattex 2K® ile yapıştırılan numunelere göre daha mukavemetlidir. Geçmeli tip birleştirme şekli, yüzeysel tip birleştirme şekline göre çekme gerilmeleri daha yüksek ölçülmüştür. Üç nokta eğme testine maruz kalan numuneler, çekme testlerine göre daha dayanıklıdır.
Üç boyutlu yazıcılarda farklı plastik malzemeler kullanılarak üretilen dişli çarkların aşınma dayanımlarının deneysel incelenmesi
Bir mekanizma elemanı olarak çalışan dişliler hareket iletirlerken belirli bir yüke maruz kalırlar ve aşınırlar. Bu nedenle dişlilerin ömürlerinin tayini için aşınma miktarlarının belirlenmesi büyük önem taşır. Bu çalışmada üç boyutlu yazıcı ile üretilen plastik düz dişli çarkların aşınması, önce teorik olarak incelenmiştir. Bu aşamada dişlilerin aşınma derinlikleri, Archard denklemi temelinde hazırlanan bir Matlab programı kullanılarak belirlenmiştir. Daha sonra düz dişliler EYM (Eriyik Yığma Modelleme) teknolojisi ile ABS, PETG VE PLA olmak üzere üç farklı plastik malzeme seçilerek üretilmiş, daha sonra deneysel çalışmalara hazır hale getirilmiştir. Bu teknoloji, üretim aşamasında iç doluluk oranı ve dış çeper kalınlığında değişim yapılmasına imkân vermektedir. Üretilen dişlilerin aşınma deneyleri çelik bir dişli ile FZG adlı kapalı devre güç dolaşım sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu deney sistemi ile dişli numunelerin çalışma anında maruz kaldığı yük ve dönme hızları kontrol edilebilmektedir. FZG test düzeneği sayesinde düz dişliler üzerindeki yükler çeşitlendirilerek aşınma davranışları incelenmiştir. Test düzeneği belirli periyotlarla durdurulmuş, dış çeper kalınlıkları ve dolgu yoğunlukları farklı plastik dişlilerin aşınma miktarları kütlesel olarak ölçülerek, plastik sınıflarının aşınma davranışı hakkında karşılaştırma yapılmıştır.
Al2O3-SU VE SiC-SU nano akışkanları ile soğutulan CPU ısı alıcısının ısıl performansının deneysel olarak incelenmesi
Elektronik bileşenler, azaltılmış kullanım ömrü/verimlilik gibi ana dezavantajlardan ve kaçınılmaz yüksek sıcaklıklar nedeniyle artan ısıl etkilerden önemli derece etkilenmektedir. Bu nedenle, bu sorunları çözmek için, sıcaklık artışını kontrol etmek, biriken ısıyı toplamak ve yüksek güçlü elektronik bileşenlerin performansını artırmak için verimli ve güvenilir soğutma yöntemleri kullanmak önemli bir konudur. Bu çalışmada, bir merkezi işlem biriminin (CPU) soğutulması nanoakışkan tabanlı bir mini kanallı ısı alıcının yardımıyla incelenmiştir. Isı akısı (6000, 7000, 8000 ve 9000 W/m²), nano-akışkan yüzdece kütlesel franksiyon oranı (%0,2 ve %0,4) ve soğutucu akışkanın debisi (60, 75, 85 ve 105 ml/dak) değişken parametreler olarak incelenmiştir. CPU yüzey sıcaklığı, ısıl direnç ve ısıl verim gibi parametreler incelenmiştir. Deneysel veriler, uygulanan 9000 W/m²'lik bir ısı akısında ve 60 ml/dak 'lık bir akış debisinde, maksimum CPU sıcaklığı 41,4°C olarak elde edilmiştir. CPU yüzey sıcaklıkları %0,2 SiC/saf su ve %0,2 Al2O3/saf su için; sırasıyla 2 ve 3 °C ve %0,4 SiC/saf su ve %0,4 Al2O3/saf su için sırasıyla; 4 ve 5°C azalmıştır. Fan ve sıvı soğutma olduğu durumda, %0,2 SiC/saf su, %0,2 Al2O3 /saf su, %0,4 SiC/saf su ve %0,4 Al2O3/saf su soğutucu akışkan ısıl verimleri, saf suyun ısıl verimine göre sırasıyla; %20,7, %35,5, %42 ve %48,1 arttığı görülmüştür. %0,4 Al2O3/saf suyun ortalama ısıl direnç (Rth) değerleri, akış debisinin 60 ml/dak'dan 105 ml/dak'ya artmasıyla, saf suyun ısıl direncine göre, sırasıyla %13,15, %20,27, %27,61 ve %36,42 oranında azalmıştır.
Dalgalı kanalda sıvı soğutmalı lityum-iyon batarya paketinin ısıl yönetiminin sayısal olarak incelenmesi
Son yıllarda, enerji ve çevre sorunları giderek daha fazla öne çıkmaya başlıyor. Lityum-iyon pil ile çalışan elektrikli araçlar bu sorunları hafifletmede büyük bir potansiyel avantaj sağlamaktadır. Lityum-iyon piller, diğer pillerle karşılaştırıldığında yüksek özgül enerji, yüksek enerji yoğunluğu, uzun ömür, düşük kendi kendine deşarj oranı ve uzun raf ömrü gibi avantajlara sahiptir. Elektrikli araçlarda güç kaynağı olarak kullanılan lityum-iyon pillerin sıcaklık kontrolü, batarya performansı açısından oldukça önemlidir. Çalışmada, Lityum NCA 18650 tipi 22 adet pil paralel olarak birbirine bağlanmıştır. Piller 4 sıra halinde 6-5-6-5 grup biçiminde yerleştirilerek bir batarya termal yönetim sistemi tasarlanmıştır. Bu batarya termal yönetim sistemi için, 3 farklı kanal U, 2-U ve 4-U bükümlü kanal yapıları modellenerek, kanallarda akışkan bölme sayıları ve soğutucu akışkanın kanallara giriş yönleri değiştirilerek modeller incelenmiştir. Parametrik çalışmalar için ele alınan, FloEFD programı ile oluşturulan 4-U bükümlü 4 bölmeli dalgalı kanal için bataryanın soğuma etkileri incelenmiştir. Soğutucu akışkan olarak kullanılan suyun sıcaklığı ile çevre sıcaklığı 25°C, çalışma basıncı ise 1 atm olarak ele alınmıştır. Farklı C-oranları (1C-2C-3C) ve farklı Reynolds sayılarında (800-1200-1600-2000) FloEFD programı ile sayısal analizler yapılmıştır. U, 2-U ve 4-U bükümlü kanal analizleri sonucunda, 4-U bükümlü kanal yapısına sahip modelinin, U bükümlü kanala göre Tmak değerinin %1,3 azaldığını ve 2-U bükümlü kanala göre de Tmak değerinin %2,9 azaldığı belirlenmiştir. 4 bölmeli kanalın 1-2-3 bölmeli kanala göre daha iyi bir performans gösterdiğini ve batarya üzerinde oluşan ısıyı daha fazla düşürdüğü bulunmuştur. Ayrıca seçilen kanal yapısında (4-U, 4 bölmeli) yapılan parametrik çalışmalar da lityum-iyon batarya paketinin 1C ve 2C deşarj oranı için farklı Reynolds sayılarında, ideal çalışma sıcaklık aralığında (20°C-40°C) tutulabildiği görülmüştür.
Çok duvarlı karbon nanotüp katkılı akrilamid/akrilik asit hibrit hidrojellerin mekanik ve tribolojik davranışlarının incelenmesi
ÖZET Hidrojeller doğal hücre dışı matrisle benzer fiziksel özellikleri nedeniyle kıkırdak onarımı uygulamalarında büyük ilgi çekmektedir. Fakat hidrojellerin zayıf mekanik özellikleri kıkırdak onarımındaki uygulamalarını büyük ölçüde sınırlamaktadır. Bu tez çalışmasında kıkırdak gibi yük taşıyan dokular için kovalent bağlı poliakrilamid/poliakrilik asit (PAAm/PAAc) hidrojele farklı oranlarda (ağ.% 0,5 ve 1) çok katmanlı grafen lamelinden oluşan çok duvarlı karbon nanotüp (CNT) ilave edilerek nanokompozit hidrojel sentezlenmiştir. Geliştirilen hidrojellerin yapısal, morfolojik, şişme ve mekanik davranışları incelenmiştir. Hidrojellerin tribolojik karakterizasyonu ise lineer git-gel hareketi altında, 5 mm strok mesafesinde, 10 mm/s kayma hızında, 0,5-2 N yük altında ve üç farklı ortamda (kuru, fosfat tamponlu salin–PBS ve sığır serumu–BCS) değerlendirilmiştir. Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) analizi ile PAAm/PAAc hidrojellerin başarılı bir şekilde sentezlendiği ve CNT'nin yapıya katıldığı doğrulanmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi ile CNT'nın yapıya homojen bir şekilde dağıtıldığı gözlenmiştir. Hidrofobik karakterdeki CNT miktarının yapıda artması ile şişme miktarının azaldığı tespit edilmiştir. Buna bağlı olarak, PAAm/PAAc hidrojele CNT ilavesiyle basma modülü değerlerinde artış gözlenmiştir. Sentezlenen hidrojellerin basma modülü (0,094-0,299 MPa) doğal eklem kıkırdağı ile kıyaslanabilir bulunmuştur. BCS'de yapılan deneylerde elde edilen ortalama sürtünme katsayısı (0,15-0,20) PBS'de yapılan deneylere (0,22-0,26) göre daha düşük bulunmuştur. Bu durum BCS'de bulunan proteinler ile temas yüzeyinde sınır yağlamanın daha etkin olmasına atfedilebilir. BCS'de yapılan deneylerde ağ.% 1 CNT katkılı hidrojelin sürtünme katsayısı katkısız PAAm/PAAc hidrojele kıyasen %25 azalmıştır. Kuru ortamda ise ortalama sürtünme katsayısı büyük bir artışla 0,55-0,65 seviyelerine yükselmiştir. PAAm/PAAc hidrojele CNT ilavesi ile aşınma hacmi kayda değer ölçüde azalmıştır. Bu durum CNT nano malzemenin yüksek sertlik ve dayanımına atfedilebilir. SEM analizleri hidrojel yüzeylerinde adezyon ve plastik deformasyon aşınma mekanizmalarının baskın olduğunu göstermektedir.