Endüstriyel akım kontrol yapılarının verimliliğinin artırılması çalışmaları

Bernoulli prensibi, sürtünmesiz bir akış içerisinde hızdaki ani hızlı artışın, sistemdeki basınç veya potansiyel enerjide bir azalmaya yol açacağını belirtir. Vanalar ayrıca sistemdeki basıncı artıran yüksek hızlı akışları yavaşlatmak veya durdurmak için de kullanılabilir ve yüksek basınçlara karşı önlem alınmadığında veya sistemler işletmeye alınmadan önce hava hacmi içerdiğinde maddi hasar meydana gelebilir. Sistemin yükseldiği yerlerde hava hacimleri boruların tepe noktalarında birikebilir. Hava hacmi veya kabarcıklar sistemde ek basınca veya zorlanmaya neden olabilir. Hava valfleri, bu sebeple basıncın güvenli bir şekilde düşürülmesi ve havanın tahliye edilmesi ve ayrıca sistemin düşük basınç durumundan dolayı ilave havanın vakumlanması amacıyla geliştirilmiştir. Hava vanaları genellikle hareketli/yüzer parçalardan oluşur. Bu vanalar, akış sıkıştırması nedeniyle gövdede toplanan havayı açık kanatlar veya menfezler aracılığıyla tahliye eder. Hava vanası ayrıca tersinir şekilde çalışarak sistemin ihtiyaç duyduğu basınçlı havayı emme potansiyelini de sağlayabilir. Bu tür sistemlerde kontrol mekanizması olarak yüzen toplar veya şamandıralar kullanılmaktadır. Hava valfinde hava tahliyesi tamamlandıktan sonra sıvının yükselmesi ile şamandıralar yüzdürülür ve sistemin tekrar tam sızdırmazlığını sağlar. Gerekli sistemlerde hava valfleri kullanılır, ancak bu sistemler için deneysel yöntemlerle test edilmiş yeni prototipler oluşturularak hava valflerin uygunluğu artırılır. Bu yöntemin maliyeti yüksektir ve araştırma geliştirme çalışmaları için uzun zaman gerektirir. Lakin deneysel tekniklerin dışında, ileri bilgisayar simülasyonlarında akışkanların davranışlarını, tasarım prosedürlerine pratik olarak rehberlik etmeye yetecek kadar yüksek doğrulukla incelemek mümkündür. HesaplamalıAkışkanlar Dinamiği (CFD), bu hava valfi ürünü için model parametreleri doğrulandığında geçerli sonuçlar sağlar. Bu çalışmada, Doğuş Vana firması tarafından üretilen tek küreli ve dört fonksiyonlu hava valfinin hava tahliye ve vakum kapasitesinin belirlenmesi temel amaçlardan biridir. Çok fazlı ve dinamik CFD modelleri, ANSYS FLUENT yazılımı kullanılarak oluşturulmuştur. Çalışmanın sonuçları, hem basınçlı alan hem de akışkanların (yerçekimi) yoğunluk farkından dolayı hareketli katı parçaların ve çok fazlı (hava/su) alanın tek bir modelde simüle edilmesinin mümkün olduğunu ve hava vanalarına ait performansın araştırılması ve iyileştirilmesi için etkili bir platform sağladığını göstermektedir. Ayrıca bu çalışmanın sonraki bölümlerinde, kelebek vanaların çeşitli klape ve gövde tasarımlarını belirleyerek kelebek vana performansını tahmin etmek için CFD kullanarak genel bir karşılaştırma yapmak, sonuçları iyileştirmek için ağ oluşturma yöntemlerini tartışmak ve anlık basınç düşüşlerini nasıl azaltacağınızı öğrenmek ve kelebek vananın akış sisteminde bulunması nedeniyle oluşan ana yük kaybı gibi konular incelenmiştir. Doğuş Vana firması tarafından üretilen DN1800 kelebek vana klapesinde tasarımının değiştirilmesine yönelik araştırmalar yapılarak lokal basınç kaybını azaltmak ve elde edilebilecek faydanın CFD analizi ile belirlenmesi sağlanmıştır. Bu uygulamalarda vana tasarım limitleri firma tanımlamalarına göre takip edilmekte ve ağırlık, mukavemet gibi faktörler dikkate alınmaktadır. Vanalar boru hatlarında kullanıma uygundur, ancak bu vanaların uygunluğu, spesifik sistemler için deneysel yöntemlerle prototipler oluşturularak geliştirilir. Akışkanların davranışlarını, günümüz teknolojisi ile pratik olarak tasarım prosedürlerine rehberlik etmeye yetecek yüksek doğrulukla ileri bilgisayar simülasyonlarında incelemek mümkündür. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) olarak adlandırılan bu yöntem, vana ürünleri için uygun model parametreleri ile geçerli sonuçlar vermektedir. Anahtar Sözcükler: Hava vanası, Kelebek Vana, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, CFD, Yersel Yük Kayıpları, Basınç düşüşleri ve değişimleri, Boru hattı sistemleri, Hava tahliye ve vakum kapasiteleri, ANSYS, Fluent çözücüsü