Vakumlu küresel seramiklerin deneysel ve teorik olarak incelenmesi

Isı yalıtımında kullanılan vakumlu küresel seramiklerin ısı iletim katsayıları düşüktür. Yüksek sıcaklıklara ve yüksek basınçlara dayanıklıdırlar. Bu çalışmada, içi vakumlu küresel seramiklerin konutlardaki enerji kazanımına etkisi belirlenmiştir. Bu amaçla 1mx1mx1m boyutlarında üç kapalı ortam tasarlanmıştır. İçi vakumlu seramikler farklı boyalar ile ağırlıkça %18 oranında karıştırılmış ve oluşturulan üç kapalı ortamdan birisinin iç ve dış yüzeylerine uygulanmıştır. Diğer iki ortamdan birisi plastik boya ve diğeri 3 cm kalınlığında haddelenmiş polistiren ile yalıtılmıştır. Kapalı ortamların iç ve dış yüzeyleri ile iç ve dış ortamına ısıl-çiftler yerleştirilmiştir. Kapalı ortamların iç ortam sıcaklıkları termostatlar ile sabit tutulmuştur. Üç kapalı ortamın iç ortam sıcaklıkları 28 oC, 30 oC ve 40 oC iken tükettikleri elektrik enerjileri sırasıyla bu sıcaklıklarda yapılan üç deney ile belirlenmiştir. Diğer taraftan, ısılçiftler ile ölçülen analog sıcaklık verileri, analog verileri dijitale dönüştüren bir donanım ile bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen veriler tablolar ve grafikler haline dönüştürülerek tartışılmıştır. Vakumlu küresel seramiklerin üretimi için deneysel bir çalışma önerilmiştir. Önerilen çalışmada, küresel seramiklerin üretiminin RF (Radio Frequency) indüktif bağlaşımlı ısıl plazma (ICTP, Inductively Coupled Thermal Plasma) sistemi ile yapılabileceği açıklanmıştır. İndüktif bağlaşımlı plazma sistemleri; geniş hacimleri, yüksek saflıkları, eksenel toz besleme özellikleri ve tozların v reaktördeki plazma jeti içerisinde daha uzun süre kalmaları açısından tozların küreselleştirilmesi işlemi için uygundurlar. Plazma jeti içerisinde tozların eritilmesi ve reaktör içerisindeki serbest düşüşleri, indüktif bağlaşımlı ısıl plazma sistemi ile küresel seramiklerin üretiminin temelini oluşturur. İndüktif bağlaşımlı ısıl plazma sisteminin birimleri olan toz besleme birimi, torç, reaktör, siklon, toz filtresi ve gaz çıkışı birimleri açıklanmıştır. Deneysel çalışmada kullanılacak olan plazma gazı ve tozlar belirtilmiştir. İndüktif bağlaşımlı ısıl plazma sisteminin çalışma prensibi ile ilgili gaz debisi, toz hızı, reaktör çapı ve plazma sisteminin çekeceği güç gibi parametrelerin yanı sıra RF elektrik akım üretici ve diğer cihazlar açıklanmıştır. Gazi Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Metroloji Laboratuvarı'nda gaz atomizasyon yöntemi ile kalay tozları üretilmiştir. Bu çalışma gelecekte indüktif bağlaşımlı ısıl plazma sistemi ile yapılması düşünülen deneysel çalışmalara ön hazırlık olarak gerçekleştirilmiştir. Tozların ısıl plazma sisteminde küreselleştirilmesi konusunda bir teorik çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada, doğrusal (linear) olmayan momentum ve enerji denklemleri sayısal olarak FORTRAN dilinde hazırlanan bir bilgisayar programı ile çözülmüştür. Analizde, plazma gazının sıcaklık ile hızının, lüle çapının, tanecik boyutunun, taneciğin başlangıç sıcaklığı ile hızının ve plazma gazının hacimsel debisinin tanecik sıcaklığı ve hızı üzerine etkisi incelenmiştir. Beşinci dereceden Runge- Kutta yöntemi kullanılarak elde edilen sonuçlar grafikler halinde verilmiştir. Anahtar Kelimeler : İçi boş, Seramik, ICTP