4,956
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Karbon nano tüp ve SiO2 nano parçacık takviyeli üç boyutlu cam elyaf-epoksi kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada nano partiküllerle güçlendirilmiş 3 boyutlu (3D) cam elyaf/epoksi kompozit malzeme üretilmiş mekanik, termal ve mikroyapısal özellikleri incelenmiştir. 3D kompozit malzemenin yapısına ağırlıkça %0,3; %0,5; %1; %2 oranlarında çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT) ve ağırlıkça %0,5; %1; %2; %3 oranlarında nano SiO2 katılmıştır. 3D kompozitler en ideal üretim yönteminin bulunabilmesi için el ile tabakalama ve vakum infüzyon yöntemleriyle üretilerek reçine emilimi, hava kabarcığı oluşumu, ağırlık ve boyutsal kararlılıkları incelenmiştir. Daha homojen reçine emilimi, daha az hava kabarcığı oluşumu ve daha yüksek boyutsal kararlılık elde edilen vakum infüzyon yönteminin en verimli yöntem olduğu anlaşılmıştır. 3D kompozitler hem dokuma yönünde (çözgü) hem de dokumaya dik (atkı) yönde üretilmişlerdir. Nano partikül takviyesi yapılmış 3D kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi için sertlik ölçümü, üç nokta eğilme, düşük hız darbe ve çekme deneyleri yapılmıştır. Kırık yüzeylere uygulanan taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve enerji dağılım spektroskopisi (EDS) ile kompozitlerde oluşan hasar mekanizması ve ilave nano partiküllerin dağılımı araştırılmıştır. Nano partikül ilavesinin 3D kompozitlerin termal özellikleri üzerindeki etkileri ise diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termal gravimetri (TGA) ve dinamik mekanik analiz (DMA) çalışmalarıyla incelenmiştir. Mekanik deneylerden elde edilen sonuçlara göre 3D cam elyaf/epoksi kompozit malzemelere eklenen ÇDKNT ve nano SiO2 partikülleri, kompozitin eğilme, darbe ve çekme dayanımlarını arttırmıştır. Elde edilen artış kompozitin hem çözgü hem de atkı yönünde tespit edilmiştir. En yüksek eğilme ve çekme dayanımları ağırlıkça, %1 oranında ÇDKNT ve %1 oranında nano SiO2 ilavesinde, en yüksek darbe dayanımı ise ağırlıkça %0,5 oranında ÇDKNT ve %2 oranında nano SiO2 ilavesinde tespit edilmiştir. Yapılan SEM-EDS incelemelerine göre 3D kompozitlere eklenen nano partiküller kullanılan ultrasonik karıştırma yöntemi sayesinde homojen dağıtılması sağlanabilmişir. 3D kompozitlerde görülen hasarın pile ile alt ve üst yüzey örgü bağlantılarında matris çatlağı ve ardından kompozitin kırılması şeklinde geliştiği anlaşılmıştır. Termal analizlerin sonuçlarına göre ise 3D kompozitlere ilave edilen ÇDKNT ve nano SiO2 partikülleri malzemenin camsı geçiş sıcaklığının ve termal bozunma başlangıç sıcaklığının yükselmesini sağlamıştır. Buna göre nano partikül ilavesinin 3D kompozitlerin çalışma sıcaklığı aralığını genişlettiği tespit edilmiştir. DMA incelemelerinde nano partikül ilaveli kompozitlerin elastikiyetlerinin iyileştiği görülmüştür. Aynı sonuç mekanik deneylerde de bulunmuştur. Referans sıcaklıklarda daha yüksek tanδ değeri veren takviyeli kompozitler malzemenin özelliklerini kaybetmeden daha yüksek sıcaklıklara dayanabildiğini ortaya koymuştur. Tez çalışması süresince yapılan detaylı üretim çalışmaları, deney ve analizler 3D kompozitlere eklenen ÇDKNT ve nano SiO2 partiküllerinin malzemenin mekanik, termal ve mikroyapı özelliklerini geliştirdiğini ortaya koymuştur. Çalışmalar sonucunda referans malzemesi üstün özellikler kazandırılmış daha nitelikli bir kompozit ürüne dönüştürülmüştür.
Üç boyutlu yazıcılar için polimer nanokompozit filamentlerin üretimi ve karakterizasyonu
Eklemeli imalat son yıllarda yaygınlaşarak endüstride de kullanılan bir üretim tekniği haline gelmiştir. Ergiyik Biriktirmeli İmalat (FDM) tekniği, eklemeli imalat teknikleri arasında en bilinen ve en yaygın kullanılan tekniklerden birisidir. Fakat bu cihazlarda inşa malzemesi (filament) olarak kullanılan polimer esaslı malzemelerin yetersiz mekanik özelliklere sahip olmasından dolayı, teknik genellikle model yapımı ve görsel prototiplerin oluşturulması gibi kısıtlı uygulama alanlarına sahiptir. Mekanik özellikleri iyileştirilmiş polimer esaslı malzemelerin geliştirilmesi ile tekniğin yaygınlaşması ve uygulama alanlarının artması sağlanabilir. Çalışmada, mevcut filamentlere nano/mikro partikül takviyesi yapılarak ticari üç boyutlu yazıcılarla uyumlu mevcut filamentlerden daha iyi özelliklere sahip kompozit filamentler üretilmiş ve bu filamentler "Üç Boyutlu Yazıcı" ile yazdırılmıştır. Matris malzemesi olarak Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) seçilirken takviye malzemesi olarak ise ZrB2, SiO2, Çok duvarlı karbon nano tüp (MWCNTs) ve Al partikülleri kullanılmıştır. Filamentler ve üç boyutlu yazdırılmış numuneler üzerinde malzeme karakterizasyonu işlemleri yapılmıştır. Eş dönmeli ikiz-vidalı bir ekstrüder kullanılarak üretilen filamentler üzerinde çekme testi ve yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmıştır. Takviye partiküllerin varlığının ispatlanması için filamentlerin çekme testi sonrası kırık yüzeyleri üzerinde Enerji-dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ve Taramalı elektron mikroskopu (SEM) çalışmaları yapılmıştır. Üç boyutlu yazdırılmış numunelerin karakterizasyonu için çekme testi ve üç nokta eğme testleri yapılmıştır. Testlerin ardından, kırık yüzeyler üzerinde SEM çalışmaları yapılarak numunelerin hasar davranışları incelenmiştir. Ek olarak, üç boyutlu yazdırılmış kompozit numuneler üzerinde sertlik testi yapılmış ve sonuçlar takviyesiz numune ile karşılaştırılmıştır. Netice olarak mikro-partikül takviyesinin 3 boyutlu yazdırılmış numunelerin birim uzama değerlerini en az %82,5 oranında iyileştirdiği görülmüştür. Bunun yanında nanopartikül takviyesi uzama değerlerini %76'ya varan oranlarda iyileştirirken, çekme değerleri en az %13,5 oranında iyileşmiştir.
Dikey eksenli çalışan pelet makinelerinde disk yayların kullanılması ve basınç regülasyonu
Günümüzde insanlığın enerji ihtiyacının karşılanmasında birincil olarak kullanılan yakıtlar fosil enerji kaynaklarıdır. Ancak bu rezervin gün geçtikçe azalması ve çevresel etkileri, insanları alternatif ve yenilenebilir enerji kaynaklarına artan bir hızda yöneltmektedir. Alternatif enerji kaynaklarından önemli birisi de biyokütledir. Biyokütlenin katı yakıt olarak kullanılabilmesi için hacimsel yoğunluğunun arttırılması gereklidir. Bunun için kullanılan en yaygın ve temel yöntem peletlemedir. Peletleme yönteminde, öğütülmüş biyokütle delikli bir kalıptan, üzerinde dönen ruloların yaptığı sıkıştırma basıncı ile çıkarıma zorlanır. Peletleme makinelerinde çalışma koşullarının değişkenliğinden kaynaklanan, basınç düzensizliği, aşırı yük altına girme ve tıkanma, kalıp/rulo deformasyonu gibi kullanım sorunları oluşmaktadır. Bu çalışmada peletleme makinelerine disk yaylar ilâve edilerek bu sorunun çözümü incelenmiştir. Çalışma kapsamında kullanılan, dikey eksende çalışan peletleme sistemine ilk durumda tek bir disk yay sonrasında paralel olarak iki disk yay ilâve edilmiştir. Her iki durumda disk yayların kuvvet-deformasyon, gerilme-deformasyon ilişkileri ve buna bağlı oluşan peletleme basınçları, disk yayların hesaplanmasında yaygın olarak kullanılan Almen-Laszlo hesaplaması ve sonlu elemanlar analizi yöntemleriyle tespit edilmiştir. Dış çapı 125 mm, iç çapı 71 mm, koni yüksekliği 2,9mm ve kalınlığı 8 mm olan disk yaylar peletleme makinesinde kullanılmıştır. Montajda koni yüksekliğinin 0,25 katı kadar deforme edilen disk yaylar, çalışma koşullarında koni yüksekliğinin en çok 0,75 katı kadar deforme olabileceği öngörülmüştür. Disk yayların pres rulolarına uyguladığı kuvvet üzerinden Hertz basınç değerleri hesaplamıştır. Tek disk yay kullanıldığı durumda ortalama peletleme basıncı yaklaşık 153-265 MPa, paralel iki disk yayda 222-390 MPa aralığında olduğu bulunmuştur.
Türkiye Ege bölgesi güneş enerjisi potansiyeli tekno-ekonomik analizi
Türkiye'de artan nüfus ve sanayileşme, enerji tüketiminde artışa sebep olmaktadır. Türkiye'nin enerji üretimi ve tüketiminin temelini fosil yakıtlar oluşturmaktadır. Fosil yakıtların rezervlerinin yakın gelecekte tükeneceği, enerji ithalatındaki artışlar ve küresel düzeyde görülen çevresel kirlilikler gibi nedenlerden dolayı, Türkiye yenilenebilir enerji potansiyellerini değerlendirmenin yollarını aramaktadır. Güneş enerjisi ise Türkiye'nin coğrafi konumunun getirdiği avantaj ile oldukça önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Türkiye'nin enerji görünümü ve yenilenebilir enerji kaynaklarının genel durumu ele alınarak Ege Bölgesi güneş enerjisi potansiyeli detaylı olarak incelenmiştir. Bu kapsamda Ege Bölgesi'inde bulunan her il için 1 MW kapasitede şebeke bağlantılı fotovoltaik güç santrali RETScreen yazılımı ile tasarlanmıştır. Güç santrali kurulumu için gerekli teçhizat ve ekipmanların seçimi yapılmış, belirlenen konumun güneş enerjisi verileri NASA bünyesindeki Atmosferik Bilim Veri Merkezi'nden temin edilmiştir. Bölgedeki iller için oluşturulan tasarımın sonunda, aylara göre elektrik enerjisi üretim miktarları ve farklı yakıtlara göre sera gazı azaltım değerleri hesaplanmıştır. Buna ek olarak sera gazı azaltımı sonucu elde edilen kazanımlar gösterilmiştir. Güç santralinin elektrik enerjisi üretiminden elde ettiği yıllık gelirler, yıllık işletme giderleri ve ilk yatırım maliyetleri dikkate alınarak bölge illeri için maliyet analizi yapılmıştır. Maliyet analizi sonucunda Ege Bölgesi illerinin bu yatırıma uygun olup olmadığı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Ege Bölgesi, Fotovoltaik, Güneş Enerjisi, Maliyet Analizi, Yenilenebilir Enerji Kaynakları.
Sera otomasyonunda fonksiyonel akıllı sistemlerin geliştirilmesi ve uygulanması
Günümüzdeki seralarda, bitkiler sebzeler yetiştirerek klasik durumlara göre daha verimli, düzgün, birim alan başına daha fazla ürün alınabilir hale gelmiştir. Bu verimi arttırma bitkiler üzerindeki etkisini bilinmemektedir. Bu bitkileri tüketen insanlarında sağlığına dair etkisi bilim tarafından halen tam olarak bilinememektedir. Sera iç ortamı içerisindeki sıcaklık, nem, toprak kimyası, ışıklandırma, sulama, sulama suyunun kimyası, havalandırma ısıtma gibi etkenlerin bitki üzerindeki etkileri incelemek istenmektedir. Özellikle yukarıda bassedilen sebepler ve ortam şartlarınınher bitki üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla sürekli çalışan ve sistemin oluşturduğu ortamdaki değişimlerin kontrol edilebileceği bir sera otomasyonu prototipi ihtiyacı doğmuştur. Bu ihtiyacı karşılamak için çeşitli sensörlerin bulunduğu havalandırma sulama ısıtma ışıklandırma yapabilen ve bunların ölçülerini zamanlayarak teknik veriler oluşturmaya yarDivcı olabilecek RTC saat devresi ile zaman karşılaştırıcı ve otomatik karar mekanizması oluşturan bir makine prototip tasarımı yapılmıştır. Böyle bir makine üzerinden analiz yapılması ve bu makine üzerinde oluşabilecek bütün hataları da teknik olarak idrak edilebilmesi istemektedir. Bu yüzden sera otomasyonu prototipinde, sistemin elektronik kart yazılımı ve tasarımı, dokunmatik ekran tasarımı sera mekanik parçalarının imalatı ve bazı plastik parçaların 3d yazıcıda üretimi olmak üzere bütün makine üretim basamakları oluşturulmuş ve imal edilmiştir.
Kütahya bölgesinde farklı soğutucu akışkan kullanılan hava, toprak ve güneş destekli toprak kaynaklı ısı pompalarının tekno-ekonomik analizi
Günümüzde, konutlarda ısınmanın büyük bir oranda fosil yakıtlar ile sağlanması, fosil yakıtların limitli rezervleri ve çevresel etkileri nedeniyle sıkıntılar doğurabilmektedir. Bu kapsamda, ısınma amacıyla ısı pompaları, konut ısınmasında önemli alternatiflerdendir. Bu çalışmada, Kütahya ilinde seçilen bir konutun TS825 metoduyla, ısınma sezonunda aylık ortalama ısı yükü belirlenerek, konutun ısıtılmasının toprak kaynaklı ısı pompası, hava kaynaklı ısı pompası ve güneş destekli toprak kaynaklı ısı pompası ile gerçekleştirilmesinin performansı incelenmiş, aynı zamanda 6 farklı soğutucu akışkanın performansları gözlemlenmiştir. Modellenen ısı pompalarının termodinamik analizi yapılmış ve SPECO metoduyla eksergo-ekonomik analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, GDTKIP sisteminin en yüksek ortalama COP değerine sahip olduğu görülmüştür. Evaporatör sıcaklığı yükseldikçe ve kondenser sıcaklığı düştükçe, COP değerinin yükseldiği görülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre en yüksek performansı R134a ve R600a, en düşük performansı R410A ve R507A akışkanlarının sağladığı belirlenmiştir. Kompresörlerin ekserji verimi %78 - %92 aralığında, kondenserlerin ekserji verimleri %94 - %98 aralığında, genleşme valflerinin ekserji verimleri %69 - %95 aralığında ve evaporatörlerin verimleri %28 - %86 aralığında bulunmuştur. Yapılan eksergo-ekonomik analize göre evaporatör ve genleşme valflerinin eksergo-ekonomik faktörleri oldukça düşük seviyededir. Bu elemanlarda yapılacak iyileştirmeler ile sistemlerin performans/maliyet oranının artırılabileceği düşünülmektedir.
Rüzgar güç santralleri konumlandırmasının sayısal olarak incelenmesi ve optimizasyonu
Bu çalışmada, Kütahya ili için rüzgâr santrali fizibilite çalışması gerçekleştirilmiştir. Dumlupınar Üniversitesi Evliya Çelebi Kampüsü yakınında Kızılbayır mevkiindeki bir rüzgâr ölçüm istasyonunda kaydedilmiş olan rüzgâr verilerinin bölge üzerindeki dağılımı WAsP yazılımı kullanılarak incelenmiştir. Araştırılan alan üzerindeki en rüzgârlı üç saha için rüzgâr enerjisi tekno-ekonomik analizi gerçekleştirilmiştir. Güncel pazar verileri ışığında yapılan seviyelendirilmiş enerji maliyeti analizine göre, rüzgâr enerjisi birim maliyeti türbin ve saha seçimine bağlı olarak 0,0248 ile 0,0372 ABD $/kWh olarak değişim gösterdiği hesaplanmıştır. Seçilen bölge üzerinde, üç farklı güç kapasitesi (25, 50, 75 MW) için rüzgâr santrali konumlandırma optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla MATLAB yazılımı kullanılması ile bir optimizasyon kodu hazırlanmıştır. Her olası türbin noktasındaki arazi yükseklik değeri ve Weibull parametreleri optimizasyon koduna tanımlanmıştır. Nihai optimizasyon kodu yapısını oluşturmadan önce iki farklı rüzgar santrali konumlandırma probleminin çözümlemesi yapılmıştır. Optimizasyon sonuçlarına göre, araştırılan arazinin en rüzgârlı bölgesinde kurulacak 25,3 MW'lık güce sahip bir santralin %35 kapasite faktörü ile 77,677 GWh yıllık enerji üreteceği hesaplanmıştır. Artan güç kapasitesi ile birlikte kapasite faktörünün düştüğü ve dolayısı ile birim enerji maliyetinin yükseldiği gözlenmiştir. Ayrıca Dumlupınar Üniversitesi Evliya Çelebi Kampüsü'nün bir yıl boyunca saatlik elektrik tüketiminin rüzgâr enerjisi ile karşılanabilirliği araştırılmıştır. Kampüs etrafındaki en rüzgârlı yerler WAsP yazılımı ile belirlenmiştir. Bu bölgelerin rüzgâr türbini kurulum uygunluğu, fiziki koşullar ve gürültü yayılımı açısından araştırılmıştır. Yapılan kabuller altında, anlık saatlik tüketiminin %38,9'unu karşılayacak bir türbin modelinin bir yıl boyunca kampüsün yıllık toplam tüketiminin %57,8'i kadar enerji üreteceği hesaplanmıştır.
Ayak hareketi esaslı robotik yürüyüş eğitim cihazı tasarım ve imalatı
Beyin yaralanmaları, omurilik felci ve inme gibi durumlardan sonra en önemli hedef, hastaya yürüme kabiliyetinin geri kazandırılmasıdır. Bu amaçla, fiziksel rehabilitasyon sırasında tedaviye destek amacıyla bazı yürüme simülatörleri de kullanılmaktadır. Mevcut yürüme simülatörleri, yürüme çevriminin tüm fazlarını gerçekleştirememektedir. Bu durum tedavinin başarısını sınırlandırmaktadır. İnsan yürüyüşünün tüm fazlarını destekleyebilecek bir yürüyüş simülatörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında esas amaç ve motivasyon yürüme eğitimi (rehabilitasyonu) amaçlı yeni bir robotik cihaz tasarlayıp imal etmektir. Tez kapsamında tasarlanıp imalatı yapılan cihaz ile rehabilitasyon cihazlarında ayağın rijid bir yapı olarak kabul edildiği yaklaşım yerine ayak, iki eklemli bir yapıda, gerçek karakteristiğine uygun olarak modellenmiştir. Bu amaçla, cihaz ayak destek ünitesi metatarsal eklemde bükülmeyi gerçekleştirebilecek şekilde yapılandırılmıştır. Tez çalışmasının ikinci kısmında, "Zayıf Eyletimli Denek Modeli" ile dinamik analiz yapılmıştır. Bu sayede tedavi süreci ve gereklilikleri hakkında fizyoterapist ve doktorlara rehberlik edebilecek bir matematiksel ortam oluşturmak istenmiştir. Yürümenin dinamiği üzerine önceki yapılan çalışmaların neredeyse tamamında Lagrange denklemleri kullanılmıştır. Bu tez kapsamında ise, Newton – Euler denklemleri tercih edilmiştir. Bu sayede eklemlerde meydana gelen reaksiyon kuvvetleri de yürüme analizinin yanısıra belirlenebilmektedirler.
Kütahya Bölgesi Güneş ve Rüzgar Enerji Potansiyellerinin Tekno-Ekonomik Analizi
Özellikle sanayi devriminin ardından başlayan endüstrileşme yarışı Dünya'da ve Türkiye'de enerji talep ve arzını artırmış; gelişen ve sanayileşen toplumlar ise fosil kaynaklardan enerji üretiminin yanı sıra yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmiş ve potansiyeli etkin ve verimli kullanabilmek üzerine çalışmalar yapmışlardır. Enerji piyasasının büyümesi araştırmacıları yeni kaynaklar bulmaya ve yenilenebilir enerji kaynaklarını daha etkin ve verimli kullanmaya itmiştir. Bununla birlikte endüstrileşmeye paralel oranda artan hava kirliliği ve fosil kaynaklardan üretilecek enerji için emisyon değerlerinin artış göstermesi enerji üretiminde temiz ve sürdürülebilir kaynaklardan enerji üretimini kaçınılmaz hale getirmiştir. Bu çalışma kapsamında, Kütahya bölgesinde seçilen lokasyonda yenilenebilir enerji potansiyellerinin tekno-ekonomik analizi yapılmıştır. Türkiye yenilenebilir enerji potansiyelleri ve kullanımı incelenmiş, güneş ve rüzgar enerji potansiyelleri Kütahya ili için detaylı ele alınmış ve iki ayrı finansman senaryosu içerisinde muhtemel santral fizibiliteleri yapılmıştır. Ayrıca; sistemlerin maliyetlerinin belirlenmesi aşamasında HOMER yazılımı kullanılmış olup iklim verileri ve üretilebilecek enerji miktarlarının hesaplanması aşamasında RETScreen yazılımı kullanılmıştır. Çalışmada "Geri Ödeme Süresi", "İç Karlılık Oranı", "Net Bugünkü Değer" hesaplamaları yapılmış olup, RETScreen yazılımıyla yapılan hesaplar doğrulanmıştır. Ayrı ayrı fizibilite çalışması yapılan Güneş Enerji Santrali ve Rüzgar Enerji Santrali için ayrı maliyet analizleri yapılmış, iki ayrı öz sermaye senaryosu oluşturularak sistemlerin sürdürülebilirlikleri incelenmiştir. Çalışma içerisinde yapılan tekno-ekonomik analizler kapsamında güneş ve rüzgar enerji santralleri için 1MW kurulu güce sahip iki ayrı enerji santrali tasarlanmıştır. Tasarlanan santrallerin her biri için iki ayrı finansman senaryosu kurgulanmış ve bunun sonucunda; güneş enerji santralleri için; yatırım maliyetlerinin tamamının öz sermaye ile karşılanması durumunda geri ödeme süresi: 11 yıl, net bugünkü değer -13 642 $ ve iç karlılık oranı %9,8 iken yatırımın %50'sinin öz sermaye ile karşılanması durumunda geri ödeme süresi: 11 yıl, net bugünkü değer 56 467 $ ve iç karlılık oranı % 11,9 değerlerine ulaşılmıştır. vi Rüzgar enerji santrali tekno-ekonomik analizi kapsamında hesaplamalar yapıldığında yatırım maliyetlerinin tamamının öz sermaye ile karşılanması durumunda geri ödeme süresi: 15 yıl, net bugünkü değer -375 859 $ ve iç karlılık oranı %5,9 iken yatırımın %50'sinin özsermaye ile karşılanması durumunda geri ödeme süresi 15 yıl, net bugünkü değer 246 240 $ ve iç karlılık oranı % 6,3 değerlerine ulaşılmıştır.
Açık hücreli köpük metallerin darbe sönümleme özelliklerinin karakterize edilmesi
AÇIK HÜCRELİ KÖPÜK METALLERİN DARBE SÖNÜMLEME ÖZELLİKLERİNİN KARAKTERİZE EDİLMESİ Aykut Recep GÜLEÇ Makine Mühendisliği, Yüksek Lisans Tezi, 2018 Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Agah AYGAHOĞLU ÖZET Bu çalışmada açık hücreli köpük metallerin darbe davranışları ve darbe sönümleme özellikleri araştırılmıştır. Bu amaçla üretilen köpük metal numuneler üzerinde düşük hızlı darbe testleri ve basma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Darbe testleri için yüksekten ağırlık düşürme yönteminin kullanıldığı darbe test cihazı kullanılmıştır. Açık hücreli köpük metal üretimi için vakum yardımı ile boşluk tutucu malzeme üzerine döküm yöntemi kullanılmıştır. Matris malzeme Al7075 alüminyum alaşımıdır. Boşluk tutucu olarak kaya tuzu kullanılmıştır. Üzerinde darbe testleri ve basma deneyleri gerçekleştirilen numuneler 0,40, 0,44 ve 0,48 göreceli yoğunluklara sahiptir. Ayrıca numuneler üzerinde 1 saat, 1,5 saat ve 2 saat yaşlandırma süreleri ile çökelme sertleştirmesi işlemi yapılmıştır. Numunelere uygulanan testler sonucunda yoğunluğun ve çökelme sertleştirmesi işleminin darbe sönümleme özelliklerine etkileri incelenmiştir. Darbe testleri sonucunda yaşlandırma süresinin darbe sönümleme özelliklerine belirgin bir etkisi olmadığı görülmüştür. Yoğunluğun artması ile darbe sönümleme oranının azaldığı tespit edilmiştir. Yoğunluk ve yaşlandırma süresi arttıkça maksimum temas kuvvetinin (darbe kuvveti) arttığı belirlenmiştir. Basma deneyleri sonucunda yoğunluk ve yaşlandırma süresi arttıkça köpük metallerin basma eğrilerinde gözlenen plato bölgesinin genellikle daraldığı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Açık hücreli köpük metal, Alüminyum köpük metal, Darbe sönümleme özelliği, Düşük hızlı darbe testi, Vakum altında döküm, Yaşlandırma.
16 PA4 V185 tipi dizel lokomotif motorunda dolgu havası soğutucusunun modernizasyonu
Günümüzde ulaşım sektörünün hızla gelişen bir kolu olan raylı sistem araçlarında kullanılan dizel motor aşırı doldurma sistemlerindeki ara soğutucunun seçilmesi veya tasarlanması motor verimi ve yakıt tüketimi açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada, turbo şarjlı ve ara soğutuculu 16 silindirli dizel lokomotif motorunda kullanılmak üzere 12 farklı ara soğutucu tasarımı üzerinde Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizi yapılmıştır. Tasarımlar, mevcut ara soğutucu ile sıcaklık ve basınç kaybı açısından karşılaştırılarak optimum tasarımın prototip imalatı yapılmıştır. Mevcut ara soğutucu ile optimum tasarım ara soğutucusunun motor üzerine montajı yapılarak motorun maksimum gücünü elde ettiği devir sayısında, farklı yüklerde performans testleri gerçekleştirilmiştir. Mevcut ara soğutucusunun kullanıldığı duruma göre, optimum tasarım ara soğutucusunun kullanılması durumunda ara soğutucu çıkış sıcaklığının 7 ˚C daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Mevcut ara soğutucu için etkenlik değeri 0,88 optimum tasarım ara soğutucusu için etkenlik değeri 0,96 olarak hesaplanmıştır. Test motorlarında 1500 d/d sabit devir ve 4 farklı yük değerinde test verileri değerlendirildiğinde; maksimum yükte optimum tasarım ara soğutucusunun kullanıldığı durumda motorun yakıt sarfiyatının mevcut ara soğutucusunun kullanıldığı motora göre % 6,22 daha düşük değer aldığı görülmüştür. Mevcut ara soğutucunun kullanıldığı motorun efektif verimi % 31,6 optimum tasarım ara soğutucusunun kullanıldığı motorun efektif verimi ise % 33,74 olarak hesaplanmıştır.
Biyodizel yakıtlı bir dizel motorunda piston ve subaplarda seramik kaplama uygulamalarının motora etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada içten yanmalı dizel motorda yanma odası çevresinde oluşan yüksek sıcaklıkların farklı kaplama malzemeleri ile kaplanmış olan piston üzerindeki etkileri incelenmiştir. Gerçekleştirilen çalışmadan yakıt olarak biyodizel tercih edilmiştir. Piston başları ve supaplar plazma sprey kaplama yöntemi ile zirkonyum, nikel - krom ve nikel - alüminyum ara bağlayıcı malzeme ile alüminyum oksit kaplanmıştır. Her numune için motor yağı yenilenmiş olup kullanılmış yağ numuneleri içerisinden aşınan partüküllertin tespiti amacıyla elementel olarak analiz edilmiştir. Termal kamera ile motorlar gözlenmiş, ısı farklılıkları fiziksel olarak karşılaştırılmıştır. Kaplanmış ve kaplanmamış pistonların kullanım sonrası durumları SEM ve EDX analizleri ile değerlendirilmiştir. Piston özelinde gerçekleştirilen bu çalışmada ile yanma odası bileşenlerinin aşınma durumları incelenmiştir.
Doğal gaz basınç düşürme istasyonlarında enerji geri kazanımında turbo gaz genleştirici kullanımı ve teknik analizi
Ülkemizin enerji kaynakları açısından dışa bağımlı olması sebebiyle, enerjinin üretiminden tüketimine kadar tüm aşamalarında verimli kullanımı büyük önem arz etmektedir. Türkiye'nin lisanslı elektrik kurulu gücünün kaynak bazında dağılımı incelendiğinde; 2018 yılı mayıs ayı itibariyle doğal gazın % 32,03 değerine ulaştığı görülmektedir. Ayrıca, 2017 yılı doğal gaz tüketimi 53,5 milyar m³ olarak gerçekleşmiştir. Gittikçe artan doğal gaz talebine karşılık arz kaynaklarının ve güzergâhlarının çeşitlendirilmesi ile dağıtım şebekelerinin artırılması çalışmalarına devam edilmektedir. Bu kapsamda; doğal gaz, kaynağından çıkarılarak çeşitli fraksiyonlama işlerinin ardından uygun iletim basıncı ile ulusal ve uluslararası ağda iletilmektedir. Boru içerisinde meydana gelen kayıpların basınç düşümüne sebep olmasının etkilerinin ortadan kaldırılması için kompresör istasyonlarında basınçlandırılmakta ve güzergahı boyunca akışına devam etmektedir. Şehir giriş istasyonları aracılığı ile dağıtım basıncına düşürülen ve bazı ölçme, hazırlama işlemlerine tabi tutulan doğal gaz, dağıtım basıncına düşürülme işlemlerinin ardından da nihai tüketicilere ulaşmaktadır. Bu işlemler sırasında basınç kayıplarından herhangi bir kazanım sağlanmamakta ve doğal gaz, dağıtım şebekesinin ihtiyacı olan basınç değerlerine ulaştırılmaktadır. Doğalgaz iletim hattı üzerinde bulunan basınç düşürme ve ölçüm istasyonlarında, 'Turbo Gaz Genleştiriciler' yardımı ile enerjinin geri kazanımı mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada; İzmir ilindeki basınç düşürme ve ölçüm istasyonlarında turbo gaz genleştirici kullanılması durumunda, elektrik enerjisi üretim potansiyeli incelenmiş ve teknik-ekonomik analizler yapılmıştır. Bu analizlere göre uygulanması enerji verimliliği açısından ekonomik olan istasyonlar belirlenmiş ve Türkiye geneli istasyonlarda kullanılabilecek bir seçim abağı da oluşturulmuştur. Keywords: Doğal gaz, Enerji geri kazanımı, Turbo gaz genleştirici.
Gaz atomizasyonu işleminin iki-fazlı sayısal modellenmesi ve parçacık boyutunun hesaplanması
Gaz atomizasyonu yöntemi ile metal tozu üretiminde gaz basıncı ve sıvı metal viskozitesi gibi değişkenler üretilecek tozların boyutu ve boyut dağılımı üzerinde belirleyici etkiye sahiptir. Toz boyutunu belirleyen parçalanma mekanizması hakkında bir çok model ortaya konulmuş olmasına rağmen bu etkilerin araştırılmasında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yaklaşımı ile sayısal çözümleme çalışmalarının büyük bölümünde atomizasyon işlemi tek fazlı olarak modellenmiştir. Ergiyik metal akışının dâhil edildiği bazı çalışmalarda ise genellikle atomizasyon başlangıcı modellenebilmiş, sıvı metal-gaz etkileşimleri, parçalanma mekanizmaları ve toz oluşumları gösterilememiştir. Bu çalışmada gaz atomizasyonu işleminin iki akışkanlı olarak modellenmesi hedeflenerek parçacık boyutunun sayısal modelleme ile elde edilebileceğinin gösterilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda gaz atomizasyonu işlemi iki akışkanlı olarak modellenmiş, HAD çözümlemesi elde edilerek fazlar arası etkileşimler gösterilmiş, atomizasyon mekanizmaları açıklanmış ve toz boyutu tez kapsamında geliştirilen yeni bir yaklaşım ile elde edilmiştir. Geliştirilen yaklaşım ile sayısal çözümleme 1,0 MPa, 1,5 MPa, 2,0 MPa, 2,5 MPa, 3,0 MPa ve 3,5 MPa basınç değerlerinde uygulanarak gaz basıncının toz boyutu üzerindeki etkileri incelenmiştir. Toz boyutu 1,0 MPa basınçta 43,24 µm, 3,5 MPa basınçta 35,69 µm olarak hesaplanmış, artan gaz basıncı ile birlikte ortalama parçacık boyutunun küçüldüğü tespit edilmiştir. Sıvı metal viskozitesinin toz boyutu üzerindeki etkisini incelemek için 2,5 MPa basınç altında farklı viskozite değeri ile sayısal çözüm tekrarlanmıştır. Sıvı metal viskozitesinin 0,00133 kg/m-s iken ortalama toz boyutunun 41,47 µm, aynı şartlar altında sıvı metal viskozite değerinin 0,00623 kg/m-s olduğunda ise ortalama toz boyutunun 45,97 µm olduğu belirlenmiştir. Yüksek viskoziteye sahip ergiyikte parçalanmanın daha zor gerçekleştiği dolayısıyla ince taneli parçacık elde etmenin zorlaştığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, geliştirilen yaklaşım ile üç-boyutlu olarak modelleme yapılarak sıvı metalde parçacık oluşumları gösterilmiştir.
İki farklı iş sağlığı ve güvenliği risk değerlendirme metodolojisinin bir işletmede uygulamalı karşılaştırılması
Her işyerinde çalışma şartlarından ve yapılan işten kaynaklanan çeşitli riskler bulunmaktadır. Bu risklerin ürünü olan kazalar, malzeme kaybına, iş ekipmanlarının hasar görmesine neden olabildiği gibi, şirketlerin en önemli varlığı olan çalışanlarının yaralanmalarına, hastalanmalarına, uzuvlarını kaybetmelerine hatta ve hatta ölümlerine de neden olabilir. İş kazalarının yaşanmaması için bu risklerin en kısa zamanda belirlenip analiz edilmeleri ve sonrasında da bu risklere karşı gerekli önlemlerin alınması gerekir. Risklerin analiz edilmesinde birtakım yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, bir mermer fabrikasında, tespit edilmiş 22 adet tehlike kaynağı, Risk Değerlendirme Yöntemlerinden 3T ve Fine&Kinney Risk analizi yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiş ve çıkan sonuçlar karşılaştırılmış, ayrıca yöntemlerin kullanılabilirliği, kullanımdaki basitliği, uygulanabilme çerçevesi, sonuçların gerçekle örtüşüp örtüşmediği araştırılmıştır. Analizler sonucu karşılaştırılma yapılan iki yöntem de bir işyeri için tek başına yeterli görülmemiştir. 3T Risk değerlendirme yönteminin kullanım açısından daha kolay olduğu ve modüller içermesi sebebiyle herkes tarafından rahatça uygulanabileceği, Fine&Kinney risk değerlendirme yönteminin ise kullanacak ekibi deneyimli ve ulusal mevzuata hâkim bir kişinin yönlendirmesi gerekliliği, olasılıkların tahmin edilmesinin zorluğu da kullanımını zor kıldığı sonuçlarına varılmıştır. Kullanıcılar, yöntemlerin sonuçlarının ortaya çıkaracağı kaynak kullanımı konusunu iyi irdelemeleri gerektiği, maliyet ve insan sağlığı optimizasyonunu çok iyi tespit etmeleri gerekliliği bir başka sonuç olarak karşımıza çıkmıştır.
Pulverize kömür yakma kazanında sıcaklık dağılımı üzerine had çözümlemeleri
Türkiye'de termik santrallerde buhar üreten pülverize kömür kazanları yurtdışı firmaları tarafından kurulmaktadır. Türk linyitlerinin özeliklerinin farklı olması nedeniyle uygun olmayan tasarımlar, kazanlarda yapılan revizyonlar ve işletme şartlarının değişmesi gibi birçok neden bu kazanlarda verim, kapasite bakımından istenilen şartlarda enerji üretilmesinde sorunlar oluşturmaktadır. Tunçbilek Termik Santralinde (TTS) 4. ve 5. ünitelerinin kazanlarında alevin yanma odasında istenilen bölgede oluşmaması kazanda verim kayıplarına neden olmaktadır. İthal menşeli bu kazanlar benzer sorunlar nedeniyle geometrisinde revizyonlar yapılmış fakat sorunlar tam olarak çözülememiştir. Bu nedenle söz konusu problemlerin teşhis edilmesi ve öngörüde bulunarak, kazan davranışının belirlenmesini hedefleyen çalışmalara ihtiyaç duyulduğu görülmektedir. Bu amaçla; Tunçbilek Termik Santrali'nde pülverize kömür yakma sistemine sahip bu kazanlardan biri baz alınarak gerçek geometri ve çalışma şartlarında sayısal modelleme çalışmaları ANSYS-FLUENT 15.0 programı kullanılarak yapılmıştır. Kazanın gerçek geometri ve çalışma şartlarında yapılan modelleme çalışmasında; kazanın farklı yüksekliklerinden ölçülen sıcaklık değerleri ile sayısal modelleme sonuçlarının genel olarak % 10 luk bir yaklaşımda olması ve aynı karakteristik özellikleri vermesi nedeniyle sayısal modelin doğrulamasının sağlandığını göstermiştir. Doğrulanmış bu sayısal modelleme çalışmasında bazı bulguların alev oluşumu ve boru yırtılmaları üzerinde etkisi olabileceği yönünde tespitler yapılmıştır. Kazanın enine kesitlerindeki hız dağılımları incelendiğinde köşe brülörlerden çıkan hava ve yakıtın tam olarak merkeze yönlenemediği ve kazan duvarlarına yönlenen kömür partiküllerinin ekran borularına çarparak boru et kalınlıklarının azalmasına neden olabileceği tespit edilmiştir. Kazanın boyuna kesitindeki hız dağılımına bakıldığında; hooper bölgesinde oluşan girdapların bu bölgedeki boruların aşınmasına ve cüruflaşmaya neden olabileceği ve oluşan cüruflaşmanın kazan içindeki akışı etkileyerek alevin kaymasına neden olabileceği değerlendirilmiştir. Kazanda alev oluşum yeri ve boru yırtılmaları üzerinde kazanın işletme şartlarından (kömür hava debisi, partikül çapı vs) daha çok kazanın yapısal faktörlerinin etkili olduğu görülmüştür. TTS kazanında mevcut kazan geometrisinin optimum bir şekilde tasarlanamadığı görülmektedir. Proje süresince söz konusu problemlerin çözümüne yönelik kazan ana boyutları değiştirilmeden bazı küçük ekonomik tasarımlar yapılmış ve kazan içi akışta iyileşmeler görülmüştür. Fakat yine de Tunçbilek Termik Santrali kazanında kömür-kazan uyumunun optimum sağlanması amacıyla kazanın ana boyutlarında radikal değişiklikler yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Yeni nesil temiz enerji kaynağı olarak hidrojen üretiminde nanomalzemelerin sentezi ve uygulamaları
Günümüzde, dünyanın enerji ihtiyacı giderek artmaktadır. Artan enerji ihtiyacı ve fosil yakıtların yanması ile ortaya çıkan toksik maddelerin zararlı etkileri nedeniyle, yeni nesil temiz enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır. Yeni nesil temiz enerji olarak hiçbir toksik atığının olmaması ve yüksek enerji içeriği gibi avantajları nedeniyle hidrojen enerjisine yönelim artmıştır. Hidrojen, doğada serbest halde bulunmadığı ve depolama konusunda da sorun yaşandığı için katı formdaki yapılardan hidrojeni çekmek, hem hidrojen üretimini sağlayacak hem de hidrojen depolanmasındaki güçlüğü ve maliyeti minimuma indirecektir. Bu düşünce ile yürüttüğümüz çalışmada; hidrojen üretiminde grafen oksit destek maddeli platin rodyum (PtRh@GO) nanoparçacıklarının dimetilamin boran (DMAB) dehidrojenasyonu üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, ilk olarak katalizörün sentezlenmesi sağlanmıştır. Daha sonra, hazırlanan nanoparçacıklar Raman spektroskopisi, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), X-ışını kırınımı (XRD), Geçirmeli Elektron Mikroskobu (TEM) ve Yüksek Çözünürlüklü Geçirmeli Elektron Mikroskobu (HRTEM) teknikleri ile yapısal özellikleri incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda, elde edilen malzemelerin nano boyutta olduğu ve yüzeyde homojen bir şekilde dağıldığı görülmüştür. Ayrıca, kullanılan nano boyuttaki katalizörün DMAB dehidrojenasyon tepkimesi için kinetik parametreleri incelendiğinde, aktivasyon enerjisi (Ea) 16.653 ± 1 kJ.mol-1 ve çevrim frekansı (TOF) değeri 274.6 h-1 olarak elde edilmiştir. Bu çevrim frekansı değeri literatürdeki en iyi TOF değerlerinden biridir.
Bilgisayar işlemcileri için sıvı soğutmalı ısı değiştirici HAD analizleri
Her geçen gün gelişen teknoloji sayesinde elektronik devre elemanlarının veya cihazların çalışma hızları veya kapasiteleri vs artarken kullanımları da bir o kadar artmakta fakat çoğu cihazın boyut kısıtlamalarından dolayı da farklı problemler ortaya çıkmaktadır. Bu tür gelişmelerin birbiri ardına geldiği sektörlerden birisi de bilgisayar sektörü olup, bu sektörde de özellikle de bilgisayar işlemcileri başı çekmektedir. Bilgisayarların hızlarının en yüksek seviyeye getirilmesi için yapılan çalışmalarda işlemcilerin içlerine yerleştirilen transistör sayısı, ki bu bilgisayar işlemcilerinin hızı ile doğrudan orantılıdır, artmakta fakat boyut problemleri ve transistörlerden akan akımlardan kaynaklı olarak ortaya çıkan ısının uzaklaştırılması bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Çoğu bilgisayar işlemcisi hava soğutmalı olarak tasarlanmakta fakat bilgisayarlarla uzun süreli çalışmalarda veya işlemcileri yoğun çalışan bilgisayarlarda hava soğutmalı sistemler yetersiz kalmakta ve ya bilgisayarlar kendilerini korumaya almakta veya arızalanmaktadırlar. Bu tür çalışan bilgisayarlardaki ısınma sorunları için günümüzde farklı çözümler üretilmiş olup bu çözümlerden birisi de sıvı soğutmalı işlemcilerin kullanılması olmuştur. Bu çalışmada halen piyasada bulunan sıvı soğutmalı bilgisayar işlemcilerinden biri olan Zalman ZM-WB3 Gold model ısı değiştiricisinin bilgisayar modeli oluşturulmuş, yapılan model önceki araştırmacıların modelleri ve deneysel verileriyle doğrulanmış, sonrasında da aynı ısı değiştiricinin kanatçık kalınlıkları ve yükseklikleri ile ısı değiştiricinin çalıştığı sıvı akışkanın cinsi değiştirilerek oluşturulan yeni modellerin Ansys Fluent 17.1 programı kullanılarak HAD analizleri yapılmıştır. Dikdörtgen kanatçıklı sıvı akışkanlı ısı değiştiricisinin 5 mm, 5,5 mm ve 5,7 mm kanatçık yüksekliklerinde, 1,2 mm, 1,6 mm, 1,8 mm ve 2 mm kanatçık kalınlıklarında, ayrıca akışkan olarak su, hacim oranları %2,25 ve %0,86 olan bakır oksit–su (CuO-H2O) nanoakışkanları ile hacim oranları %0,01 ve %0,02 olan grafen oksit (GO-H2O) nanoakışkanları kullanılarak yapılan modellemelerinin ardından model içinde üretilen ısıyı uzaklaştırma (soğutma) performansları incelenmiştir. Oluşturulan, çözümlenen ve elde edilen sonuçlar sonrasında en iyi işlemci soğutucu performansının, 5,7 mm kanat yüksekliğine ve 1,8 mm kanat kalınlığına sahip ısı değiştiricisinde, hacimsel oranı %2,25 olan CuO–H2O nanoakışkanı kullanılması durumunda elde edilebileceği sonucuna varılmıştır.
Paralel kinematik sistemli 6 aktuatörlü (hexapod) CNC tasarım, imalat ve kontrolü
aralel kinematik sistemli 6 aktüatörlü hexapod robot aynı zamanda Stewart Platformu diye de adlandırılır. Paralel yapılı sistemler, aynı maksimum yükü taşımak üzere oluşturulmuş olan seri yapılı bir sistemden daha yüksek bir rijitliğe ve daha düşük bir kütlesel atalet momenti değerine sahiptirler. Bu yüzden uçak ve araç simülatörleri, yüksek hassasiyetli takım tezgâhları ve işleme merkezleri, kazı makinaları gibi birçok alanda kullanım imkânı bulunmaktadır. Bunlara karşın, paralel mekanizmaların çalışma uzayları seri mekanizmalara kıyasla dardır, kısıtlı yönelim aralığına sahiptirler ve ileri kinematik hesabında mekanizmanın paralelliğinden dolayı zorluklarla karşılaşılmaktadır. Stewart Platform mekanizması temel olarak kendi içinde seri 6 adet lineer aktüatör ve biri sabit diğeri hareketli olmak üzere iki platformdan oluşmaktadır. Hareketli ve sabit platform 6 noktasından aktüatörler ile birbirine bağlanmıştır. Lineer aktüatörler aynı zamanda uzuv işlevi görmekte olduğu bu yapıda, aktüatörler bir taraflarından sabit diğer taraflarından ise hareketli platforma küresel mafsallarla bağlanmıştır. Bu çalışmada deneysel bir 6 aktüatörlü hexapod CNC sistemi tasarımı, imali ve kontrolü gerçekleştirilmiştir. Robotun mekanik tasarımı, kinematiği, analizi ve benzetimi bilgisayar ortamında Catia V5 CAD programında yapılmıştır. Sistemin statik analizi ise Ansys Workbench programında yapılmıştır. Sistemin ileri ve ters kinematik formüllerinin matematiksel ifadeleri çıkarılmıştır. Bu matematiksel ifadeler, Delphi ve Python dilleri ile modellenerek bilgisayar tabanlı kontrol yazılımı geliştirilmiştir. Bu yazılım sayesinde, geliştirilen mekanizma bilgisayar marifetiyle kontrol edilmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, sanayide yaygın olarak CNC makinelerin kontrolünde kullanılan ISO G kodlarının, geliştirilen yazılım vasıtası ile yorumlanıp makinenin kontrolü sağlanmıştır. Elde edilen veriler doğrultusunda çok eksenli robotların çalışma hacmini daha iyi tanımlayabilecek "fındık" noktası tanımı geliştirilmiş, tasarım iyileştirmelerinin ortaya çıkması sağlanmış, matematik altyapının fiziksel yapıyla eşzamanlı çalışmasının doğrulukları araştırılmıştır.
Bir fotovoltaik güneş enerji santralinin tekno-ekonomik analizi; Kütahya - Simav Örneği
BİR FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SANTRALİNİN TEKNO-EKONOMİK ANALİZİ; KÜTAHYA – SİMAV ÖRNEĞİ Muhammed Said GÜNDÜZ Makine Mühendisliği, Yüksek Lisans Tezi, 2019 Tez Danışmanı: Prof. Dr. Mustafa Arif ÖZGÜR ÖZET Tüm dünyada ve ülkemizde fosil kaynaklara dayalı elektrik üretiminin yanı sıra son yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarına olan talep hızla artış göstermektedir. Fosil kaynakların sınırlı olduğu dünyamızda ve ülkemizde yenilebilir enerjiye olan talebin artış göstermesi kaçınılmaz hale gelmektedir. Özellikle güneş enerjisi açısından değerlendirildiğinde ülkemizin potansiyeli oldukça yüksektir. Ülkemizin konumu ve enerjiye olan ihtiyaç göz önüne alındığında güneş enerjisinden elektrik üretimi Türkiye için önemli seçeneklerden birisidir. Bu çalışmada; ülkemizdeki enerji üretim yöntemleri ve bu yöntemlerin toplam üretimdeki payları incelenmiştir. Ayrıca güneş enerjisinin ülkemizdeki yeri, payı ve potansiyeli değerlendirilmiş olup örnek bir güneş enerji santrali kurulumu için yapılması gereken işlemler anlatılmış ve bu santral için tekno-ekonomik analiz yapılmıştır. Çalışmada; PvSyst v6.6.8 Demo yazılımı ile belirlenen bölgede üretime geçmiş bir güneş enerji santralinin üretim verileri karşılaştırılmıştır. Yapılan hesaplamalar neticesinde PvSyst v6.6.8 Demo yazılımından elde edilen veriler ile gerçek üretim verileri karşılaştırıldığında %10.58 oranında bir fark elde edilmiş olup diğer bir deyişle üçüncü parti yazılımlar ile bir güneş enerji santralinin yaklaşık 25 yıllık analizi %89,42 lik bir doğruluk ile hesaplanabilmektedir. Bu oran diğer yenilenebilir enerji çeşitlerine göre güneş enerjisinin teorik hesaplamalarının gerçeğe en yakın oranda belirlenebildiğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik, Güneş Enerjisi, Kütahya, PvSyst Analiz, Simav, Yenilenebilir Enerji.
Endüstriyel bir üretim hattı için optimal bakım stratejisinin ve periyodunun belirlenmesi
Üretim yapan firmalarının performansı ve rekabet gücü, işletmelerindeki üretim sistemine ve bu sistemlerdeki makine ve ekipmanların beklenen fonksiyonlarının sürdürülebilirliğine, üretkenliğine, güvenirliliğine ve korunmasına bağlıdır. Bunların sürdürülebilir güvenli üretim performansını; bakım faaliyetleri, uygun bakım yöntemleri ve bakım stratejileri sağlar. Bakım yöntemleri genel olarak planlı ve plansız olmak üzere ikiye ayrılır. Planlı bakımın bir kolu da periyodik bakımdır. İşletmeler, düşük bakım maliyeti ve ekipmanların kullanılabilirliğini olumlu etkilenmesi gibi önemli avantajlar nedeniyle periyodik bakımlarını en uygun sürede gerçekleştirmeye çalışırlar. En uygun periyodik bakımın belirlenmesi için uygulanabilecek yöntemlerden bir tanesi de veri analiz yöntemidir. Veri analizi yöntemi ile makinelerin çalışma ömürleri boyunca ne kadar sıklıkla arıza yapabileceği ve bu arıza sayısını temel alarak ne kadar sıklıkla periyodik bakım yapılması gerektiği belirlenebilir. Bu çalışmada; bakımın önemi, işletmelerdeki bakım maliyetini etkileyen unsurlar ve bu maliyetlerin azaltılması için ne tür bir bakım yönetimi uygulanabileceği açıklanmıştır. Cam üretim sektöründe faaliyet gösteren bir işletmenin üretim hattında en uygun bakım periyodunu belirlenmesi için matematiksel model yardımıyla veri analizi yapılmıştır. Veri analiz modelinde iki kriterli matematiksel model belirlenmiş olup, bunlar; bakım maliyeti ve kullanılabilirliktir. Matematiksel modelden çıkan sonuçlar ile işletmenin uyguladığı bakım yöntemi kıyaslandığında maliyetlerin %53 azaldığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Planlı Bakım, Veri Analizi, Optimizasyon, Bakım Maliyeti, Kullanılabilirlik.
3D CAD yazılımları kullanarak üç boyutlu tarama verisi ile tersine mühendislik uygulaması
Tersine mühendislik, bir sistemin ya da objenin; tasarımının ve çalışma mekanizmasının, analiz edilmesidir. Tersine mühendislik işlemlerinde ilk olarak belirlenen nesnenin taraması optik ya da lazer tarama cihazlarıyla yapılır. Taramayla elde edilen veriler nokta bulutu ya da STL (Standard Triangle Language) formatında bilgisayar ortamına aktarılır, bu verilerden yola çıkılarak taranan nesnenin katı modeli oluşturulur. Programda oluşturulan katı modelden prototip veya nihai ürün üretilir. Klasik imalat yöntemlerinde, modelin üç boyutlu tasarımı bilgisayar destekli tasarım programlarında yapılır ardından bilgisayar destekli üretim metotlarından uygun olan seçilerek üretilir. Tersine mühendislikte ise üretimi yapılmış modelden başlanarak klasik imalatın tersi yönünde işlemler ilerletilir. Tersine mühendislik işlemleri genellikle tersine mühendislik için özel hazırlanan programlar ile yapılmaktadır. Günümüzde endüstride tasarım için yaygın kullanılan CAD programları ile de tersine mühendislik işlemleri yapılabilir hale gelmiştir. Ancak endüstride bu CAD programlarının tersine mühendislik için de kullanılabildiği pek fazla bilinmemektedir. Bu çalışmada amaç, endüstride tasarım için yaygın kullanılan CAD programlarının tersine mühendislik işlemleri için de kullanabileceğini göstermektir. Tek programla hem tasarım hem de tersine mühendislik işlemlerini yapmak tasarımcıya, aynı ara yüzü kullandığından, hız kazandırır ve firmalar tarafından tersine mühendislik işlemleri için özel olarak satın alınan ikinci programın maliyeti ortadan kalkar. Bu çalışmada tersine mühendislik işlemleri, endüstride tasarım için yaygın kullanılan CAD programlarından SOLIDWORKS programında yapılmıştır. Çalışma kapsamında, ilk olarak çeşitli firmalardan alınan örnek parçalar taranmıştır. Daha sonra taranan parçalar nokta bulutu ya da STL formatında CAD programına aktarılıp programın tersine mühendislikle ilgili modüllerinde düzenlenerek ilgili parçaların CAD dataları elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD), 3 boyutlu optik tarama, STL (Standard Triangle Language), Tersine Mühendislik
Seramik karolarda ısıl konfor ve enerji analizi
Seramik karolar yapılarda kaplama elemanı olarak sıkça kullanılmaktadır. Üstün özelliklerine rağmen seramik karoya dokunulduğunda soğuk bir yüzey olarak hissedilir. Bu tez çalışmasında seramik karoların ısıl dokunma konforu incelenmiştir. Bu amaçla dokunma sırasında gerçekleşen ısı geçişi için enerji çözümlemesi yapılmıştır. Bu çözümleme ile dokunma sırasında oluşan yüzey sıcaklığı hesaplanmıştır. Yüzey sıcaklığı hesaplanırken ısıl atalet olgusunun nasıl katkı sağladığı açıklanmıştır. Dokunma konforunun incelenmesi için insan vücudunun sıcaklıkla olan etkileşimi araştırılmıştır. İnsan derisinin yapısı ve sıcaklığı hissetme mekanizması gösterilmiştir. Isıl konforun temel şartları incelenmiş ve insan vücudu için kritik sıcaklıklar gösterilmiştir. Seramik karonun ısıl dokunma konforunun artırılması için bir ionomer malzeme ile kaplanabileceği değerlendirilmiştir. Buna göre 9 mm kalınlığındaki seramik karo 0,25 mm kalınlığındaki Surlyn® 1706 malzeme ile kaplanmıştır. Böylece seramik karonun ısıl ataleti % 4 oranında azaltılmıştır. Kaplanmış seramik karoya dokunulması sırasında oluşan yüzey sıcaklığı hesaplanmış, böylece ısıl konforunun ne kadar arttığı incelenmiştir. Böylece insanların günlük hayatta sıkça dokunduğu bu yapı elemanının ısıl konforu değerlendirilmiştir. Bununla beraber seramik karo dışında kullanılan diğer yapı elemanlarının ısıl dokunma konforunun hesaplanması için temel bir çalışma ortaya konulmuştur.
Otomobil egzoz sistemlerinde termoelektrik jeneratörlü (TEJ) atık ısı geri kazanım sisteminin irdelenmesi
Bu yapılan çalışmada yüksüz halde (herhangi bir güç aktarımı olmadan) çalıştırılan dizel bir motorun farklı motor devirlerinde (2000 d/d, 2500 d/d, 3000 d/d, 3500 d/d) motor tarafından egzozdan atık ısı olarak atılan yanmış gazların elektrik enerjisi üretme potansiyeli araştırılmıştır. Elde edilebilecek olan enerjinin çevre için faydalı ve ekstra güç sağlamasından dolayı öne mli bir potansiyeli olduğu anlaşılmaktadır. Burada gerekli deneyler yapılarak elde edilen sonuçlar ile matematiksel hesaplamalar sonucunda elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak, elde edilen enerjinin gerilim ve akıma bağlı olarak araç bataryasını şarj edebilme potansiyeli araştırılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen verilere göre 3500 d/d' da 4 adet termoelektrik jeneratör kullanılarak maksimum 3,56 V gerilim ve 0,39 A akım elde edilmiş olup 12V 40Ah' lik bir bataryayı şarj etmek için 72 adet termoelektrik modül kullanılması gerektiği ortaya çıkmıştır. Deneysel sonuçlar ile matematiksel sonuçlar kıyaslandığında çıkış voltajı-yük direnci grafiklerinde %5 akım-yük direnci grafiklerinde %7,69 bağıl hata elde edilmiştir.
Two-phase flow and Drift-Flux models for rainy weather conditions
The energy from wind turbines is an essential source of clean energy, and depending on clean energy has increased recently due to climate changes. Therefore, it's necessary to study the factors that affect wind turbines' efficiency while focusing on weathers changes. In this study, the effect of parameters on the efficiency of wind turbines such as (humidity, volumetric flux, drift-flux, void fraction, relative velocity, or drift velocity) has been investigated by utilizing a drift-flux model in a two-phase flow (water and air) and considering that there is a relative velocity between air and water which are known as drift velocity, also, taking into account volumetric fraction. Besides, the hourly weather data has been obtained from the Directorate General of Meteorology in Turkey for Mersin province for the year 2017
Şebekeden bağımsız, güneş ve rüzgar kaynaklı, batarya ve hidrojen depolamalı hibrit enerji sistemlerinin dinamik modellemesi, enerji, ekserji ve seviyelendirilmiş maliyet analizi
Hibrit enerji sistemleri, birden fazla enerji kaynağı ile çalışan enerji sistemlerinden oluşur. Enerji güvenliği ve maliyet, bu sistemlerde dikkate alınması gereken iki önemli unsurdur. Bu doktora tezinde, şebekeden bağımsız, enerji depolamalı hibrit enerji sistemleri, gerçek iklim verileri kullanılarak, geçici rejimde, dinamik olarak modellenmiştir. Elektrik üretiminde rüzgar türbini, dizel jeneratör, fotovoltaik paneller, yakıt hücresi gibi farklı enerji üretim sistemleri çeşitli kombinasyonlar oluşturularak, hibrit olarak modellenmiştir. Ayrıca hidrojen depolama ve batarya gibi farklı enerji depolama alternatifleri de incelenmiştir. Modellenen enerji sistemlerinin yıllık sera gazı salınımları ve seviyelendirilmiş enerji maliyetleri hesaplanmış, en iyi sistem konfigürasyonlarına bu değerler dikkate alınarak karar verilmiştir. Her bir sistem bileşeninin enerji ve ekserji verimleri incelenmiştir. Vaka analizi için seçilen şehirlerden Konya ve İstanbul için rüzgar türbini-FV panel dizisi-yakıt hücresi-elektrolizör ve dizel jeneratör, Trabzon ve Muğla için ise yalnızca FV panel dizisi-yakıt hücresi-elektrolizör ve dizel jeneratörden oluşan hibrit enerji sistemi önerilmiştir. Çalışmanın sonuçları, hibrit enerji sistemlerinin kullanılmasının enerji güvenilirliğini artırdığını ve böylelikle düşük enerji depolama kapasitelerinde bile sistemin yükü minimum atıl enerjiyle, güvenle karşılayabildiğini göstermiştir. Çalışmada ayrıca hidrojen depolama ve batarya depolama alternatifleri, teknik ve ekonomik açıdan karşılaştırılmıştır. Hidrojenin, yüksek kütlesel enerji yoğunluğundan kaynaklı olarak, üretilen enerjiyi daha uzun süreli depolayabildiği ve bu sebeple hidrojen depolamalı sistemlerin yıllık dizel yakıt tüketimleri ve yıllık atıl enerji miktarlarının, batarya depolamalı sistemlere göre daha az olduğu görülmüştür. Küresel enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Yapılan bu çalışma ile hibrit enerji sistemlerinin yüksek verimleri ve düşük yakıt tüketimleri ile hem çevresel hem de ekonomik anlamda önemli faydalar sağlayabileceği vurgulanmıştır.
Klimatik kontrollü treyler içerisindeki hava akışının optimizasyonu
Klimatik kontrollü treyler dondurulmuş ürünlerin taşınmasında sıklıkla kullanılan kara yolu taşıtlarıdır. Genel itibariyle klimatik kontrollü bir treyler taşıyıcı şasi, izolasyonlu kabin ve soğutucu üniteden oluşur. Ürünlerin taşınması sırasında kabin içerisinde yetersiz veya aşırı dereceli bir soğutma yapılması durumunda taşınan ürünlerin kaliteleri ciddi oranda etkilenmektedir. Soğutma performansını etkileyen en önemli faktörler ise hava kanalları ve yükleme koşullarıdır. Bu çalışma kapsamında, treyler içerisindeki hava akışını iyileştirmek amacıyla iki farklı hava kanalı tasarımı yapılmış ve hava kanallarının içi boş kabindeki soğutma performansları hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ile karşılaştırılmıştır. Daha sonra kabin içerisine belirli bir seviyeye kadar yük doldurulmuş ve hava kanalının içi dolu kabindeki performansı standart araç ile karşılaştırılmıştır. Yapılan hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi sonuçlarının karşılaştırılması amacıyla gerçek araç testleri yapılmıştır. Test ve analizler kabin içi sıcaklık +30°C'den -20°C'ye inene kadar devam ettirilmiş ve geçen süreler karşılaştırılmıştır. Çalışma sonunda hava kanallarının kabin içi sıcaklığın homojen şekilde dağılmasına fayda sağladığı ve ortalama sıcaklığın -20 °C'ye düşme süresini ciddi oranda iyileştirdiği görülmüştür.
Alternatif renklerde reflektör içeren otomotiv aydınlatma ürünlerinin farklı alaşımlar kullanılarak PVD kaplama metodu ile aydınlatma regülasyonlarına uygun (ECE) olarak üretilmesi
Otomotiv dış aydınlatma ürünlerini oluşturan alt parçalar estetik görünüm ve yansıtıcılık ihtiyacı gereği PVD yöntemiyle alüminyum ile kaplanmaktadır. PVD kaplama işlemi, sıvı veya katı fazdan atomların veya moleküllerin düşük basınç altında buharlaşması ve buharın substrat üzerinde yoğunlaşmasıdır (Mattox, 1998). Bu çalışmada farklı bakır alaşımlar kullanılarak otomotiv aydınlatma alt parçalarında (reflektör ve bezel vb.) rose-gold renklerin elde edilmesi hedeflenmiştir. PVD kaplama metodu ile bilinen yöntemlerin dışına çıkılarak ilk kez seri şartlarda optik gereksinimler korunarak polimer malzemeye alaşım kaplama yapılmıştır. Yapılan ilk denemeler sonucunda alaşımı oluşturan farklı elementler farklı evaporasyon profilleri göstermiş ve parçalar üzerinde homojenite elde edilemediği gözlemlenmiştir. Uygun homojen film kalınlığının elde edilmesi ve evaporasyon profilinin iyileştirilmesi için CFD simülasyonları ile analizler yürütülmüş ve deneysel uygulamalar ile sonuçlar doğrulanmıştır. Farklı alaşımlar ile kaplanan parçalar ile toplanmış bitmiş ürünlere fotometri ölçümleri yapılarak optik değerler ve renk tonu değerlerinin ECE ve SAE regülasyonuna uygunluğu doğrulanmıştır.
A novel parametric performance analysis of hybrid refrigeration cycles with mechanical and adsorption compression
One of the important technologies that suffer from environmental issues and huge energy consumption is the use of vapor compression cooling cycle (VCC). Therefore, new technologies that use new energy sources should be considered in the cooling industries. One of these new technologies is the adsorption cooling cycle (ACC) which is regarded as one of the most promising methods to overcome the disadvantages of using the VCC systems regardless of ACC low-performance values. Many improvements and progress have recently been applied to increase the effectiveness of the adsorption cooling system. In this study, the (VCC) is combined with the (ACC) to form one cooling system. The difference between the two cooling systems is the compression type. The VCC system uses mechanical compression, while the ACC system utilizes thermal compression. A mathematical code was written and validated to investigate the combined cooling system performance at different operating conditions as the primary goal of this study. In the first part of this study, the performance and energy saving of the proposed combined cooling system were investigated considering the exergy concept using different refrigerants in the VCC unit and silica gel/water pair in the ACC unit. The main goal was to reveal the best refrigerant that provides the highest performance and energy-saving and investigate the relationship between the adsorbent mass and the adsorption cycle time at different VCC evaporator temperatures. In the second part, the coefficient of performance (COP) and the specific cooling power (SCP) of the ACC system were investigated using four different adsorbents at several ACC evaporator and heating temperatures. In the third part, the performance of two different (ACC-VCC) combined cooling system configurations (series and parallel) were evaluated utilizing three different adsorbents in the ACC unit at different ACC evaporator temperatures considering several ambient temperatures and the adsorption cycle durations.
Titreşime dayalı hareket eden çok bacaklı robotik ilerleme mekanizmasının deneysel incelenmesi
Bu çalışmada ilerleme için, ince kıl şeklinde ayakları olan PLA malzemesinden içi boş olarak üretilmiş olan robotun doğal titreşim davranışını kullanan, mikro canlıların suda ve karadaki ilerlemesine benzer bir hareket mekanizması tanıtılmaktadır. Konsol kiriş şeklinde modellenebilen ayaklı robot, güneş paneli yardımıyla mikro titreşim motorunu harekete geçirerek titreşim ile ortaya çıkan yüzme hareketi, analitik hesaplamalar ve deneyler yardımıyla doğrulanmıştır. Basit bir mikro titreşim motoru yardımıyla doğal frekansta titreşime zorlanan kıl şeklinde ayakları olan bir mikro amfibik robot, sıvı içerisinde dalgalanan bir kanat gibi itici bir kuvvet oluşturmakta ve bu yolla kirişin yönelimine bağlı olarak belirlenen yönlerde sıvı içerisinde ilerleme hareketi sağlanmaktadır. Aynı şekilde titreşim ile elastik uzuvlar bir arada kullanılarak karada ilerleme hareketi göstermektedir. Bu sayede yenilikçi ve düşük enerji tüketim değerine sahip bir ilerleme mekanizmasının geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Kirişin doğal frekansına ve ilerleme performansına etki eden kiriş boyu ve açısı gibi tasarım değişkenlerinin etkileri farklı test prototipleri üzerinde deneysel olarak incelenmiştir. Robotun farklı yönlerde ilerlemesi ve kendi ekseni etrafındaki dönme hareketi güneş paneli üzerine bağlı bunan titreşim motoru ile sağlanabilmektedir. Deneysel sonuçlar, önerilen yaklaşımın ve tasarımın uygulanabilirliğini göstermiştir. Çalışmada tanıtılan ilerleme mekanizması, yön kontrolü ve düşük enerji tüketim özellikleri ile mikro amfibik robotik uygulamalarında kullanım potansiyeline sahiptir.
Talaşlı imalatta dik kesme modelinin sonlu elemanlar metoduyla analizi
Bu çalışmada dik kesme işlemi incelenmiştir. Dik kesme işleminde kesme hızı, ilerleme miktarı ve talaş derinliği gibi kesme parametrelerinin kesme kuvveti üzerindeki etkisini deneysel olarak incelemek ve deneylerden elde edilen kesme kuvveti değerlerinin kesici takımda oluşturduğu Von-mises gerilmeleri ile toplam deformasyonu sonlu elemanlar metoduyla analiz etmek amaçlanmıştır. TiALN kaplamalı sert karbür kesici takım kullanılarak AISI 140 malzemeden üretilmiş iş parçasını, kesme işlemi gerçekleştirilmiştir. Kesme deneyleri sırasında talaş derinliği 1 mm'de sabit tutularak; kesme hızı 100 mm/dk, 150 mm/dk, 200 mm/dk ve ilerleme miktarı 0,1 mm/dev., 0,2 mm/dev., 0,3 mm/dev., 0,4 mm/dev., ve 0,5 mm/dev., olacak şekilde değiştirilmiştir. Kesme anında yatay eksende oluşan kesme kuvvetini ölçmek için Kistler 9333-A kuvvet sensörü kullanılmıştır. Ölçülen kuvvet değerleri Kistler-5877B0 yükselteç, veri okuma kartı ve VNC programı kullanılarak bilgisayara Newton olarak aktarılmıştır. Elde edilen kesme kuvveti değerlerinin kesme parametrelerine bağlı olarak değişimi grafikler yardımıyla analiz edilmiştir. Deneylerden elde edilen kesme kuvveti değerleri ANSYS yazılımı ile takımın üzerine etki ettirilerek, takım ucunda oluşan toplam deformasyon ve Von-mises gerilmeleri analiz edilmiştir. Elde edilen veriler sonucunda kesme kuvvetinin toplam deformasyon ve Von-mises gerilmesine etkisi açıklanmıştır. ilave olarak kesme hızı ve ilerleme miktarının da kesici takımda oluşan toplam deformasyon ve Von-mises gerilmesine etkileri analiz edilmiştir.
Konsol kirişin burulma ile eğilme altında mekanik davranışının incelenmesi
Mekanik analiz çalışmaları, tasarlanan parçaların mekanik özelliklerinin daha iyi anlaşılmasını sağlayarak, ilgili parçaların verimliliklerinin artmasını sağlamaktadır. Mekaniğin en önemli konularından biri ise bileşik gerilme altındaki parçaların mekanik davranışlarının anlaşılması ve incelenmesidir. Bileşik gerilmelerin incelenmesi için süperpozisyon yöntemi tercih edilmektedir; fakat süperpozisyon yöntemi bileşik gerilmelerin birbirleri üzerindeki etkilerini göz ardı etmektedir. Bu etkilerin daha iyi anlaşılması için bu çalışmada burulma ile eğilme etkisi altındaki dikdörtgen bir kesitin mekanik davranışı incelenerek, analitik çözüm için temel denklemler oluşturulmuştur. Bileşik gerilmenin birbiri üzerindeki etkilerinin gösterimi için sertlik mekanik özelliği seçilmiştir. Sertlik değeri üzerinde çalışma yapmak için basitleştirilmiş bir eyleyici modeli kullanılmıştır. Bu model, kirişleri tutan bir diskten, kirişlerden ve moment kolundan oluşmaktadır. Eyleyicinin içerisinde bulunan dört konsol kirişin uzunluklarının ve konumlarının değişmesinin sertlik üzerindeki etkilerinin analitik, deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizleri yapılmıştır. Farklı analiz yöntemleri kullanılarak sonuçların tutarlılıklarının karşılaştırılması ve ileriki çalışmalara rehberlik etmesi amaçlanmıştır. Farklı uzunluk değerlerine sahip kirişler üzerinde analizler yapılmıştır. Ayrıca kirişlerin merkeze olan değişik uzaklıkları için sertlik değerleri hesaplanmıştır. Yapılan analizlere göre kirişlerin uzunluklarının artmasıyla sertlik değerinin düştüğü ortaya konulmuştur. Sonuçlara göre kirişlerin konumlarının merkez noktadan uzaklaşması ile sertlik değerlerinin arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Analitik yöntemin, özellikle kısa uzunluklardaki kirişlerin analizlerinde, deneysel sonuçlardan farklı sonuçlar verdiği görülmüştür. Euler-Bernoulli kiriş teorisinin uzun ince kirişlerde daha doğru sonuçlar verdiği fark edilmiştir. Kirişlerin burulma sertliğinin, kirişlerin konumundan etkilenmediği ortaya konulmuştur.
Finite element modelling of hybrid stabilization systems for the bilevel disc degeneration of human lumbar spine
Fusion is a very common treatment for spinal disorders associated with Intervertebral Disc (IVD) degeneration. Dynamic implantation systems have become the preferable solution for Degenerative Disc Disease (DDD) to eliminate the negative effects of fusion prosedure. In this thesis, different commercial Hybrid Stabilization Systems (HSSs) and a new designed HSS named as Mobile-PEEK were analysed and compared to each other for the treatment of bilevel DDD. Finite Element (FE) model of L1-S1 lumbar spine was used in the analyses and Range of Motion (ROM), Intradiscal Pressure (IDP) and von Mises Stress (VMS) in case of intact and implanted spine were calculated as there is no comparison in the literature about the efficiency of these systems. Additionaly, some new combinations of Artifical Disc Replacement (ADR) systems and the dynamic portion of HSSs were analysed to suggest optional treatments of bilevel disc degenerations. Finite Element Analysis (FEA) of the HSSs showed that such systems could be effective for providing some of the natural lumbar spine motion, while reducing the probability for increasing adjacent segment degeneration. Results revealed that the hybrid combination of B-DYN, with a less flexible dynamic portion, and artificial disc showed more mobility than the conventional B-DYN hybrid structure. Additionally, B-DYN+ADR showed no indications for adjacent segment disease and no implant failure. Similarly, Mobile-PEEK may provide valuable indications for future device developments, as it was found to have desirable elastic movement and also low pressure at adjacent segment.
Araç kayar kapı kızağının gerdirerek şekillendirme prosesiyle üretiminin sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak doğrulanması
Günümüzde gelişen teknolojiyle beraber sanal ortamda ürünlerin ve proses tasarımlarının yeterliliğini tespit etmek mümkündür. Bu çalışmada bir araç kayar kapısı elemanı olan kızağın gerdirerek şekillendirme prosesiyle üretiminin sonlu elemanlar metodu kullanarak modellenmesi ve sonuçların fiziksel parça ile doğrulanması üzerine çalışılmıştır. Çalışmanın amacı henüz fiziksel parça üretim aşamasına gelmeden oluşabilecek problemlerin saptanabilmesine yönelik yöntem geliştirilmesidir. Çalışma bir paket sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak gerdirerek şekillendirme işlemiyle kızak üretimi için sonlu elemanlar modeli oluşturulması, simülasyon için girdi verilerin elde edilmesi ve simülasyon sonuçlarının doğrulanması için yöntem geliştirilmesi basamaklarını içermektedir.
The effects of hard turning and deep rolling process on surface integrity and fatigue life of deep groove ball bearings
It is well known that the raceways of ball bearings are often damaged due to the harsh operating conditions. The fatigue life of the bearings is directly related to the surface and sub-surface characteristics of their raceways. Currently, surface integrity of an inner ring raceway is ensured by grinding process in conventional bearing production. In this study, the effects of hard turning and deep rolling processes on surface integrity and fatigue life of inner ring raceway of deep groove ball bearings were investigated. The inner rings of the 6208-type deep groove ball bearings were employed as workparts during the tests. This study consists of two important steps. In the first step, the effects of cutting conditions and tool geometry on cutting forces, surface integrity, noise level of bearings were studied in hard turning of the inner ring raceways (62 HRC). In the second step, the performances of grinding (GR), hard turning (HT) and hard turning+deep rolling (DR) processes applied to raceways of inner rings are compared to each other in terms of surface integrity, noise level and fatigue life. Experimental results in the first step showed that the passive force was significantly affected by the effective rake angle and the magnitude of contact area at the toolworkpiece interface. Another finding of the study also is that minimal surface roughness, roundness error, compressive stresses substantially affecting the fatigue life of bearings are achieved by V-35 insert. Therefore, the bearings with inner rings hard turned by V-35 insert were employed for evaluations in the second step. A remarkable point in second step is that although DR process under excessive pressures produces higher compressive residual stresses in the deeper layers of the work surface, DR bearings have a lower fatigue life than HT and GR bearings. HT bearings present longer fatigue life due to their inner ring raceways having high compressive stresses, low roundness error and surface roughness. Keywords: AISI 52100, hard turning, bearing, residual stresses, fatigue life, deep rolling
Design, prototype manufacturing and performance tests of mobile scale system for small bale machines
ABSTRACT DESIGN, PROTOTYPE MANUFACTURING AND PERFORMANCE TESTS OF MOBILE SCALE SYSTEM FOR SMALL BALE MACHINES ÖZKAN, Burak M.Sc. in Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Sedat BAYSEÇ July 2023 48 pages In this study, mobile weighing system design, prototype manufacturing and performance tests, which can be integrated into small straw balers that ensure regular packaging of wheat straw, especially after harvesting wheat-like agricultural products, were investigated. The mobile weighing system basically has load cells, a weight indicator and a steel construction suitable for the size of small straw bales. Thanks to the instant weighing information that the operator can see on the weight indicator, it is aimed that the products coming out of the small straw baler have similar weights as standard, that the efficiency of the small straw baler is prevented by preventing excessive loads, and that time and financial losses are kept under control at the lowest level. While analyzing the design and steel construction, the small straw balers that are actively used in our country were examined and a design suitable for most of them was realized. Performance tests in the field were examined with prototype manufacturing and related tests were recorded. It has been ensured that the steel construction is as light as possible but has a strong resistance to vibrations and vibrations. 25 weighing tests were carried out. Optimization was made according to the results obtained. Key Words: Small bale machines, Baler, Wheat straw, Mobile weighing system, Loadcell, Weighing indicator.
Vibration analysis of nanobeam in thermal environment
Nanostructures are used widely in nanotechnology and nanodevice in recent years and this thesis paper presents the implementation of perturbation method for the vibration analysis of simple and fixed supported Euler-Bernoulli nanobeams resting on Winkler-Pasternak and nonlinear foundation in thermal environment. Considering the thermal loading, the equations of motion of the Euler-Bernoulli nanobeam are obtained using modified couple stress theory and nonlocal elasticity theory. The effect of thermal loadings on the free vibration of the Euler-Bernoulli nanobeam is presented. Hamilton's principle is employed for obtaining differential equation of motion of nanobeam in cooperation with suitable boundary conditions. An approximate solution of the presented system is developed considering the method of multiple scale, which is one of the perturbation techniques. The effects of temperature, Winkler and Pasternak parameters, nonlinear foundation parameter as well as effects of the simple-simple and clamped-clamped boundary conditions on the vibrations, are determined and presented numerically and graphically.
Evaluation of process parameters of multipoint sheet metal forming
Sheet metal forming is a method that is frequently used to produce 3D parts in several industries, such as automotive and aviation. One of the most popular sheet metal forming techniques is stamping. However, traditional forming methods created for mass production are inflexible and expensive. For this reason, it makes them economically unsuitable for small-batch and prototype production. Flexible forming techniques, such as multi-point forming (MPF), which have recently been developed, are more suitable for small-batch and prototype manufacturing. Traditional solid stamping equipment could be replaced by a set of discrete dies containing pin boxes. The damage factor, effective stress distribution, and required forming loads of aluminium 1100 parts with a thickness of 0.5 mm were examined in this study using relative fixation and active punch adjustment methods. Finite element simulations were carried out using 10 mm, 12 mm, and 14 mm diameter pins for V-shaped (F1), wavy-shaped (F2), and 3D free-form surface (F3) components. Furthermore, experiments of relative fixation for the 12 mm diameter pin were performed, and the simulations were compared with the forming loads and the thinning contact points of the pin and formed sheet metal sections. In conclusion, it was discovered that the MPF process is significantly affected by pin diameter. Higher stresses and sheet metal tearing were caused by larger diameter pins. Also, it was seen that the active punch adjustment method is better than the relative fixation method for all shapes.
Performance analysis of an Organic Rankine Cycle depending on heat exchanger components optimization
This study focuses on optimizing and analyzing the performance of an Organic Rankine Cycle (ORC) which includes four heat exchanger units: a preheater, evaporator, superheater, and condenser. The preheater, evaporator, and superheater are finned tube heat exchanger types, selected for their superior performance in light of the low heat transfer coefficient of air. On the other hand, the condenser is a horizontal shell and tube type, chosen for its simple structure and high efficiency. The study aims to develop a comprehensive design and optimization methodology for each heat transfer component to achieve the perfect design with the minimum surface area while keeping the pressure drop below 0.2 bar, as there is a trade-off between these parameters. Firstly, thermodynamic calculations based on ideal cases (neglecting pressure drop across the heat exchangers) were carried out for six different fluids: R245fa, R123, R600, R236fa, R142b, and R600a. These fluids were selected for their preferable properties and all calculations were performed under the same working conditions for all selected refrigerants. Based on the information collected from these calculations, 1244 distinct designs for all heating units were reached. An optimum design was selected for each heat exchanger component by applying step-by-step design and optimization methods, balancing between minimal surface area and low pressure drop. Finally, performance analysis of the ORC based on these designs was performed to test how these designs affect the overall performance of the ORC. The study aimed to conform with the expected results of low equipment cost and high ORC performance compared to the ideal case, which was found to be more than 98% for all selected fluids.
Waste potential and recycling of photovoltaic panels at the end of their economic life, a case study on recycling with the global situation
With the increasing use of photovoltaic (PV) panels, there is a growing concern about the waste they produce at the end of their life. In parallel with the production rates of PV panels, which have an average lifespan of 25-30 years, the potential increase in PV waste in the recent years is also a cause for concern. Projections indicate, global PV waste could reach 60-78 Mt by 2050. Meeting this challenge requires expertise in PV panel structures and waste management strategies. This study aims to make a comprehensive assessment of PV panel waste and the critical role of recycling in reducing environmental impacts, with pros/cons. Waste projections for PV panels on a global scale and specifically in Turkiye are thoroughly analyzed, providing critical insights into the future challenges and opportunities in handling PV waste. Therefore, a detailed case study focusing on the Karapinar Solar Power Plant is conducted in this study, projecting the waste generation and management aspects until 2050. As a result, it has been calculated that 15,662 x 10⁶ kg-CO₂ emissions in 2040 and 53,303 x 10⁶ kg-CO₂ emissions in 2050 will be prevented through recycling.
Investigation of thermal performance of a ground coupled carbonated soft drink cooling system with an underground thermal energy storage tank
This study investigates the thermal performance of a ground coupled carbonated soft drink cooling system with an underground thermal energy storage tank. The system is composed of three main components: a chiller unit, a thermal energy storage (TES) tank, and a syrup room to be cooled. An analytical model was developed to determine the thermal performance parameters of the system using Duhamel's superposition and dimensionless variables to solve the transient heat transfer problem around the TES tank. The analytical model includes energy expressions for the main components as well as a solution to the heat transfer problem surrounding the TES tank. The hourly temperature variation of water in the TES tank and other performance parameters, such as Coefficient of Performance (COP), are calculated. To do this, a simulation model was developed using MATLAB software. The study investigated the effect of various system parameters such as the size of the underground thermal energy storage tank, soil type, and Carnot factor on the thermal performance of the system. The findings reveal that granite is the most efficient type of soil for the cooling process and that COP increases with increasing Carnot Factor and tank size. The results indicate that the ground coupled carbonated soft drink cooling system with an underground thermal energy storage tank is a feasible and energy-efficient solution for providing cooling for carbonated soft drinks. The system has the potential to reduce energy consumption and greenhouse gas emissions associated with traditional cooling systems.
SiC nanopartikül ilaveli asitli çinko kaplama banyolarında yapılan kaplamaların malzemenin korozyon direnci ve mekanik özelliklerine etkisinin araştırılması
Metal kaplama yöntemleri, malzemelere hem mekanik özelliklerin iyileşmesinisağlamak hem de korozyon nedeniyle malzeme kaybının önlemesi amacıylauygulanmaktadır. Parçadan beklenen özellikler ve kullanım yerine göre nikel kaplama,krom kaplama, çinko kaplama, kalay kaplama, bakır kaplama, soy metal kaplama ve Ni-Co, Ni-W vb. alaşım kaplama yöntemlerinden en uygun olanı seçilir.Çinkonun elektrokimyasal özelliği ve ekonomik olması çinko kaplamaların, çeliğinkorozyona karşı korunmasındaki kullanımını yaygınlaştırmıştır.Son yıllarda metallerin aşınma dayanımı, yüksek sıcaklık dayanımı ve korozyon direncigibi özelliklerini geliştirmek için kompozit kaplamalar yapılmaktadır. Kompozitkaplama yöntemlerinden biri olan elektrolitik kompozit kaplama, mikron veya nanoboyutlardaki partiküllerin bir kaplama çözeltisine ilave edilip, partiküllerin katottaalaşım ya da metal matris ile birlikte çöktürülmesi esasına dayanmaktadır.2000'li yıllardan bu yana yapılan elektrolitik kompozit kaplama çalışmalarında,nanopartikül ilaveli nikel kaplama banyolarında yapılan kaplamalar ile malzemeninkorozyon direncinin iyileştiği, çinko kaplama banyosuna TiO2 ve silika nanopartikülilavesinin ise kaplamanın korozyon direncini önemli oranda artırdığı sonucunaulaşılmıştır. Yapılan literatür çalışmalarında endüstride yaygın olarak kullanılan çinko kaplama banyosuna SiC nanopartikül ilavesinin korozyon direncine etkisine ilişkinherhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır.Çalışmada, asitli çinko banyolarına SiC nanopartikül ilavesinin korozyon direncineetkisi araştırılmış ve bu kapsamda elektrolitik kaplama işlemi, proses adımları, banyoiçerikleri açıklanmış ve standart asitli çinko kaplama banyosunda SiC partikülleriilavesiyle kaplanmış numunelerin korozyon direnci ile akım, süre, sıcaklık gibiparametrelerin korozyon direncine etkisi irdelenmiştir. Ayrıca, değişik organiklerinasitli çinko kaplama banyosuna ilavesi ile kaplanmış numunelerin korozyon direncinindeğişimi saptanmaya çalışılmıştır. Kaplamaların korozyon direnci, korozyon direncininbelirlenmesinde yaygın kullanılan tuz püskürtme testi ile gözlenmiştir. Kaplanmışnumunelerin korozyon öncesi ve sonrası makroyapı resimleri çekilmiş, yüzeyyapılarındaki değişiklikler açıklanmaya çalışılmıştır.
Doğrusal matris eşitsizlikleri tabanlı Hsonsuz denetleyici ile yapısal sistemlerin titreşimlerinin aktif kontrolü
Bu Yüksek Lisans Tezinde, depremler tarafından tetiklenen altı serbestlik dereceli bir yapının aktif titreşim kontrolünü ele almaktadır. Aktif titreşim kontrolü probleminin çözümü için arzu edilen zaman ve frekans cevaplarının elde edilmesinde doğrusal matris eşitsizlikleri (DME) tabanlı çıkış-geri beslemeli dinamik H? denetleyici ve durum-geri beslemeli H? denetleyici tasarlanmıştır. El-Centro, Kobe ve Kocaeli depremlerinin zaman alanındaki yer hareketleri modellenen yapıya bozucu girişler olarak uygulanmıştır. Çalışmanın sonunda, kat yerdeğiştirme ve ivmelerinin zaman cevapları; tüm katların tepeden tepeye yerdeğiştirme ve ivmelerinin zaman cevapları; denetleyici kuvvetinin değişimi ve frekans cevapları kontrol edilen ve kontrol edilmeyen durumlar için sunulmuştur ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Tasarlanan iki çeşit kontrolcü yapısının performansı, El-Centro, Kobe ve Kocaeli depremlerinin yer hareketleri kullanılarak çeşitli yüklemeler ve bozucu girişler için gösterilmektedir.
Yürek mekanizmalarında aşınma ve elastohidrodinamik yağlama
Dinamik sistemler için ömür tahmini tasarımcılar açısından teknik ve ekonomik sebeplerden dolayı oldukça önemlidir. Eş çalışan yüzeylerin aşınması da ürün ömrünü etkileyen kritik bir faktördür. Aşınmanın kendisi kesinlikle sıradan bir olay olmasına rağmen aşınma teorisi ve mekanizması sistemin malzeme özelliklerini, çalışma şartlarını (yük, hız, v.s.), değme geometrisini, yüzey pürüzlüğünü ve çevresel faktörleri (yağlama, sıcaklık, v.s.) kapsayan çok kompleks bir olgudur. Ancak bu kadar çok bileşeni bir matematik model üzerinde ele almak mümkün değildir. Literatürde, yürek yüzeyinde sadece yay kuvvetinin sebep olduğu aşınmayı modelleme çalışmaları mevcuttur.Bu çalışmada, yürek mekanizmasını etkileyen yay ve izleyicinin ivmelenmesinden doğan atalet kuvvetleri de göz önüne alınarak bir matematik modelleme çalışması yapılmıştır.Archard'ın aşınma denklemi mevcut duruma adapte edilmiş ve kuru şartlarda aşınma derinliğini kuvvet ve zaman değişkenine bağlı olarak verebilen bir matematik model kurulmuştur. Aynı mevcut şartlar için deneysel çalışmalar PTFE malzemeye sahip yürek profili için yapılmış ve aşınan yürek profilinin farklı açılarındaki aşınma derinliği CMM yardımıyla belirlenmiştir. Deneysel olarak belirlenen sonuçlar matematik modelin ortaya koyduğu teorik verilerle karşılaştırılmış ve modelin güvenilir olduğu görülmüştür.Aynı çalışmalar pirinç malzemeden imal edilen yürek profili için de uygulanmış ve güvenilir bir model olduğu burada da görülmüştür. Daha sonra aynı çalışmanın yağlı şartlarda yapılması durumunda ortaya çıkacak olan elastohidrodinamik yağlama durumuna göre kuvvet bileşenin film kalınlığı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Muhtelif elastohidrodinamik rejimler için elde edilmiş olan film kalınlığı bağıntıları incelenmiş, bu bağıntılardaki sabit kuvvet varsayımı yerine bu çalışmadaki değişken kuvvet göz önüne alınarak film kalınlıkları tahmin edilmeye çalışılmıştır.Bu tez çalışmasındaki yaklaşım bir yüreğin kullanım ömrü boyunca ortaya çıkabilecek aşınma derinliğini önceden tahmin etme özelliğine sahiptir.
Comparison of performance parameters of a building heating system including heat pump and underground energy storage tank assisted with and without solar energy
Underground storage tanks are used to efficiently store thermal energy for domestic and commercial heating systems. This study compares two systems; The first consists of an underground storage tank, a heat pump, and a building to be heated. The second system consists of the same components with adding solar collectors (SC). An analytical model of each system is developed to find the performance parameters of the heating systems. The Coefficient of Performance (COP), the temperature of water in the storage tank, and useful solar energy are part of the main performance parameters. A MATLAB program based on the analytical model is prepared for computing all performance parameters of the heating systems. In the fifth year of operation, the results showed adding the SC led to increasing the temperature of water in the tank by at least 10.2 ℃; it also showed an increase in the value of COP around 1.8. These results were obtained for a tank volume of 400 m3 , a Carnot efficiency of 40%, and a house in Gaziantep.
Alüminyum alaşımlarının sürekli dökümünde kullanılan hidrojen gazı giderme sistemi parametrelerinin optimizasyonu
Alüminyum ve alaşımlarının sürekli dökümü sırasında en çok rastlanan problemlerden biri rutubet ile sıvı metalin reaksiyonu sonucu yüzeyde oksit oluşması ve açığa çıkan hidrojenin sıvı metalde çözülmesi olarak gösterilmiştir. Hidrojenin sıvı metaldeki çözünürlüğü yüksek iken azalan sıcaklık ile çözünürlüğü azalmaktadır. Bu nedenle katılaşma sırasında hidrojenin çözeltiden ayrılarak poroziteyi oluşturduğuna inanılmaktadır. Bu doğrultuda döküm öncesinde sıvı metale gaz giderme işlemi uygulanır ve sıvı metalin çözünmüş hidrojen içeriği azaltılmaya çalışılır. Böylelikle porozitenin de azalması beklenir.Hidrojen, alüminyum ve alüminyum alaşımlarının içerisinde yüksek çözünürlüğü olan tek gazdır. Çözünürlük sıcaklıkla ve basıncın kara kökü ile doğru oranlıdır. Hidrojen sıvı metal içerisine çok çeşitli yollardan girebilir. Çok küçük bir kısmı atmosferde serbest halde bulunan hidrojenden, büyük bir çoğunluğu ise su buharının sıvı metal yüzeyinde parçalanması sonucunda açığa çıkan hidrojenden, sıvı metale ilave edilen her türlü katkı maddesinde (şarj) bulunan nemden, potadan ya da kullanılan diğer araçlardan girebilir. Eğer metal akışı ya da karıştırılması (özellikle SNIF sistemi içerisinde) çalkantılı /dalgalı bir şekilde yapılırsa, bu çalkantılardan dolayı sıvı metal içerisine hapsedilen hava hidrojenin oluşmasına sebep olacaktır.Oldukça reaktif olan ve sıvı metal tarafından hızlı bir şekilde absorbe edilen atomik hidrojen su buharının sıvı alüminyum ile tepkimesinden ortaya çıkar. Sıvı alüminyum içerisine giren hidrojen uygun yöntemler kullanılarak uzaklaştırılabilir. Bu çalışmada hedef gaz giderme işleminin en etkili biçimde yapıldığı gaz debisi-motor devir hızı kombinasyonunu 1050 ve 3003 alaşımları için tespit etmektir. Bunun için dokuz ayrı gaz debisi-motor devir hızlarında çalıştırılan SNIF sistemi, SNIF sonrası sıvı metalin içerisindeki hidrojen miktarları ölçülerek test edilmiş ve maliyet ve ürün kalitesinde optimizasyon sağlanmıştır.
Makina konstrüksiyonunda imalat ve tasarımın eş zamanlı uygulamasının incelenmesi
Günümüzde, tasarım ve üretim süreçlerinin birleştirilmesi için çeşitli yöntem ve prosedürler geliştirilmekte ve eşzamanlı mühendislik uygulamalarından yararlanılmaktadır. Bu çalışmada da eş zamanlı mühendisliğin önemi, uygulama alanları ve diğer yöntemlerden farkları üzerinde durulmuş ve örnek bir çalışma yapılarak sonuçlar verilmiştir.Bu çalışmanın birinci bölümünde ürün geliştirme yöntemleri, eş zamanlı mühendislik kavramı, eş zamanlı ile geleneksel (sıralı) mühendisliğin hedefleri ve yalın üretim ile ilişkilendirilmesinden bahsedilmektedir. İkinci bölümde eş zamanlı mühendislikte tasarım yöntemlerinden biri olan Montaja Uygun Tasarım (MUT) yönteminin genel yapısı, avantajları ve dezavantajlarıyla açıklanmış, uygulama tipleri ayrıntılı bir şekilde açıklanmış ve örnekler verilmiştir. Üçüncü bölümde otomotiv yan sanayinin önemli bir kolu olan harness (kablo ağı) üretim fabrikalarının palet kapatma sistemlerinde kullanılan üst kapak gruplarında Boothroyd&Dewhurst MUT yöntemi ve Hitachi Montaj Edilebilirlik Değerlendirme Yöntemi dikkate alınıp 3 boyutlu bilgisayar destekli tasarım (BDT) programı olan CATIA V5 R18 yazılımı kullanılarak çeşitli tasarım yenileme uygulamaları ve karşılaştırmalarına yer verilmiştir. Dördüncü ve son bölümde de uygulamalardan elde edilen sonuçlar verilmiş, MUT yönteminin ortaya koyduğu tasarım kriterlerinin geçerliliği tartışılmış ve bu yöntemi kullanmanın ürün tasarım sürecine yaptığı pozitif etkilerden bahsedilmiştir.
Deniz üstü rüzgar enerji santrallarının teknik ve ekonomik analizi
Enerji ihtiyacının her sene arttığı dünyamızda bu ihtiyaç yüzyıllar boyunca fosil yakıt kaynakları ile karşılanmış fakat bu yakıtların yarattığı çevre sorunları ve fosil yakıtların dünya genelindeki rezervlerinin azaldığı ancak birkaç on yıldır yetkili çevrelerin dikkatini çekmiştir. Ülkelerin çevre kirliliğini önleme, enerjide sürdürülebilirlik sağlama ve yakıt bakımından dışa bağlılığını azaltma amacıyla son on yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgilerini arttırdıkları bilinmektedir. Nispeten fakir ülkelerde fayda/maliyet oranının yüksek olması sebebiyle henüz fosil yakıtların egemenliği sorgulanmazken özellikle Avrupa ülkelerinde ve Amerika'da çeşitli yenilenebilir enerji kaynakları üzerine araştırmalar ve yatırımlar artarak devam etmektedir.Yenilenebilir enerji kaynaklarının dünya genelindeki potansiyeli ve günümüz teknolojisi ile bu potansiyelden yararlanma olanağı göz önüne alındığında rüzgar enerjisi ön plana çıkmaktadır. Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla büyük ölçekte kullanılabilirliği daha yüksek olan rüzgar enerjisi çoğu gelişmiş ülkenin enerji planında önemli yer edinmiştir; öyle ki İngiltere, Almanya ve bazı İskandinav ülkeleri birkaç on yıl içerisinde enerji üretimlerinin %20'ye varan kısımlarını rüzgar enerjisinden elde etmeyi planlamaktadırlar.Rüzgar enerjisinin temelleri yel değirmeni benzeri kara üzerinde kurulan türbinlerle atılmasına ve günümüzde de kurulu rüzgar enerjisi kapasitesinin çok büyük bir bölümü kara üzerinde olmasına rağmen, türbinlerin deniz üzerinde kurulmasının da teknik ve çevresel avantajları vardır. Bu avantajların değerlendirilmesi sonucunda özellikle Baltık Denizi'nde son on yıl içerisinde oldukça büyük yatırımlar yapılmıştır. Bu çalışmada deniz üzerinde kurulan rüzgar enerjisi türbinlerinin teknik, çevresel ve ekonomik yönlerden incelemesi yapılacak ve hangi durumlarda kurulumlarının mantıklı olacağı konusunda fikir yürütülecektir.
Karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozit malzeme üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Nanotechnology studies have become widespread and important in terms of contribution in multidisciplinary research areas in recent years. Carbon nanotubes have been known as the strongest and stiffest materials discovered in terms of strength and elastic modulus, respectively. For that reason, the usage of carbon nanotubes as reinforcements in composites has become vital.Until today, great deals of carbon nanotube reinforced polymer matrix composite fabrication studies were carried out. However, very few studies are performed in carbon nanotube reinforced metal matrix composite fabrication area because of the difficulties such as wetting of carbon nanotubes. Carbon nanotube reinforced aluminum composite studies started at the end of 90?s. Above all, most of the studies were related to powder metallurgy techniques, which require expensive tooling and much production time. Consequently, there is still an important deficiency in casting of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites.The aim of this study is to fabricate carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites by using an economic fabrication technique different than the studies in the literature. In this regard, carbon nanotube reinforced aluminum matrix composite fabrication is successfully carried out by vacuum assisted infiltration method with the use of carbon nanotube containing preform as reinforcement. In addition, two different types of preforms are used in this study to investigate the enhancement of dispersion with the addition of aluminum powder into the preform. First of all, strengthening effect of carbon nanotubes in compressive loads are investigated for fabricated composites and compared with the calculated prediction model results. The trend in compressive strength results is also supported with microhardness measurements. Furthermore, phase analysis and microstructures of fabricated composites are investigated and success of the method reported.As a result, a new and economic fabrication process for the fabrication of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composite materials is performed. Overall, the reinforcement of 6063 aluminum matrix composite with carbon nanotube reinforcement increased yield and compressive strength of the composites in direct proportion to nanotube ratio. This can be explained with various strengthening mechanism models.
Numerical investigation of the single phase forced convection heat transfer characteristics of nanofluids flowing in enhanced tubes
Forced convection flows of nano ? uids containing of water with TiO2 nanoparticles in smooth and micro-fin tubes with constant wall temperature are studied numerically in this paper. A single-phase numerical model having two-dimensional equations is solved with either constant heat flux or temperature dependent properties to determine the hydrodynamics and thermal behaviors of the nano ? uid flow by means of a CFD program for the water flow in a smooth tube and several micro-fin tubes having various helix angles (0o,18o). An intensive literature review on the determination of the physical properties (k, µ, ?, Cp) of nanofluids is given in the paper. Artificial neural network (ANN) method is used to determine the most agreeable physical properties of TiO2 nanofluid among correlations. After obtaining the best combination of physical properties of TiO2 nanofluid from ANN analyses, the numerical model is validated by means of a CFD program using the experimental smooth tube data as a case study and it is also solved in the CFD program for several micro-fin tubes as a simulation study. Temperature and velocity distributions are shown in the paper. Besides this, the values of experimental and numerical are compared with each other in terms of friction factors, shear stresses, convective heat transfer coefficients and pressure drops. Moreover, the effect of the presence of micro-fins in the inner surface of the test tube on the heat transfer characteristics is investigated in detail.