3,200
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Gizli ısı depolamalı U borulu ısı değiştiricilerin ısıl analizi
Bu çalışmada, özellikle atık ısı enerjisinden faydalanmak üzere kullanılan ısı değiştiricilerinde faz değişim malzemesi (FDM) olan CaCl2.6H2O (kalsiyum klorür hekzahidrat) kullanılarak ısı depolanmıştır. Yapılan deneysel çalışma ANSYS FLUENT 17.2 Student programı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemiyle sayısal olarak çözülmüş ve deneysel verilerle karşılaştırılması yapılmıştır. Deneysel çalışmada u borulu bir ısı değiştiricinin gövde kısmına FDM eklenmiş, ısı değiştiricine 1.75 l/dk debide 60 ℃ sıcaklığında sıcak su gönderilerek FDM'nin erimesi gözlemlenmiştir. FDM'nin düşey eksende simetri düzlemine yerleştirilen problar aracılığıyla FDM'nin sıcaklığı zamana göre ölçülmüştür. Sayısal çalışmada ise, aynı parametrelere bağlı kalınarak FDM'nin erimesi gerçekleştirilmiş ve düşey eksende simetri düzlemine yerleştirilen probların sıcaklıkları ölçülerek deneysel çalışma ile karşılaştırılması yapılmıştır. Yapılan karşılaştırmada, ölçülen değerler arasında yaklaşık olarak ortalama %4 hata oranı hesaplanmış ve birbiriyle uyumlu olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Etilen glikol bazlı nanoakışkanların üretilmesi, viskozite ve termal özelliklerinin deneysel incelenmesi
Çalışmamızda, CuO ve ZnO Nanopartikül üretimi yapıldıktan sonra üretilen partiküllerin analizi yapıldı. Nanopartiküllerle beraber saf su, etanol ve etilen glikol malzemeleri kullanılarak üretilen nanoakışkanlar deney düzeneğinden geçirilerek ısı iletim katsayıları (k) ve ısı taşınım katsayıları (h) belirlendi. Reynolds sayısı 1600 civarında olan deneysel ölçümlerde saf suya göre ısı transferinde ZnO' da %16.5 ve CuO' da %13.3 değerinde ortalama iyileşme sağlandı. Akışkanların viskozitelerinin sıcaklığa göre değişimleri belirlendikten sonra grafiksel gösterimi çizildi. Yapılan deneylerde Reynolds sayısı 846 ile 2292 arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Ayrıca ısı transfer katsayıları ile Reynolds sayısı arasındaki ilişkiyi veren grafikler çizildi. Anahtar Kelimeler: Isı transfer katsayısı, nanomalzeme, nanoakışkan, Reynolds sayısı
Sesüstü akış elde edilebilen bir lülenin tasarımı ve nümerik olarak incelenmesi
Bu çalışmada, ses üstü akış elde etmek için farklı yakınsak – ıraksak lülelerdeki akış sayısal olarak incelenmiş ve optimum lüle geometrisi tasarımı için gerekli lüle profilini oluşturan parametreler tespit edilmiştir. Sayısal çalışma için ANSYS CFX paket programı kullanılmıştır. Çalışma akışkanı olarak hava kullanılmıştır (Pr = 0.718). Çalışmada bir adet lüle profili için üç farklı geometri oluşturulmuştur. Lüle geometrileri olarak a) dairesel kesitli yakınsak – ıraksak lüle, b) kare kesitli yakınsak – ıraksak lüle c) yakınsak kısmı dairesel – ıraksak kısmı kare kesitli lüle (karma lüle) alınmış ve akış analizleri yapılmıştır. Sonuçların doğruluğunu mukayese etmek için literatürde benzer bir çalışma örnek alınmış, aynı parametreler kullanılarak hem analitik hem de sayısal olarak karşılaştırılmış ve sonuçların uyum içinde olduğu tespit edilmiştir. Çözümün ağ yapısından bağımsız olduğunu göstermek için üç farklı ağ yapısı kullanılarak uygun ağ yapısı seçilmiştir. Ayrıca iki farklı türbülans modeli denenmiş SST modeli uygun olduğu tespit edilmişti. Çalışma boyunca giriş basıncı 7 bar çıkış basıncı atmosfer basıncı (1 bar) alınmıştır. Elde edilen sonuçlar hız, basınç, yoğunluk, Mach sayısı, sıcaklık parametrelerine bağlı olarak grafiklerle sunulmuştur. Sonuçlar değerlendirilmiş ve karma lülenin daha optimum olduğu tespit edilmiştir.
Effects of mechanical vibration on the heat transfer characteristics of tubular turbulent flow
In this thesis, the effects of vibration on tabulated turbulent flow are experimentally analyzed. The experiments are performed to investigate the effects of sinusoidal, chirp and random noise vibrations on heat transfer characteristics of internal flow in a concentric type direct flow heat exchanger. Air is used as the working fluid with inlet Reynolds numbers varying between 10,000 and 50,000. The various values of frequencies of the mechanical vibration generator and vibration accelerations are the other important parameters in the experiments. An experimental setup which was already set in Heat Transfer Laboratory is used in this work. The turbulators used in the concentric heat exchanger are somehow corrugated tapes. In the experimental assembly, hot water vapor is send to the annulus between the inner pipe and the outer pipe. This saturated water vapor is in contact with the outer surface of the inner pipe at all times. Thus, the constant temperature boundary condition is met on the outer surface of the inner pipe. The temperature and pressure measurements are performed to obtain heat transfer and pressure drop variations. Air is passed through the inner pipe throughout the experiment using a radial fan. The fan setting is changed with the help of an inverter to obtain different flow velocities. The influence of the vibration is tested by using a mechanical vibration test unit. The frequency and accelerations (amplitude) are changed in a wide range area. The sine, chirp and random-noise signal types are imposed on the heat exchanger. Hence effects of the vibration on heat transfer are shown by means of Nusselt number. The simultaneously increment of pressure loss is also measured. Furthermore, the effects of vibration on the smooth tube internal turbulent flow and heat transfer are analyzed for comparison. As a results it was observed that, regardless of the variation of the frequency, amplitude or signal type, applying vibration to the turbulator increases the heat transfer and pressure loss simultaneously, with high percentages. For example, the heat transfer increases with the percentages of 116%, 105% and 64%, respectively for Type 1, Type 2 and Type 3. The enhancement percentages of the friction factor is about 35%, 61% and 95% respectively for Type 1, Type 2 and Type 3.
Fotovoltaik destekli absorbsiyonlu soğutma sistemi tasarımı
Dünya ülkelerinin temel ihtiyaçlarından biri enerji kaynaklarıdır. Yenilebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi her yerde bulunabilen bir enerji olup, çevreye zarar vermemesi nedeniyle önemli bir yere sahiptir. Bu nedenlerden dolayı fosil yakıtlara göre daha çok avantaja sahip olan güneş enerjisi önemli enerji kaynaklarından biri haline gelmiştir. Bu yönde yenilebilir enerji kaynaklarının kullanılması önemli olup, fotovoltaik panel sistemleri ile ilgili çalışmalar hız kazanmıştır. Bu çalışmada, fotovoltaik panel destekli absorbsiyonlu soğutma sisteminin ısıl analizinin yapılması hedeflemiştir.
Değişken parametreli bir alt ekstremite güçlendirme robotunun mekanik tasarımı ve ileri kontrol algoritmalarının uygulanması
Robotlar, uzun yıllar endüstride kullanılıyor olsalar dahi teknolojik gelişmeler sonucunda insan hareketlerini desteklemek amacıyla kullanılmaya başlanmıştır. Bu tez çalışmasında sağlıklı insanların yorgunluk seviyelerini azaltmak ve yük taşıma kapasitelerini arttırmak amacıyla bir alt-ekstremite güçlendirme robot tasarımı yapılmış, prototip üretimi gerçekleştirilmiş ve deneysel çalışma ile uygulanan kontrol yöntemlerinin performansları değerlendirilmiştir. Tez çalışması, robotun ve insan bacağının matematiksel modelinin oluşturulması, farklı kontrol yöntemleri için benzetim çalışmalarının yapılması, deney düzeneğinin mekanik ve elektronik tasarımı, deney düzeneğine farklı kontrol yöntemlerinin ve parametrik değişikliklerin uygulanması ile sonuçların elde edilmesi ve bu sonuçların karşılaştırılması bölümlerinden oluşmaktadır. Tez çalışması kapsamında literatürde karşılaşılmamış bir matematiksel model oluşturulmuş ve benzetim çalışmaları içerisinde kullanılmıştır. MATLAB ile çözümü gerçekleştirilen hareket denklemleri sonucunda, robotun bacak hareketlerini başarılı bir şekilde izlediği gözlemlenmiştir. Prototip üretimi için gerekli mekanik ve elektronik tasarımlar gerçekleştirildikten sonra deney düzeneği ortaya çıkarılmıştır. MATLAB/Simulink ile modellenen her bir kontrol yöntemi sisteme uygulanmıştır. Ayrıca 5 farklı durum ortaya çıkarmak amacı ile sistemin parametreleri değiştirilmiştir. Bu farklı durumlara her bir kontrol yöntemi ayrı ayrı uygulanarak deneysel uygulama sonuçları elde edilmiştir. Elde edilen bu sonuçların karşılaştırılmaları yapılarak kontrolcülerin performansları değerlendirilmiştir.
Sportif hareketler yapan bir sporcuda üst ekstremitenin kinematik ve kinetik analizi
Bu çalışmada, Solidworks programı yardımıyla insan el-kol mekanizması şematik olarak üç boyutlu çizilecek ve Solidworks Motion menüsü ile insan kolunun barfiks çekme hareketi, dambıl kaldırma hareketi, kürek çekme hareketi ve şınav çekme hareketi gibi bazı sportif hareketler sırasındaki kinematik analiz olarak konum, hız, ivme ve sarsılma değerleri kinetik analiz olarak eklemlere etkiyen kuvvet, moment ve güç şekillerle beraber analiz edildi. Son olarak Solidworks Motion yardımıyla yapılan kinematik ve kinetik analizlerin değerleri irdelenerek sonuçlar kıyaslanacaktır
Enerji yoğunluklu bir fabrikanın enerji verimliliği özelinde incelenmesi
Tezin amacı; enerji tüketimi yoğun olan bir fabrikada kalite standartlarını ve fabrika çalışma verimliliğini düşürmeden enerjiyi daha etkin ve daha verimli kullanmak için yeni projeler ve yöntemler tasarlamak, maliyet analizlerini çıkarmak ve uygulamaktır. Bu çalışma kapsamında seçilen referans fabrika Ankara Türk Traktör Fabrikası'dır.Bu çalışmada, enerjiyi yoğun kullanan sistemler incelenmiş ve uygun enerji verimliliği ile ilgili projeler ve maliyet analizleri çıkartılmıştır. Bu tez kapsamında analiz edilecek çalışmalar: Kompresörlerin invertörle çalıştırılması ile yüksek enerji maliyetlerinin önlenmesi, üretim atölyesinde radyant ısıtma sistemine geçilmesi ile ısıtmada enerji verimliliğinin sağlanması, mevcut alev borulu sıcak su kazanlarında ekonomizör kullanarak kazan dönüş suyunu ısıtmak, enerji verimliliği yüksek ampuller kullanarak aydınlatma için kullanılan enerjiyi daha etkin kullanmaktır. Analiz edilen diğer bir çalışma ise yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinden yararlanarak fabrika bünyesinde sıcak su ihtiyacının karşılanmasıdır. Bu ihtiyaca yönelik olarak güneş kollektör sistemi tasarlanmış ve tüm projelerin ayrıntılı maliyet analizleri çıkarılmıştır.Projelendirilen bu çalışmaların ilk yatırım maliyetleri incelendiğinde fabrika için çok yüksek bütçeler gerektirmediği fakat toplam yıllık enerji kazançlarına bakıldığında Türk Traktör Fabrikası'na kısa vadede büyük kazançlar getireceği görülmüştür. Bazı projelerin amortisman sürelerinin çok kısa olduğu tespit edilmiştir. Bu projeler fabrika yönetimi tarafından gerçekleştirildiğinde, harcanan enerji ve ekonomik kayıplar fabrika bünyesine geri kazandırılacaktır.Anahtar Kelimeler :Enerji Verimliliği, Isı Geri Kazanımı, Ekonomizör Uygulaması,
Elektrolitik ve alaşım bakır elektrotların elektro-erozyon ile işleme performansına etkisi
Elektroerozyon ile işlemenin (EEİ) en önemli maliyet unsuru elektrodun üretilmesidir. EEİ'de en yaygın kullanılan elektrot malzemeleri bakır ve alaşımlarıdır. Maliyeti arttırmadan EEİ yapmanın yolu, ham madde maliyeti düşük, işlemesi kolay ve elektriksel aşınma direnci yüksek bakır alaşımlarını tespit etmektir. Bu çalışmada, EEİ'de yaygın kullanılan elektrolitik bakır CuCr1Zr ve CuCo2Be bakır alaşımları için işleme hızı, elektrot aşınma hızı, bağıl aşınma ve iş parçası yüzey pürüzlülüğü gibi temel EEİ performans karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Ayrıca, CuCr1Zr alaşımına uygulanan yaşlandırma işlemi sonrası artan elektriksel iletkenliğin EEİ temel performans karakteristiklerine etkileri incelenmiştir. Bu performans karakteristiklerinin alaşım türünden ve uygulanan yaşlandırma işleminden etkilendiği görülmüştür.Anahtar Kelimeler : Elektro-erozyon ile işleme (EEİ), maliyet, elektrolitik bakır, CuCr1Zr alaşımı, CuCo2Be alaşımı, yaşlandırma, elektriksel iletkenlik.
Sol-jel yöntemiyle TiO2 ve hap kaplanan Ti6Al7nb alaşımının mekanik ve optik özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada, implant olarak kullanılacak Ti6Al7Nb titanyum alaşımı üzerine soljel daldırma yöntemiyle titanyum dioksit (TiO2) ve/veya hidroksiapatit (HAP) kombinasyonu kaplamalar farklı çözeltide bekletme sürelerinde yapılarak, bu kaplamaların karakterizasyonu ve optik özellikleri incelendi. Yapılan kaplamaların mikroyapı incelemeleri optik mikroskop ve SEM altında incelendi, EDX analiziyle, kaplamada katı haldeki elemental yüzdeler belirlendi. Malzeme yüzeyine yerleştirilen fonksiyonel grupları belirlenmesi için FTIR analizi yapıldı. UV analizi ile malzemenin optik özellikleri belirlendi. Kaplanan numunelerin mekanik özelliğinin tespit edilmesi amacıyla, çizilme testleri yapılarak aşınma davranışları incelendi.
Ti-6Al-4V alaşımının elektro erozyon ile işlenmesinde grafit tozu karışımlı dielektrik sıvının işleme performansına etkisinindeneysel incelenmesi
Ti-6Al-4V alaşımı talaşlı imalatta olduğu kadar alışılmamış imalat yöntemlerinden elektro erozyon işlemede (EEİ) de sıkıntılar yaratmaktadır. EEİ ile işlemede bu alaşım çok düşük işleme hızı yanında oldukça yüksek elektrot aşınması değerleri vermektedir. Bu çalışmada EEİ'de kullanılan dielektrik gazyağına grafit tozu katılarak işleme performansının (işparçası işleme hızı, elektrot aşınma hızı, bağıl aşınma ve yüzey pürüzlülüğü) arttırılması hedeflenmiştir. Gazyağına 5 g/l konsantrasyonunda karıştırılan grafit tozunun işleme hızını toz katkısız EEİ'ye göre %24,3 ile %103,6 arasında arttırdığı, yüzey pürüzlülüğünü %1,2 ile %17,03 arasında iyileştirdiği (düşürdüğü), bağıl aşınmayı %0,7 ile %25 arasında azalttığı, elektrot aşınmasını ise %8,2 ile %55 arasında arttırdığı gözlemlenmiştir. Her iki koşulda işlenen işparçası yüzeylerinin üç boyutlu topografik görüntüleri kullanılarak elde edilen yüzeylerin karakteristikleri karşılaştırılmıştır. Grafit toz katkılı işlemelerde, işparçası Rz(DIN) değerlerinin %5 ile %16 arasında azaldığı görülmüştür.Anahtar Kelimeler :Elektro erozyon ile işleme, Ti-6Al-4V, toz katkılı dielektrik, yüzey pürüzlülüğü, işleme hızı, elektrot aşınması, yüzey topoğrafyası
Güneş enerjisi destekli alternatif ısıtma sistemlerinin enerji ve ekonomi yönünden karşılaştırılması
Bu çalışmada üç katlı bir villanın, güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompası ve güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası ile döşemeden ısıtılmasının ayrı, ayrı analizi yapılmştır. Yapılan sistemler enerji ve ekonomi yönünden kıyaslanmıştır. Sistem tasarımı için TS 2164 ?Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları?, TS 825 ?Binalarda Isı Yalıtım Kuralları? kullanılmıştır. Binanın TS 825'e uygunluğu İZODER analiz programı ile doğrulanmıştır. Söz konusu konutta, güneş enerjisi destekli ısıtma sisteminin simülasyonunu yapmak amacıyla, T*SOL Pro 4.5 programı kullanılmıştır. Bina mahal ısıtılması önce güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompası ile, daha sonra güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası ile yapılmıştır. Isı pompalarının sekonder tarafı (yerden ısıtma tesisatı tarafı) çalışma sıcaklığı 40oC/30oC olarak projelendirilmiştir. Isı pompaları binanın mahal ısı ihtiyacını karşılamış, bunun yanında özellikle ilkbahar ve sonbahar geçiş mevsimlerinde güneş enerjisi panelleri tarafından desteklenmiştir. Her iki sistem için kullanım sıcak suyu öncelikle güneş enerjisi tarafından hazırlanmış, ısı pompası tarafından desteklenmiştir. Dolayısı ile binanın ısı ihtiyacı için herhangi bir fosil yakıtlı enerji kaynağı kullanılmamıştır. Bu çalışmada Ankara gibi kış mevsimi sert geçen bir bölgede kullanılacak olan, güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompası ve güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası sistemlerinin performansları gösterilmeye çalışılmıştır.Sonuç olarak güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompasının işletme maliyeti, standard kazana göre çok daha ekonomiktir. Ancak güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompasının işletme maliyeti diğer iki sisteme göre daha yüksektir. Yatırım maliyetleri incelendiğinde, standard kazan sistemi yatırım maliyeti en düşük sistemken, güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin en yüksek yatırım maliyetine sahip olduğu görülmüştür. Geri ödeme süresi ise standard kazana göre hesaplanmıştır. Güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompası sisteminin işletme maliyeti, standard kazan sisteminden daha yüksek olduğu için, bu sistemin geri ödeme süresi hesaplanmamıştır. Ancak işletme maliyeti standard kazana göre daha ekonomik olan, güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompasının, geri ödeme süresi 21 yıl olarak hesaplanmıştır.Anahtar Kelimeler : Güneş enerjisi, hava kaynaklı ısı pompası, toprak kaynaklı ısı pompası, mahal ısıtma desteği, güneş enerjisi destekli ısı pompası
Nonlineer sistemler için kayan sektör içeren değişken yapılı kontrolcu tasarımı
Bu çalışmada bir grup doğrusal olmayan sistemin kontrolü için Değişken Yapılı Kontrol yöntemleri incelenmiş, Kayan Kipli Kontrol (KKK) ve Kayan Sektör Değişken Yapılı Kontrol (KSDYK) algoritmaları karşılaştırılarak Durum Bağımlı Riccati Denklemi (DBRD) ile KSDYK tasarımı önerilmiştir.Çalışmada sunulan kontrol yönteminin temelini oluşturan kayan sektör, durum uzayı içerisinde yer alan ve Sistem durumları sektör içerisine girdiği zaman belli normlar kullanarak kontrol çabası olmaksızın sistem durumlarını denge noktasına ulaştıracak kararlı bir bölgedir. Böylelikle önerilen yöntemde, KKK yönteminde sistemi kayma yüzeyi üzerinde tutmak için gereken yüksek frekanslı kontrol (çıtırtı) hareketine ihtiyaç duyulmadan sistem kontrol edilebilmektedir. Doğrusal sistemler için belirli KSDYK algoritmaları geliştirilmesine rağmen doğrusal olmayan sistemler için genel bir tasarım yöntemi bulunmamaktadır. Tez çalışmasında belli zaman aralıkları temel alınarak ?n? tane doğrusal zamanla değişmeyen sistem olarak ifade edilebilen bir grup doğrusal olmayan sistem için DBRD ile doğrusal olmayan zamanla değişen kayan sektörler tasarlanmış ve bu sektörler kullanılarak doğrusal olmayan sistemin kontrolü sağlanmıştır.Önerilen yöntem örnek bir doğrusal olmayan Ters Sarkaç sisteminde benzetim tabanlı uygulanmış ve belirsizlik altındaki sistemin kontrolü başarı ile gerçekleştirilmiştir. Doğrusal olmayan sistemler için DBRD ile KSDYK yönteminin gürbüzlüğü ve kontrolcünün etkinliği, KKK ve Optimal Durum Geri Beslemeli Kontrol ile yine Ters Sarkaç sistemi üzerinde benzetim tabanlı uygulanarak karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler : NonlineerKontrol, Kayan Sektör, Değişken Yapılı Kontrol, Kayan Kipli Kontrol, Riccati Denklemi
Orta ölçekli bir nakliye uçağı acil çıkış kapısının titreşim analizi
Bu çalışmada, bir nakliye uçağı acil çıkış kapısının dinamik karakterleri olan doğal frekansları ve yapısal deformasyonlarının mod biçimleri incelenmiştir. Kapı yapısı, birbirleriyle eşit aralıklara sahip yatay ve dikey yönde kirişler ile desteklenmiş açık silindirik kabuk olarak modellenmiştir. Analitik çözüm klasik enerji metoduna yaklaşık sonuç elde edebildiğimiz Rayleigh-Ritz yöntemi adapte edilerek yapılmıştır. Ankastre sınır şartı için yatay ve dikey modal bileşenlerinin kiriş fonksiyonlarına benzetilmesi yaklaşımı kullanılmıştır. Kabuk yapı için analitik metotla elde edilen sonuçlar, önceki yapılan çalışmaların sonuçları ve sonlu elemanlar metodu sonuçları ile karşılaştırılmıştır ve birbirleriyle uyumlu oldukları gözlenmiştir. Kirişlerle desteklenmiş kabuklarda, kirişlerin sistem enerjisine etkisi kabuk üzerine yayma yöntemi ile yapılmıştır ve analitik ve sonlu eleman metot sonuçları karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonunda, kabuğun en ve boy oranı (a/b), kalınlığı, yarıçapı, kabuk ve kirişlerin malzeme özellikleri ve kirişlerin geometrik özelliklerinin doğal frekans ve mod şekilleri üzerindeki etkilerinin sonuçları elde edilmiştir ve bu sonuçlar acil çıkış kapısı tasarımı açısından yorumlanmıştır.Anahtar Kelimeler : Acil Çıkış Kapısı, Güçlendirilmiş Açık Silindirik Kabuğun Serbest Titreşimi
Çift seri pim bağlantılı dokuma karbon fiber/epoksi kompozit levhalarda hasar analizi
Bu çalışmada, seri pim bağlantılı kompozit levhaların mekanik davranışlarının analizi deneysel ve sayısal olarak yapılmıştır. Tek ve çift seri pim bağlantılarının kullanıldığı çalışmada epoksi reçine matrisli ve örgülü karbon fiberler ile takviye edilmiş tabakalı kompozit levhalar kullanılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmada geometrik parametrelerin (E/D, W/D, M/D) levhanın mekanik davranışına etkisi incelenmiştir. Geometrik parametreler; pim deliği merkezi ile levha kenarı arasındaki uzunluğun (E), pim deliği çapına (D) oranı E/D= 2,3,4 ve 5, iki pim arasındaki uzaklığın (M), pim delik çapına (D) oranı M/D=1.5,2 ve 2.5 ve levha genişliği (W) ile pim deliği çapının oranı ise W/D = 3.33 şeklinde seçilerek çözüm yapılmıştır. Sayısal çalışma, Ansys sonlu elemanlar paket programında, ilerlemeli hasar analizi metodu kullanılarak yapılmıştır. Sayısal sonuçlar APDL kodları kullanılarak yazılmış olan alt programın Ansys programıyla birlikte çalıştırılması ile elde edilmiştir. İlerlemeli hasar analizi metodunda Hashin ve Puck hasar teorisi, malzeme indirgeme kuralları ile birlikte kullanılmıştır. Sayısal ve deneysel çalışma sonuçlarının birbirleri ile uyumlu olduğu ve mekanik davranışların geometrik parametrelere bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir.
Gazlaştırıcılı kombine çevrim santralleri ve yerli termik santrallerde performans güçlendirilmesi
Bu çalışmada, kömürün gazlaştırılması ile güç üretimi, santrallerin yeniden elektriksel ve çevresel performanslarının güçlendirilmesi ve gazlaştırma teknolojilerinin yeniden güçlendirme uygulamalarında kullanılmasının teknoekonomik analizleri yapılmıştır. Bu amaçla, 2010 yılında devre dışı bırakılan ve Soma A termik santrali incelenmiştir. Soma A termik santralinde yerinde incelemeler yapılarak santralin mevcut durumu gözlemlenmiştir. Santralden edinilen tasarım verilerine göre, santralin bir modeli THERMOFLEX paket programında oluşturulmuştur. Soma A termik santralinin yeniden performans güçlendirme alternatiflerinin karşılaştırılması gerçekleştirilmiştir. Yeniden performans güçlendirme alternatifleri olarak; besleme suyu ön ısıtma, yakma havası ön ısıtma, paralel yeniden güçlendirme, gazlaştırma ile yeniden güçlendirme teknik ve ekonomik yönlerden farklı gaz türbini gücü oranlarına göre karşılaştırılmıştır. Güneş enerjisi destekli hibrit bir santral yapısı oluşturularak besleme suyu ön ısıtması ve direkt buhar üretiminin santral performansına etkileri incelenmiştir. Güneş enerjisi parabolik oluk tipi güneş kolektörleri ile değerlendirilmiş olup enerji depolama ilk yatırım maliyetini artırdığı için ihmal edilmiştir. Gazlaştırma teknolojilerinin uygulanması durumunda hava ve oksijenli ortamda gazlaştırmanın santral performansına olan etkileri incelenmiştir. Oksijen ile gazlaştırma sonucu daha yüksek alt ısıl değerde sentez gaz elde edilirken oksijen üretimininden dolayı santralin ilk yatırım ve işletme maliyetleri artmaktadır. Temiz kömür teknolojileri kapsamında gazlaştırma ile CO2 tutma ve depolama sistemleri hava ile gazlaştırma durumunda incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, gazlaştırma uygulamaları kurulu gücü artırırken santralin artan iç tüketimi nedeni ile santral verimini azaltmaktadır. Santral veriminin mevcut durumunda yüksek olduğu tek uygulama sürüklenmeli tip bir gazlaştırıcı kullanılması durumunda bulunmuştur. Özgül yeniden güçlendirme maliyetinin en az olduğu durum paralel yeniden güçlendirme olarak bulunmuştur. Buna karşın, birim elektrik üretim maliyeti göz önüne alındığında yakma havası ön ısıtma uygulaması en düşük maliyete sahip uygulama olarak bulunmuştur. CO2 maliyetlerinin de hesaba katılması durumunda çok yüksek ilk yatırıma sahip olan yanma sonrası CO2 tutma uygulamasının diğer uygulamalarla ve mevcut durumla rekabet edebilir bir düzeye geldiği hesaplanmıştır.Tüm bu hesaplamaların sonucunda hem kurulu güç artışının sağlanması hem de birim güç başına CO2 salınımının kısa vadede azaltılması mevcut kömürlü termik santrallerin gaz türbinleri ile yeniden güçlendirilmesi ile sağlanabilir. Gazlaştırma teknolojilerinin ve CO2 tutma sistemlerinin ileriye dönük 10 yıllık enerji projeksiyonunda yerini alması ve bu çalışmaların bir pilot santralde yürütülmesi ülkemizin yerli kaynaklarının değerlendirilmesi ve enerjide dışa bağımlılığın azaltılması adına büyük önem taşımaktadır.Anahtar Kelimeler :Yeniden güçlendirme, Gazla?tırıcılı kombine çevrim santrali, gazla?tırma, Temiz kömür teknolojileri, CO2 tutma
Jeotermal kaynaklı güç üretim sisteminin termodinamik analizi
Bu çalı?mada iş akışkanı olarak karbon-dioksitin kullanıldığı, jeotermal enerji kaynaklı güç çevrimleri tasarlanmış ve çevrimlerin termodinamik analizi gerçekleştirilmiştir. İlk önce yeryüzünde türbin ile yoğuşturucudan meydana gelen basit bir güç üretim çevrimi öngörülmüş ve bu çevrimin farklı rezervuar koşullarında değişen termodinamik özellikleri incelenmiştir. Ardından bu çevrimin Ömerbeyli jeotermal sahasında bulunan bazı kuyulara ait rezervuar özelliklerindeki termodinamik analizi yapılmıştır. Daha sonra çevrime pompa ilave edildiğinde, çevrimin termodinamik analizindeki değişiklikler incelenmiştir. Son olarak tasarlanan ikili bir çevrimde karbon-dioksit ile birlikte farklı iş akışkanları denenerek, çevrimin termodinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Her bir çevrim sonucunda elde edilen veriler ile oluşturulan diyagramlar karşılaştırılarak incelemesi yapılmıştır.Anahtar Kelimeler :Jeotermal enerji, karbon-dioksit, güç çevrimi, termodinamik analiz
Üç boyutlu dokuma cam fiber/epoksi kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada otomotiv, makine ve yapı üretiminde yeni yeni tercih edilen üç boyutlu dokuma cam fiber epoksi kompozitlerin mekanik özellikleri belirlenmiş, iki boyutlu dokuma kumaş takviyeli kompozit malzemelerin mekanik özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Bu amaçla vakum infüzyon yöntemi kullanılarak çalışma materyali olan üç boyutlu dokuma cam fiber epoksi kompozit malzemeler üretilmiştir. Üretim işleminin ardından elde edilen üç boyutlu dokuma cam fiber epoksi kompozit malzeme numunelerinin çentik ve pim bağlantı mukavemeti, mekanik özellikleri çekme testleri ile tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar iki boyutlu dokuma ile iki ve üç boyutlu dokuma kumaşlardan oluşan hibrit numunelerin mekanik performansı ile karşılaştırılmıştır. Sonuçta çentik ve pim bağlantı geometrisinin hasar tipi ve mukavemeti üzerine etkisi iki boyutlu, üç boyutlu ve hibrit numuneler için incelenmiştir. Ayrıca levha kalınlığı boyunca örgünün darbe davranışı üzerine etkisi, düşük hızlı serbest düşme testleri ile belirlenmiştir. Üç boyutlu dokuma kumaşlarda, düzlem dışı fiber kullanımı çekme dayanımını, iki boyutlu kumaşlara göre arttırmıştır. Darbe testleri ise üç boyutlu kumaş kullanımının levhanın enerji sömürme miktarını arttırdığını ve delaminasyon oluşumunu engellediğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Cam fiber epoksi kompozit, üç boyutlu dokuma, çekme, darbe, pim bağlantısı
Güneş takip mekanizmalı bir kurutma sisteminin performans ve optimum çalışma şartlarının belirlenmesi
Bu çalışmada sabit ve hareketli havalı güneş kollektörlerine sahip güneş enerjisi destekli gıda kurutma sistemleri tasarlanmıştır. Tasarlanan kurutma sistemlerinde iki adet 1400x800x100 mm ölçülerinde hava ısıtmalı güneş kollektörleri (HIGK) kullanılmıştır. Güneş ışınlarından yeterince faydalanmak için HIGK'ne programlanabilir kontrol sistemi (PLC) yardımı ile güneş takip özelliği kazandırılmıştır. Güneş takip özelliğine sahip HIGK'li kurutma sisteminin performansını karşılaştırmak için sabit HIGK'ne sahip kurutma sistemi ile aynı anda armut dilimleri kurutulmuştur. Her iki kurutma sisteminde kurutulacak armut numuneleri ortalama 10 mm kalınlığında eşit dilimler haline getirilerek kurutma işlemine alınmıştır. Kurutulacak armut dilimleri her iki kurutma sisteminde 3 farklı fan devrinde kurutulmuştur. Kurutma deney verilerinden armut dilimlerinin kuru baz nem içeriği, yaş baz nem içeriği, boyutsuz nem oranı, kuruma hızı, konvektif ısı transfer katsayısı, difüzyon katsayısı, aktivasyon enerjisi değerleri ve güneş kollektörlerinin ısıl verimleri hesaplanmıştır. Armut ürününün kuruma eğrileri, literatürde bulunan 13 adet kuruma modeli ile ifade edilmeye çalışılmış ve bu modeller arasından armut ürünü için en uygun kuruma modeli seçilmiştir. Ayrıca her iki kurutma sisteminin enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda belirli periyotlarda elde edilen kütle kaybı, sıcaklık, bağıl nem değerleri ve güneş ışınım şiddeti değerleri kullanılarak kurutma kinetiği ve kurutma sisteminin performansı araştırılmıştır. Sabit ve hareketli güneş kollektörlerine sahip kurutma sistemlerinde ürün kalitesi ve kurutma etkinliği hakkında karşılaştırmalar yapılmıştır. Elde edilen kurutma verileri için destek vektör makinesi, karar ağacı ve yapay sinir ağı gibi hesapsal zekâ yöntemleri kullanılarak tahminsel modellerler oluşturulmuştur. Elde edilen tahminsel modeller ile her iki kurutma sistemi için optimum çalışma şartları belirlenmiştir. Güneş takip özelliğine sahip kurutma sisteminin diğer kurutma sistemine göre %40 daha fazla ısıl verime sahip olduğu, ortalama ekserji veriminin %45' den daha fazla olduğu ve ortalama kurutma süresinin %38 daha az olduğu tespit edilmiştir.
Serpantin kanallı PEM yakıt hücresinin sayısal analizi
Günümüzde sağlık ve çevresel kaygıların yanı sıra enerji ihtiyacının artışı ve enerji kaynaklarının sınırlı olması, enerji üretimi için daha verimli, daha temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla uyumlu yeni nesil enerji teknolojileri için araştırmalar başlatmıştır. Yakıt hücrelerinin yüksek verimlilik, yüksek akım yoğunluğu, düşük emisyon değerlerine sahip olmaları ve sessiz çalışmaları nedeniyle en umut verici enerji dönüştürme teknolojisi olduğu düşünülmektedir.Bu çalışmada serpantin kanallı PEM yakıt hücresi tek fazlı, izotermal olmayan, kararlı halde ve üç-boyutlu olarak analiz edilmiştir. PEM yakıt hücresi, anot ve katot tarafı için gaz kanalı, akım toplayıcı plaka, gaz difüzyon tabakası, katalizör tabakası ve membran tabakasını içeren dokuz tabakadan oluşmaktadır. Simülasyonlar için ANSYS FLUENT 12.1 paket programı kullanılmıştır. Simülasyonlar iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada farklı gaz kanalı genişlikleri ve membran kalınlıkları için simülasyonlar yapılmıştır. Uygun gaz kanalı genişliği ve membran kalınlığı belirlendikten sonra anot giriş nemliliği, reaktan gaz giriş sıcaklığı, çalışma basıncı ve gaz giriş yönü gibi işletme parametrelerinin yakıt hücresi performansı üzerine etkileri incelenmiştir. Bu parametrik çalışmalardan elde edilen sonuçlar polarizasyon eğrileri üzerinde gösterilmiş olup, analiz sonuçları sıcaklık, basınç, akım yoğunluğu, hız ve konsantrasyon dağılımları (H2, O2 ve H2O kütle kesirleri) grafikler ile sunulmuştur. Analiz sonuçları literatürdeki benzer çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Simülasyonlar gaz kanalı genişliği, anot giriş nemliliği, reaktan gaz giriş sıcaklığı ve çalışma basıncındaki bir artışın hücre performansını artırdığını göstermiştir. Aynı zamanda anot gazları ve katot gazları akışının zıt yönde olması hücre performansı üzerinde olumlu etkiye sahiptir. Buna karşın membran kalınlığının artışı hücre performansının azalmasına neden olmaktadır.Anahtar Kelimeler : PEM yakıt hücresi, sayısal akışkanlar dinamiği, serpantin kanal
Bir gazlı içecek üretim tesisinin enerji ve ekserji analizi
Günümüzde, enerjinin çoğu endüstride ve konut alanlarında kullanılmakta ve alternatif enerji kaynaklarından ziyade karbon bazlı petrol ürünlerinden elde edilmektedir. Fosil yakıt kaynaklarının yetersizliği nedeniyle ülkemiz, enerji temini açısından dışa bağımlıdır. Enerji ihtiyacımızın yaklaşık yüzde % 62'sinin yurt dışından sağlanması, ülkemizde enerji ekonomisinin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Azaltılması yönünde yapılan çalışmalar ve öngörüler, iklim sisteminin ve doğal ortamın, sera gazı salınımlarından önümüzdeki yıllarda geçtiğimiz yüzyıla göre çok daha fazla etkileneceğini göstermektedir. İklim değişikliğine neden olan insan kaynaklı faktörlerin mevcut seviyelerinde kalması, azalması veya sıfıra indirilmesi, önümüzdeki yıllarda yaşanacak bazı iklim değişikliklerini önlemek için yeterli olmayacaktır. Bu da toplumlar için ciddi sorunlar yaratacaktır. Bu tez, bir gazlı içecek üretim tesisinin buhar kazanı ve soğutma sistemi üzerinde ekserji ve enerji bir analiz içermektedir. Termodinamiğin birinci ve ikinci kanunu uygulanarak, buhar kazanının enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucu buhar kazanının enerji veriminin % 92.5, ekserji veriminin ise % 48.81 olduğu tespit edilmiştir. Buhar kazanının ekonomik analizi ile yıllık 4,185,728.64 TL yakıt tüketimi hesaplanmıştır. Buhar kazanı ile baca arasında ekonomizer kullanılması ile yapılan yakıt tasarrufu 63,697.53 TL'dir. Termodinamiğin Birinci ve İkinci kanunları uygulanarak soğutma sisteminin de enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Soğutma sistemindeki hesaplamalara dayanarak, enerji verimi % 79 ve ekserji verimi % 64.28 olarak bulunmuştur. Yapılan hesaplamalar, baca gazı sıcaklığının düşürülmesiyle atmosfere atılan CO2 miktarının yılda 278.49 ton azaltılabileceğini göstermektedir. Sera gazı salınımının azaltılması küresel ısınmayı yavaşlatmakta, iklimlerin değişmesini önlemektedir. Enerji analizleri üzerinden enerji geri kazanım noktalarının ve potansiyelinin tespit edilmesi, büyük önem arz etmektedir.
Bölgesel ısıtma yapılan yerleşkelerde ısı merkezlerine kojenerasyon sisteminin entegrasyonu ve Muş Alparslan Üniversitesi Kampüsü örneği
Bu çalışmada, kojenerasyon sistemlerinin tarihsel gelişimi açıklanmış, kojenerasyon sistemleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiş, geleneksel güç üretim sistemleri ile kıyaslanmış, genel yararları ele alınmış, farklı kojenerasyon türlerinin avantaj ve dezavantajları ortaya konularak kıyaslamalar yapılmış ve bu sistemlerde kullanılan ilk çevrim elemanları hakkında bilgi verilmiştir. Ayrıca kojenerasyon sistemlerinin farklı uygulamalarından bahsedilmiş ve bölgesel ısıtma yapılan yerleşkelerde ısı merkezlerine entegrasyonu incelenmiştir. Bu aşamada, kojenerasyon sisteminin yapısal açıdan tür seçim kriterleri, kapasite seçim kriterleri, operasyon modu seçim kriterleri, EIO (Elektrik Isı Oranı) seçim kriterleri, yakıt türü seçim kriterleri belirlenmiştir. Kojenerasyon sistemlerinin enerji ve ekserji analizlerinin nasıl yapılacağı ortaya konarak, sistem seçim kriterlerinin kojenerasyon sisteminin enerji ve ekserji verimliliğine etkileri incelenmiştir. Yapılan analizlere bağlı olarak, MŞÜ'nin enerji işletme verileri belirlenip, bir önceki aşamada yapılan incelemeler sonucu elde edilen neticeler ışığında kojenerasyon sisteminin tasarımı yapılmıştır. Tasarım sonrasında kojenerasyon sisteminin çalışma koşulları tespit edilip enerji ve ekserji verimleri hesaplanmış ve bu verim değerlerinin optimizasyonu için yapılması gerekenler ele alınmıştır. Böylece kojenerasyon sisteminin ilk yatırım maliyeti ile enerji üretim maliyetleri hesaplanıp fizibilite analizi ve farklı yöntemlerle fayda/maliyet analizleri yapılmıştır. Daha sonra geri ödeme süresi hesaplanmış ve kojenerasyon sisteminin enerjik, ekserjetik ve ekonomik karakteristikleri hakkında değerlendirmeler yapılmıştır. Çalışmanın sonucunda kojenerasyon sistemlerinin kullanımının faydalılık/kârlılık kriterleri ortaya konmuştur.
Faz değiştiren malzemelerin bina dış duvarlarında kullanımının ısı kazanç ve kaybına etkisinin araştırılması
Dünyadaki öncelikli enerji kanyaklarının hızlı bir şekilde tükenmesinden dolayı başta gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler olmak üzere bütün ülkeler enerjiye duyulan ihtiyacı kontrol altına almak ve enerjiyi daha verimli kullanmak için belirli yöntemler geliştirmektedir. Ülkemizde de bu enerji tüketimi başta sanayi olmak üzere konutlarda ve diğer alanlarda her yıl giderek artmaktadır. Özellikle konutlarda bu tüketim daha çok ısıtma ve soğutma ihtiyaçlarına gitmektedir. Enerjinin daha verimli kullanılması için de ısı yalıtımı önemli bir parametredir. Piyasada birçok ısı yalıtım malzemesi bulunmaktadır. Faz değiştiren maddeler (FDM) ise bu ısı yalıtım malzemelerine alternatif olacak bir yalıtım malzemesidir. Bu çalışmada, farklı yönlere bakan bina dış duvarlarında yalıtım yerine FDM kullanılarak yaz ve kış iklim şartları için ısıtma ve soğutma yükleri ANSYS'de sayısal olarak araştırılmıştır. Elazığ ilinin iklim verileri göz önünde bulundurularak bina duvarının dış yüzeyi 24 saat boyunca değişen güneş ışınımı ve dış ortam sıcaklıklarına maruz kaldığı ve iç yüzeyinin ise sabit sıcaklıkta oda havasıyla temasta olduğu kabul edilmiştir. Bu amaçla 6 farklı duvar modeli belirlenmiş ve analizler yapılmıştır. Sonuç olarak FDM kullanılarak dış yüzeyde oluşan sıcaklık dalgalanmaları iç yüzeyde minimize edilmiştir. Ayrıca FDM kullanılarak yaz ve kış şartlarında yalıtımsız duvara kıyasla ısıtma ve soğutma yükünü azalttığı görülmüştür.
Bir mikro hidro türbinin tasarımı analizi ve deneysel incelenmesi
Gittikçe artan enerji ihtiyacını karşılamak üzere yerel olarak kullanılabilecek bir çözüm düşüsü az debisi nispeten düşük olan akarsular üzerine kurulacak mini/mikro düzeydeki hidrolik türbinlerdir. Bu çalışmada 10kW'lik boru tipi sabit kanatlı bir hidrolik türbin tasarımı yapılmış, yapılan tasarımın Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği teknikleri ile performans analizleri yapılmış ve optimizasyonlar ile güç üretimi arttırılmış, Sonlu Elemanlar Yönetmi ile mukavemet heesapları yapılmış, daha sonra üretilmiş ve İTÜ Prof. Dr. Cahit Özgür Hidromekanik Laboratuvarı'nda testleri gerçekleştirilmiştir.Tasarım süreci öncelikle amprik ve analitik formüller kullanılarak ana boyutların hesabı ile başlamış, hız üçgenleri kullanılarak kanat tasarımları yapılmıştır. 3-boyutlu tasarımlar Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizleri ile doğrulanmış, daha sonra optimzasyon sürecine geçilmiştir. Stator sayısı, emme borusu geometrisi, kanat açıları, göbek çapı, kuyruk suyu borusu geometrisi gibi birçok parametrede değişiklikler yapılarak aynı düşü için türbinin verim ve güç değerleri arttırılmıştır.Eniyileştirme çalışmalarında ortaya çıkan 15 farklı tasarımdan seçilen tasarım için sonlu elemanlar analizleri ile mukavemet hesabı yapılmış ve yeterli güvenlik faktörü görüldüğünde üretim için mekanik tasarım yapılmıştır. Mekanik tasarım üretilebilirlik açısından bazı kısıtlar getirdiğinden sivri kenarlı kanatların keskinliği azaltılmış ve akabinde rotor ve stator kanatları CNC'de işlenmiş, gövdenin büyük kısmı standard borudan kesilmiş, standard olmayan çap içinse sac bükülerek kaynatılmıştır.İmalatı yapılan prototip İstanbul Teknik Üniversitesi'ne hidrolik test için gönderilmiştir. Moment ölçümü için bir torkmetre yerleştirilmesinin mümkün olmaması sebebi ile hidrolik güç ve jeneratör güçleri ölçülerek sistem verimi hesaplanmış, türbinin dizayn debisini test sisteminde sağlamak mümkün olmadığından testler anma hızından düşük hızlarda yapılıp daha sonra ölçüm sonuçları 1500 d/d dönme hızına irca edilmiştir. Elde edilen test sonuçları ile analiz sonuçları karşılaştırılığında oldukça yakın değerler elde edilmiştir.Bu çalışma neticesinde 10kW'lık bir mikro türbinin sayısal yöntemler kullanılarak tasarımı yapılmış ve bir tasarım metodolojisi oluşturulmuştur. Deneysel sonuçların sayısal analizler ile yakın çıkmış olması tasarım sürecinde sonlu analiz yöntemlerinin kullanılmasının faydasını ortaya koyması açısından önemlidir ve günümüz tasarım süreçlerinin vazgeçilmez unsurlarıdır.
Dikdörtgen kesitli yatay bir kanaldaki kanal boyuna yerleştirilmiş kanatçıklardan karışık konveksiyonlu olan ısı transferine, akışa eğimli yöndeki, levhanın etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Elektronik cihazların çalışmaları sonucunda açığa çıkan atık ısı dışarı atılıp soğuma gerçekleştirilemezse sistemde performans kaybı ve sağlıksız çalışma ortamı meydana gelmiş olur. Bu amaçla sistemlerin ısı transferlerinin sürekli iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, dikdörtgen kesitli yatay bir kanaldaki kanal boyuna yerleştirilmiş kanatçıklardan karışık konveksiyonlu olan ısı transferine akışa eğimli yöndeki levhanın etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Böylece kanatçıkların önüne yerleştirilen eğik plakanın gelen soğuk havayı kanatçıklara yönlendirmesi ve ısı transferinde iyileştirme meydana getirmesi öngörülmüştür. Yapılan bu deneysel çalışmada, Reynolds sayısı laminar akış özelliklerinin görülmesi için Re=2300-1500-250 olarak üç ayrı değerde, Grashof sayısı karışık konveksiyonlu akış şartlarının sağlanması için Gr = 5x107-3x108-5x108-8x108-1x109 beş ayrı değerde, eğik plaka açışı ?= 0?-20?-40?-60? dört ayrı değerde incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda eğik plaka açısının artmasıyla ısı transfer katsayısı ve Nusselt sayısında azalma meydana gelmiştir. Bu azalma eğik plakanın kaldırma kuvvetinin etkisiyle yükselen havaya soğutucu akışkanın ulaşmasını engellemesi sonucunda olmuştur.Anahtar Kelimeler : Kanatçık, eğik plaka, ısı transferi, karışık taşınım
Plazma püskürtme yöntemi ile seramik esaslı tozlarla kaplanan magnezyum alaşımının yüzey kaplama özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada, AZ91D magnezyum alışımın yüzeyi Cr2O3, Al2O3-40TiO2 ve Cr2O3-40TiO2 tozları ile kaplandı. Yüzey kaplama yöntemi olarak plazma sprey yöntemi kullanıldı. Yüzey kaplama işlemi iki farklı sprey mesafesi (110 mm ve 130 mm) ve iki farklı akım (580 A, 500 A) değerinde yapıldı. Kaplanan yüzey tabakalarının mikroyapıları optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD) ve enerji dağılımlı X-ışınları (EDS) yöntemleriyle analiz edildi. Mikrosertlik ölçümleri, mikrosertlik test cihazında gerçekleştirildi. Kuru kaymalı aşınma özellikleri disk-on-disk tip aşınma deney cihazı kullanılarak belirlendi. Aşınma testleri 2.5 N, 5 N, 7.5 N yükte ve 150 m kayma mesafesinde gerçekleştirildi. Cr2O3 ile kaplanan numunelerin kaplama tabakalarında Cr2O3 ve Cr tespit edilmiştir. Al2O3-40TiO2 ile kaplanan numunelerin kaplama tabakalarında Al2O3, Ti2O3 ve TiO tespit edilmiştir. Cr2O3-40TiO2 ile kaplanan numunelerin kaplama tabakalarında Cr2O3, TiO2 ve TiO tespit edilmiştir. En yüksek yüzey pürüzlülüğüne sahip olan numuneler Cr2O3 ile kaplanan numunelerdir. En yüksek sertlik değeri Al2O3-40TiO2 ile yüksek ısı girdisi ve düşük sprey mesafesinde kaplanan numunede 845 HV0,1 ölçülmüştür. Uygulanan tüm kuvvet değerlerinde, kaplanmış numunelerin aşınma dirençleri altlık malzemeden daha yüksek çıkmıştır. En yüksek aşınma direncine sahip numune, Cr2O3 ile yüksek ısı girdisi ve düşük sprey mesafesinde kaplanan numune olmuştur. Tüm yük değerlerinde altlık malzemenin sürtünme katsayısı (µ), kaplanmış numunelerden daha düşük olmuştur. AZ91D' nin ve kaplanmış numunelerin µ değerleri normal kuvvet arttıkça artmıştır. Al2O3-40TiO2 kaplı numunelerin µ değerleri diğer numunelere göre daha düşük olmuştur. Ayrıca kaplanmış numunelerin µ değerleri, akımın azalması ve sprey mesafesinin artmasıyla artmıştır.
Dairesel osilasyonlu çarpan jet akış ve ısı transferi karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi
Bu çalışmanın amacı, dairesel bir lüleden çıkıp pürüzsüz bir yüzeye çarpan salınımlı hava jetinin, akış ve ısı transferi karakteristiklerinin, Reynolds sayısı, salınım genliği ve salınım frekansı gibi parametrelerden nasıl etkilendiğini sayısal olarak incelemektir. Bu sayısal çalışmayı yapmak için, kontrol hacmi formülasyonu ve SIMPLE algoritmasına dayanan bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Simülasyonlar, Reynolds sayısı 300, 500 ve 700, salınım genliği 0,0v0~0,8v0 aralığındaki değerler, ve salınım frekansı 1~6 Hz için yapılmıştır. Bütün simulasyonlarda lüle çıkışındahızv_in=v_0+Av_0 ?(t) basamak fonksiyonuna uygun, ve periyodik olarak değiştirilmiştir. Simülasyonlar sonunda elde edilen sıcaklık dağılımı kullanılarak, hedef yüzey üzerindeki anlık yerel Nusselt sayısı, anlık durma noktası Nusselt sayısı ve periyot boyunca zaman ortalama durma noktası Nusselt sayısı hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, Reynolds sayısı arttıkça Nusselt sayısının arttığını göstermiştir. İncelenen parametre değerleri aralığında, salınım genliği ve frekansının, düşük Reynolds sayılarında, nusselt sayısı üzerine olan etkisinin belirgin bir trendi gözlenememiştir. Reynolds sayısı 700 için yapılan simülasyonlar, Reynolds sayısının bu değerinde salınım genliği ve frekansının, Nusselt sayısını artırdığı gözlenmiştir.
İçerisinde ısıtıcı bloklar bulunan bir kanalda, osilasyonlu akışın ve ısı transferinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Bu çalışmada, duvarlarından birinde ısı yayan bloklar bulunan bir kanal içindeki akış ve ısı transferi ele alınmıştır. Akışkan olarak kullanılan havanın kanal girişindeki hızı, zamana bağlı sinüs eğrisi şeklinde periyodik olarak değiştirilmiştir. Deneysel ve sayısal çalışmalar yapılarak, osilasyonun kanal içindeki akış yapısına ve ısı transferine etkisi incelenmiştir. Problem iki boyutlu ve zamana bağlı olarak formüle edilerek, sayısal çalışmalar laminer ve türbülanslı akışlar için gerçekleştirilmiştir. Bloklarda hacimsel ısı üretimi olduğu varsayılmıştır. Sayısal analizlerin gerçekleştirilebilmesi için kontrol hacmi yaklaşımına ve SIMPLE algoritmasına dayanan bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Türbülansın modellenmesi için k-? türbülans modeli kullanılmıştır. Konveksiyon terimlerinin diskritizasyonu için hybrid metot kullanılmıştır. Zamana bağımlı terimler ise tam implicit metot kullanılarak diskiritize edilmiştir. Cebirsel denklemlerin çözümü için ise Gauss-Seidel iterasyon tekniği kullanılmıştır. Geliştirilen program yardımıyla, çözüm alanı içersindeki hız ve sıcaklık dağılımı belirlenmiştir. Elde edilen sıcaklık dağılımı kullanılarak, blok yüzeylerindeki anlık yerel, anlık alan ortalama ve alan ve zaman ortalama Nusselt sayıları hesaplanmıştır.Deneysel çalışmalar için, bir deney düzeneği kurulmuş ve osilasyonlu akış durumu için deneysel veriler elde edilmiştir. Kanal ve blok geometrik boyutları sabit tutularak, Reynolds sayısının 250, 500, 750, 1000, 10000, 20000, 30000 ve 40000 değerleri, giriş hızı genliğinin 0.0Uo, 0.2Uo, 0.4Uo, 0.6Uo ve 0.8Uo değerleri ve frekansın 1, 2, 3, 4, 5 ve 6 Hz değerleri için analizler yapılmıştır. Bloklardan hacimsel ısı üretim değeri 0.025, 0.050, 0.075, 0.25, 0.50, 1.0 ve 1.5 W/cm3 olarak dikkate alınmıştır. Deneysel ve sayısal sonuçların ışığında, kanal içindeki akışın Reynolds sayısının, bloklarda gerçekleşen ısı üretiminin ve akışkan giriş hızının salınım genliğinin ve frekansının, akış ve ısı transferine etkileri analiz edilerek, aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir.Blok yüzey sıcaklığı birinci blokta en küçük değerde iken, akış yönünde ilerledikçe (blok numarasının artışıyla) artmaktadır. Benzer olarak, blok Nusselt sayısı birinci blokta en büyük değerde iken, blok numarasının artışıyla azalmaktadır. Reynolds sayısının artması ile, kanal boyunca tüm bloklarda yüzey sıcaklığı azalmakta, Nusselt sayısının değeri ise artmaktadır. Bloklarda üretilen ısının artması ile, blok yüzey sıcaklıkları artmakta, Nusselt sayısının değeri ise bu artıştan etkilenmemektedir. Laminer durumda, giriş hızı salınım genliği ve frekansının artmasıyla, tüm bloklarda sıcaklık azalmakta, Nusselt sayısı ise artmaktadır. Türbülanslı durumda, salınım frekansı 3Hz, Reynolds sayısı 20000 ve 30000 için kritik değerdir. Salınım frekansının 3 Hz'den daha küçük değerlerinde, blok sıcaklığı azalış eğilimine girmekte, 3 Hz'den daha büyük değerlerinde ise artış eğilimine girmektedir. Benzer olarak, salınım frekansının 3 Hz'den küçük değerlerinde, Nusselt sayısı artış eğilimine girmekte, 3 Hz'den büyük değerlerinde ise azalış eğilimine girmektedir. Reynolds sayısı 40000'de kritik frekans yaklaşık 5 Hz'dir. Salınım genliğinin artırılması, salınım frekansının değeri kritik noktadan küçük ise, zaman ve alan ortalama Nusselt sayısının değerini artırmakta, salınım frekansı kritik noktadan büyük değerde ise azaltmaktadır.
10 KN kapasiteli pozisyon kontrollü çekme test cihazının optimum tasarımı ve üretimi
Mekanik testlerdeki asıl amaç malzemelerin çeşitli çalışma şartları altında olan dayanımlarını belirlemektir. Malzeme biliminin gelişmesi ile malzemelere uygulanması gereken mekanik testlerde büyük önem kazanmıştır ve çekme testi de bu mekanik testlerin en önemlilerinden birisidir. Çekme testinin yapılabilmesi için ihtiyaç duyulan deney cihazları çoğunlukla yurt dışından ülkemize yüksek ücretler karşılığında ithal edilmektedir.Bu çalışmada, düşük mukavemetli plastik ve kompozit malzemelerin çekme testlerinde kullanılacak yeterli özelliklere sahip ve hazır cihazlara göre kıyaslandığında düşük maliyetli bir çekme test cihazı tasarlanmış ve üretilmiştir. Tasarımı ve üretimi yapılmış olan test cihazı, özellikle düşük mukavemetli plastik ve kompozit malzemelerin testlerinde kullanılacağından, üretim sonrası üç farklı plastik malzemeden hazırlanmış numuneler kullanılarak çekme testleri ile test edilmiştir. Böylece deney cihazının istenilen şekilde çalışıp çalışmadığı kontrol edilmiş ve ortaya çıkan aksaklıklar giderilmiştir.Bu çalışmada 10 kN kapasiteli bir çekme test cihazının tasarımı ve üretimi düşük bütçe ve çoğunlukla yerli kaynaklar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu sayede oluşan bilgi birikiminin ve maddi kaynakların ülkemizde kalması sağlanmıştır.Anahtar Kelimeler : Çekme Testi, Mekanik Özellikler, Mekanik Tasarım
Tek silindirli bir dizel motorunda atık kızartma yağı metil esterinin, petrol dizeli ile karışımının ve ön ısıtmalı mısır yağı kullanımının etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Taşıt sayısındaki artışla birlikte yakıt ihtiyacı da artmış, yakıt rezervleri tükenmeye başlamış ve alternatif yakıt arayışları başlamıştır. Bu alternatif yakıtların başında maliyetinin düşük olması ve çevreye zararının yok denecek kadar az olması sebebiyle biyoyakıtlar gelmektedir. Buna rağmen bazı olumsuz yanları da vardır ve bunların başında yüksek viskozitesi sebebiyle soğuk günlerde ilk çalıştırmalarda problem çıkartması, atomizasyonun iyi olmaması sonucu performansta azalmalara sebep olması gelmektedir. Bu çalışmada tek silindirli dizel motoru, hidrolik dinamometre, dinamometre kontrol ünitesi, yakıt tankları, sıcaklık ölçüm cihazı ve ısı değiştiricisinden oluşan deney seti kullanılmıştır. Isı değiştiricisi yakıtı istenilen sıcaklığa getirecek şekilde tasarlanmış, tasarımın ardından imal edilmiş ve deney setine dâhil edilmiştir. Deneylerin ilk kısmında atık kızartma yağı metil esteri, petrol dizeli ve petrol dizeli ile karışımları kullanılmıştır. Farklı motor devirlerinde, motor performans ve egzoz emisyon deneyleri yapılmıştır. Deneyin ikinci kısmında mısır yağı ve petrol dizeli ile karışımları kullanılmıştır. Yakıt enjektörlere gitmeden önce imal edilen ısı değiştiricisinden geçirilerek, egzoz gazından atmosfere atılan yanmış gazın sahip olduğu ısı ile farklı sıcaklıklara ısıtılmış ve egzoz emisyon testleri yapılmıştır.Yapılan deneyler sonucunda atık kızartma yağı metil esteri kullanımı ile emisyonlarda azalma olurken, motor performansının da azaldığı görülmüştür. Mısır yağının kullanıldığı deneylerde, mısır yağının yüksek viskozitesi sebebiyle emisyonların artmasına sebep olduğu, ön ısıtma ile emisyonların bir miktar azalmasına rağmen petrol dizeline kıyasla yüksek olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler : Biyodizel, bitkisel yağ, ön ısıtma, performans, emisyon
Farklı jet ve çarpma plakası özelliklerinde çarpmalı akışkan jetlerinin ısı transferi ve akışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Çarpmalı jetler ısıtılmak veya soğutulmak istenen yüzeylerde çarpan akışkan jetleridir. Çarpmalı jetler yüksek ısı ve kütle transferinin istenildiği birçok uygulamalarda kullanıldı. Bu çalışmanın ilk bölümünde, çoklu dairesel çarpmalı akışkan jetlerin ortalama ve yerel ısı transferi özellikleri Reynolds sayısı ve jet-plaka mesafesine bağlı olarak deneysel olarak incelendi. Parametrik çalışmada Reynolds sayısı ve boyutsuz jet-plaka arasındaki mesafe sırasıyla 2000-10000 ve 2-12 arasında değiştirildi. Maksimum ortalama Nusselt sayısı H/d=2'de elde edildi ve H/d'nin artmasıyla azaldı.İkinci bölümde, düzgün dizilimli eliptik ve dikdörtgen jetlerin düz bir yüzey üzerindeki ayrıntılı ısı transfer ölçümleri termal kamera kullanılarak incelendi. Eliptik ve dikdörtgen jetlerin en-boy oranları 1, 2 ve 0,5 üç farklı değerleri ile jet Reynolds sayısının 2000-10000, jet-plaka mesafesi 2-10 arasında değiştiği durumda ısı transfer performansı düşünüldü. Sonuç olarak eliptik ve dikdörtgen geometrilerin özellikle durma bölgesinde pasif bir ısı transferi artırım mekanizması olarak kullanılabileceği sonucuna varıldı.Üçüncü bölümde, dairesel çarpmalı jet dizilimleri tarafından daralan-genişleyen biçimli kanatçıklar (DG-BK) ve V biçimli kanatçıklar (V-BK) üzerindeki ısı transfer ölçümleri termal kamera kullanılarak incelendi. Hem V-BK hemde DG-BK biçimleri 45o olarak düşünüldü. Duvar boyunca ısı transferinde farklı kanat yüksekliklerinin etkileri çalışıldı. Deneyler esnasında, Reynolds sayısı 2000-10000, jet çapının kanatçık yüksekliğine oranı 0,6-1,2 ve jet-plaka arasındaki mesafe 2-12 arasında değiştirildi. Kanatçıklı yüzeylerin ısı transfer sonuçları düz plaka ile karşılaştırıldı. En iyi ısı transfer performansı V-BK'lı yüzeylerde elde edildi. V-BK plakada ortalama Nusselt sayısı düz plakalara göre %4-%26,6 oranında artığı görüldü. Kanatçıklı yüzeylerde ortalama Nusselt sayısı için korelasyonlar geliştirildi.Dördüncü bölümde, düz ve V-BK yüzeyler üzerindeki akış alanı Lazer-Doppler Anemometrisi (LDA) sistemiyle deneysel olarak çalışıldı. Herbir H/d durumunda, profiller x/d=0-6 bölgelerinden toplandı. Çarpma plakası boyunca farklı sınır tabaka profilleri H/d=3 ve 12'de V-BK ve düz plakalı yüzeyler üzerinde elde edildi. Radyal ve eksenel hız ve türbülans yoğunlukları V-BK ve düz plakalarda tanımlandı. Düşük jet-plaka mesafeleri için türbülans kinetik enerji üretimi V-BK'lı yüzeylerde düz plakalarla karşılaştırıldığında daha yüksek olduğu görüldü. H/d=3 için, V-BK'lı yüzeylerdeki radyal hızlar düz yüzeylerle karşılaştırıldığında daha yüksek olduğu görüldü. Fakat H/d=12 için radyal hızlar tüm x/d bölgelerinde neredeyse değişmedi.Son bölümde, sayısal çalışmalar çoklu jet dizilimlerinden dolayı akış dağılımı ve ısı transferi etkileri gerçekleştirildi. X yönünde jetler arası mesafe 3d, 4d, 5d ve y yönünde sabit 5d olarak düşünüldü. Denklemler başlangıçta genel formda verildi. Daha sonra, çalışılan probleme göre kabuller ve basitleştirmeler yapıldı. Düşük Re sayılı Lam-Bramhorst k- ? türbülans modeli çözümler için kullanıldı. Bu model ısı transferini çarpma plakası üzerinde her noktada belirlemede yetersiz kaldığı ancak genel değişimleri yakalayabildiği görülmüştür. Ayrıca deneysel ve sayısal çalışmalar karşılaştırıldı.Anahtar Kelimeler : Çarpmalı jet, LDA, kanatçıklı yüzey, ısı transferi
Çarpan jetlerde ısı-kütle transferi analizi
Isı transfer katsayısının tespitinin zor olduğu durumlarda, bilhassa cidar-iletim hatalarının önüne geçmek amacıyla, ölçüm için yüksek teknolojilerin kullanılması gerekebilmektedir. Bu durum ölçüm maliyetlerini çok yükseğe çıkarmaktadır. Fakat özellikle son yıllarda ısı transfer katsayısı tespiti için farklı yöntemler uygulanmaktadır. Bu tez çalışmasında da, endüstriyel pek çok alanda kullanılan ve yüksek ısı ve kütle transferi kabiliyetine sahip olan çarpan jetlerde, son yıllarda geliştirilen yöntemlerden biri olan ve kütle transfer tekniğini esas alan naftalin süblimleşme tekniği kullanılmıştır. Naftalin kendisine ait özel kokusu olan, parlak kristal yapılı beyaz renkli bir bileşiktir. Organik yapıdadır ve organik kimyanın aromatik bileşikler sınıfına girer. Süblimleşme özelliği olan naftalinin sıvı formu bulunmamaktadır ve naftalin süblimleşme tekniği doğru ölçümler elde etmemizi sağlar. Fakat yöntemin doğru sonuçlar vermesi için katı naftalinin yoğunluğu, doymuş buhar yoğunluğu/basıncı ve havadaki kütle difüzyon katsayısı/Schmdit sayısının doğru tespit edilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışması için oluşturulan deney düzeneği, Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü Akışkanlar Mekaniği laboratuvarında kurulmuş olup, bir sehpa üzerine yerleştirilmiş hassas bir terazinin üzerinde yer alan naftalin tabletleri ve ona çarptırılan ısıtılmış hava jetinden oluşmaktadır. Yapılan çalışmalar neticesinde, kütle kaybı ölçümü için deneyden önce ve sonra tartımı yapılan numunelere ait kütle farkları ve bu esnada geçen süre göz önüne alınarak hesaplanılan süblimleşme miktarlarının ardından görülmüştür ki, jet çıkış sıcaklığının değişimi arttıkça kütle transferi de ısı transferi de aynı oranda artmıştır. Reynolds sayısının artımı ise hem kütle transferini hem de ısı transferini arttırıcı yönde etki etmiştir.
Adıyaman Üniversitesi araştırma ve uygulama hastanesi doğal gaz sisteminin enerji ve ekserji analizi
Günümüzde dünya ve ülkemiz için en büyük sorunlardan biride enerjidir. Bu sebeple enerji en verimli biçimde kullanılmalıdır. Türkiye'de ısıtma soğutma tesisatlarının birçoğu enerji ve ekserji analizleri yapılmadan eski teknolojiler ile yapılmıştır. Bunun sonucunda da zaten dışardan satın alınan enerjiye, talep artmakta ve ülkeye ekonomik bir yük oluşmaktadır. Bu çalışmada Adıyaman Üniversitesi Araştırma ve Uygulama Hastanesi binasında bulunan ısıtma hattının ekserji ve enerji analizi yapılmıştır. Kazanda yakıt olarak doğalgaz kullanılmıştır.Isıtma sistemindeki sıcak su boyler vasıtasıyla kullanım suyu, Fan-coill vasıtasıyla mahali ısıtmada, klima santrali vasıtasıyla da istenilen mahallerin ısıtmasında kullanılmıştır. Kazan Ocak ayında 75 °C olarak çalıştırılmıştır. Değişik zamanlarda ölçüm sonuçlarında kazan, klima santrali ve fan-coill giriş ve çıkış su sıcaklıkları belirlenip bunların termodinamik özellikleri bulunarak gerekli olan hesaplamalar yapılmıştır. Hesaplama sonucunda sistemde kazanda ortalama ekserji kaybı 43526,79 kW, klima santralin de 2624,65 kW fan-coill de 953,73 kW bulunmuştur. Benzer şekilde kazan verimi % 75, klima santralin % 88 fan-coill de % 92 olarak hesaplanmıştır. Hesaplamalar sonucunda sistemdeki enerji analizi sonucu kazanda ortalama kayıp 7116,86 kW. Klima santralinde 2624,65 kW, fan-coill de ise 945 kW bulunmuştur. Sistemdeki ortalama kazan enerji verim %51,5 olarak bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre gerekli iyileştirme önerileri sunulmuştur.
Bir emme manifoldundaki akışın sayısal olarak incelenmesi
Bu çalışmada;üçfarklıemme manifoldusolidworksporgramındatasarlanarak,bumanifoldlarınhız parametreleri,HesaplamalıAkışkanlarDinamiği(HAD) analiziile sayısalolarak incelenmiş veemme manifoldu sayısalmodelitasarımıiçindört silindirlibir aracınmanifold modelikullanılmıştır. Analizlerde akışkanolarakhavakullanılmıştır. Emmemanifolduna farklı hızlar verilerekemme kanallarınıngirişaçılarınınetkilerive çıkış debileri incelenmiştir. Sayısal çözümlemede ANSYSFluentyazılımı emme manifolduiç akışınıanalizetmekiçinkullanılmıştır.Analiz sonuçları doğrultusundaemmemanifoldu için eniyiiç akış koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Literatürdeki tasarım ile karşılaştırılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. Emme kanallarının çıkış hızlarının silindir içerisine eşit olarak dağılması için en uygun tasarım belirlenmiştir.
Sürekli elyaflarla takviye edilmiş çeşitli termoplastik kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Termoplastik kompozit malzemeler, Teknolojide kullanılan malzemeler içerisinde önemli bir yere sahiptir. Termoplastik kompozit malzemeler özellikle özgül mukavemetinin yüksek oluşu, kolay şekil verilebilirliği ve geri dönüşüm özelliği nedeniyle önemli bir malzemedir. Çalışmada kullanılan termoplastik kompozit malzemeler laminasyon tekniği ile üretilerek elde edilmiştir. Kompozit üretimi, kompozit malzemenin sıcak preste belirli süre bekletilmesiyle gerçekleştirilmiştir. Bu yapı, arasına uygun şekilde cam elyaf ve karbon elyaf dizilmiş levhalardan oluşturulmuştur. Üretilen malzemelerden; çekme ve çentik darbe numuneleri hazırlanmıştır. Numuneler teste tabi tutulup tabakaların sayısı arttırılarak deneyler tekrarlanmıştır. Tabaka sayısı arttıkça termoplastik kompozitlerde elastisite modülü ve hasar yükü artmış, buna bağlı olarak şekil değiştirmelerde de bir artış gözlenmiştir.
3 boyutlu yazıcı kullanılarak üretilen bal peteği sandviç kompozitlerin mekanik performanslarının araştırılması
Hücresel kompozitlerde altıgen petek yapıda boşluklara sahip petek hücre yapılı kompozit levhaların yüksek enerji sönümleme kabiliyeti, hafiflik, yüksek kayma ve eğilme rijitliği, ses yalıtımı ve yüksek korozyon dayanımı özellikleri nedeniyle havacılık ve diğer endüstri dallarında kullanımı artmaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışmada altıgen petek (bal peteği) yapılı sandviç kompozitlerin basma ve üç nokta eğilme kuvveti etkisi altındaki davranışları sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Kompozit levhaların yüzey örtüsü tabakalı kompozitten (polyester/cam fiber) üretilmiş olup petek hücrelerin üretiminde ABS ve PLA gibi 2 farklı özelliğe sahip termoplastik malzeme kullanılmıştır. Sandviç yapıların çekirdek kısmının üretimi üç boyutlu (3D) yazıcı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 3 farklı hücre boyutuna ve 3 faklı hücre yüksekliğine sahip petek yapılı sandviç numuneler eksenel basma ve üç nokta eğilme deneyine maruz bırakılmıştır. Basma ve üç nokta eğilme davranışlarının deneysel tespitinden sonra aynı sınır şartları için Ansys Workbench paket programı kullanılarak sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda bal peteği hücre yüksekliğinin artmasına bağlı olarak basma dayanımının azaldığı eğilme mukavemetinin arttığı görülmüştür. Artan hücre boyutuna bağlı olarak her iki yükleme durumu içinde numune mukavemetinin azaldığı görülmüştür. Basma deneylerinde maksimum dayanım minimum hücre boyutu ve minimum hücre yüksekliğine sahip PLA termoplastik malzeme yapılı numunede elde edilmiştir. Üç nokta eğilme deneylerinde maksimum eğilme dayanımı minimum hücre boyutu ve maksimum hücre yüksekliğine sahip PLA termoplastik malzeme yapılı numunede elde edilmiştir. Ansys Workbench paket programı kullanılarak gerçekleştirilen sayısal çalışma neticesinde elde edilen sonuçlar deneysel çalışmalarla elde edilen sonuçlarla uyumlu olarak tespit edilmiştir. Yapılan deneysel ve sayısal çalışmalar sonucunda PLA malzemenin ABS malzemeye göre daha üstün mekanik özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir.
Titanyum dioksit bazlı nanoakışkan üretimi ve termal özelliklerinin belirlenmesi
Bu tez çalışmasında titanyum esaslı nanoakışkanların üretimi yapıldı. Yapılan çalışmalardan farklı olarak titanyum oksit esaslı kompozit nanoakışkan üretimi yapıldı. Nanokompozitler, TiO2 matris alınarak, CuO ve ZnO oksit malzemelerle farklı oranlarda üretilmiştir. Üretilen bu kompozit nanoakışkanların termal özellikleri saf su ile karşılaştırıldı. Deneysel sonuçlara bakıldığında hazırlanan nanoakışkanların saf suya göre daha iyi özelliklere sahip olduğu görülmüştür. Üretim şartlarına bağlı olarak ısı transfer özelliklerinin arttığı deney sonucunda görülmüştür.
Bir binada akış lüleleri ve aspiratör kullanımının soğutmaya etkisi
Bu araştırmada bir bina modelinin bir penceresine akış lüleleri diğer bir penceresine de aspiratör yerleştirilmiştir. Akış lülelerinin geniş ağzı bina modelinin dış tarafına, dar ağzı ise iç tarafına bakmaktadır. Akış lülelerinden içeri giren havanın hızı artmakta, basınç ve sıcaklığı düşmektedir. Bunun kapalı alanda da sıcaklığı düşüreceği düşünülerek sistem tasarlanmıştır. Ayrıca aspiratör de içerideki sıcak havayı hızla dışarı atacağından soğumanın daha da artması hedeflenmiştir. Aspiratör, gücünü bir aküden almaktadır. Aküyü ise bir güneş paneli şarj etmektedir. Böylece yenilenebilir enerjiyle çalışan bir havalandırma sistemi oluşturmak amaçlanmıştır. Bina modelinin yalıtımsız olduğu durum için dört deney yapılmıştır. Birinci deneyde modelin iç havası ile dış ortam hava irtibatı tamamen kesilmiştir. İkinci deneyde aspiratörlü pencere hava almayacak şekilde kapatılmıştır. Akış lüleli pencere tamamen açılmıştır. Böylece doğal havalandırmanın etkisi gözlenmiştir. Üçüncü deneyde aspiratörlü pencere kapalı tutulmuştur. Akış lüleli pencere kapatılarak lülelerden içeriye hava girişi sağlanmıştır. Bu şekilde akış lülelerinin etkisi gözlenmiştir. Dördüncü deneyde akış lülelerinden içeriye hava girmeye devam etmiştir, ayrıca aspiratör devreye alınmıştır. Böylece akış lüleleri ve aspiratörün birlikte etkisi gözlenmiştir. Bu durumların hepsinde günün belirli saatlerinde iç ve dış ortam sıcaklığı ölçülmüştür. Daha sonra bina modeli yalıtımla kaplanmıştır. Yalıtımlı durum için ilk dört deneydeki işlemler tekrarlanarak dört deney daha yapılmıştır. Veriler toplandıktan sonra bu sekiz deneye ait iç ve dış ortam sıcaklıklarını gösteren grafikler çizilmiştir. Gün boyunca iç ve dış sıcaklıklar arasındaki farkın aritmetik ortalaması alındığında birinci deneyde 2.8 °C, ikinci deneyde 2.2 °C, üçüncü deneyde 2.0 °C ve dördüncü deneyde ise 1.7 °C değerleri elde edilmiştir. Bina modelinin yalıtımlı olması halinde yapılan 5,6,7 ve sekizinci deneylere ait grafikler incelendiğinde ilk dört deneye benzer bir karakter görülmüştür. Sekizinci deneyde gün boyu sıcaklık farklarının ortalaması 1.5 °C hesaplanmıştır. Bu ise binanın yalıtımsız halindeki aynı deney şartları ile kıyaslandığında daha düşüktür. Dış ortam havasına göre iç ortam havasının en soğuk olduğu durumun binanın yalıtımlı, aspiratör ve akış lülelerinin devrede olduğu sekizinci deney olduğu gözlenmiştir.
Laparoskopik cerrahide kullanılmak üzere uzak dönme merkezli bir mekanizmanın tasarımı, imalatı ve kontrolü
Otomasyon sistemleri ve robotların, insan işgücünün yerini almaya aday olduğu günümüz teknolojisi, nihai ürün kalitesini artırarak yaşam standartlarını yükselmeyi amaçlamaktadır. Bununla birlikte yazılım alanında kat edilen mesafe ile yapay zeka teknolojileri de günlük hayatta kullanım alanı bulmuş, robotik alanında gerçekleştirilen çalışmalarda kullanımı yaygınlaşmıştır. Robotlar, imalat sektöründe yaygın kullanılmakla birlikte işlem hassasiyeti ve tekrarlanabilme kabiliyetleri sayesinde farklı alanlarda da kendine yer bulmaktadır. Bu alanlardan biri olan medikal sektöründe robotik çözümlerin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Başlarda daha iri ve sadece otomasyon odaklı gerçekleştirilen çözümler, günümüzde yerini performans/maliyet ve hızlı cevap odaklı daha kompakt ve kontrol hassasiyeti yüksek çözümlere bırakmaktadır. Bu çalışma, laparoskopik cerrahi alanında kullanılmak üzere tasarlanan, imal edilen ve bilgisayar destekli kontrolü gerçekleştirilen bir mekanizma hakkındadır. Mekanizma tasarlanırken, özellikle laparoskopik cerrahi alanında kullanılan robotlar incelenmiş ve iyileştirilebilecek yönleri araştırılmıştır. Çalışma sonucu ortaya çıkan bilgiler analiz edilerek özellikle dinamik yüklerin asgari olacağı şekilde ÖZGÜN bir tasarım gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan robotun prototip imalatı gerçekleştirilerek farklı kontrol yöntemleri uygulanmış ve robotun hareket kabiliyeti hem bilgisayar ortamında hem de gerçek zamanlı kontrol ile incelenmiştir. Çalışma sonucu elde edilen bulgular araştırmanın amaçları doğrultusunda, ele alınan literatür çalışmalarıyla ilişkilendirilmiş ve yorumlanmıştır. Tez çalışması sonucu robota uygulanan kontrol yöntemleri karşılaştırılmış ve kayan kipli kontrolün en doğru cevabı verdiği, en büyük yer değiştirme hatasının da PID kontrol sonucu 0.45 mm olarak gerçekleştiği görülmüştür.
İzinsiz girişlerin zemin titreşimlerinin ölçümü ve analizi ile tespiti
Bir zemin üzerinde hareket eden insanlar zemin üzerinde birbirlerini takip eden darbeler oluştururlar. Zeminde darbeler sonucu bir takım düzensizlikler oluşur ve bu düzensizlikler, darbe kaynağından sismik dalgalar şeklinde yayılır. Bu çalışmada hedef tespiti amacıyla insan adımları sonucu oluşan sismik sinyaller incelenmiştir. Sismik sinyallerin ölçülebilmesi için bir deney düzeneği kurulmuş ve belirlenen ölçüm senaryoları dahilinde bir takım deneyler gerçekleştirilmiştir. Test sonuçları zaman, frekans ve zaman/frekans tanım bölgelerinde analiz edilmiştir. Dalgacık gürültü süzme yönteminin kullanılması ile sismik yöntemlerle tespitin dezavantajlarından biri olan gürültü probleminin çözülebileceği görülmüştür. Kullanılan analiz yöntemleri ile insan adımı karakteristiği çıkarılmış, yürüme ve koşma frekansları bulunmuş ve farklı yürüyüş stillerinde bir insanın oluşturduğu sismik sinyal bileşenleri tespit edilebilmiştir. Elde edilen sonuçlar, titreşim analizi ile hedef tespiti ve tanımlaması yapılabileceğini ortaya koymaktadır.Anahtar Kelimeler : Sismik sinyaller, Yaya Algılama, Titreşim analizi
Mekanik Sistemlerin Doğal Frekanslarının Frekans Tepki Fonksiyonları Kullanılarak İstenilen Değerlere Kaydırılması
Mühendislik yapılarında karşılaşılan önemli problemlerden biri rezonanstır. Bu durumdan kaçınmanın bir yolu sistemin doğal frekanslarını tehlikeli frekans bölgesi dışına kaydırmaktır. Bu bakımdan bir sistemin doğal frekanslarının arzulanan değerlere kaydırılması problemi önemli bir çalışma konusudur. Bir sistemin doğal frekanslarının başka değerlere kaydırılması bu sistemin kütle ve katılık gibi fiziksel özelliklerinde değişiklik yapılarak başarılabilir. Buradaki problem, doğal frekansları istenilen değerlere kaydırmak için yapılması gerekli olan değişikliklerin bulunmasıdır. Bu amaçla sistemin modal özelliklerini veya Frekans Tepki Fonksiyonlarını (FTF) kullanan çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bununla beraber araştırmacılar daha etkili ve pratikte uygulanabilir yöntemler geliştirmek için çalışmaktadırlar. Bu tezin amacı da, bu bağlamda, bir sistemin belli sayıdaki doğal frekanslarını istenilen değerlere kaydırmak için sistem üzerinde yapılması gereken kütle ve yay değişikliklerinin hesabı için etkili bir yöntem geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda, esas sistemin FTF'lerini kullanarak ve matris teorisinden bilinen Sherman-Morrison (SM) formülünden faydalanarak bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem, literatürde sadece kütle veya sadece yay ekleyerek sistemin doğal frekanslarının istenilen değerlere kaydırılması amacıyla kullanılmıştır. Ancak bazı durumlarda çözüm bulunamadığı gibi elde edilen değişimleri pratikte uygulamak mümkün olamamaktadır. Bu çalışmada farklı olarak kütle ve yay değişikliklerinin birlikte yapıldığı durumlar da göz önüne alınmıştır. Böylece, örneğin kütle değişikliğinin pratik olarak uygulanamadığı durumlarda yay değişiklikleri ile problem çözülebilmektedir. Diğer taraftan önceki çalışmalarda, kaydırılacak frekans sayısı ile değişiklik sayıları eşit seçilmiştir. Böylece bilinmeyen sayısı kadar denklem elde edilmektedir. Bu çalışmada değişiklik sayıları ve kaydırılacak frekans sayıları farklı seçilerek az belirli veya aşırı belirli doğrusal olmayan denklem takımları elde edilmiştir. Bu denklemlerin sayısal olarak çözülmesiyle gerekli değişiklikler elde edilmektedir. Geliştirilen yöntemin geçerliliği 5 Serbestlik Dereceli (SD) ayrık bir sistem üzerinde yapılan sayısal benzetim çalışmalarıyla gösterilmiştir. Aynı sistemin deneysel bir modeli yapılarak bu sistem için de uygulamalar yapılmıştır. Kütle değişikliği, yay değişikliği, kütle ve yay değişikliğinin bir arada olduğu durumlar ele alınmıştır ve oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Yöntemin gerçek uygulamalarda da kullanılabileceği gösterilmiştir.
Değişik uç geometrilerine sahip fiberlerle güçlendirilmiş polyester kalsit kompozit malzemenin darbe davranışının incelenmesi
Bu çalışmada, yüksek ve düşük sıcaklıklarda kürlenmiş ve düşük enerjili darbeye maruz bırakılmış kompozit malzemede darbe sonucu oluşan mekanik değişim incelenmiştir. Kompozit malzeme, değişik uç şekillerine sahip çelik fiberlerle güçlendirilmiş polyester kalsit malzemeden üretilmiştir. Burada kullanılan fiberin malzemesi, şekli ve hacim oranı kompozitin mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkilemektedir. Değişik geometrilere sahip fiberlerle güçlendirilmiş kompozit numuneler 40°C, 80°C ve 120°C sıcaklıklarda fırınlanmışlardır. Tüm numuneler ağırlık düşürme test cihazıyla düşük enerjili darbeye tabi tutulmuşlardır. Elde edilen sonuçlar grafikler halinde verilmiştir.Anahtar Kelimeler :Değişik uç şekilli fiberler, düşük hızlı darbe, polyester kalsit
Bir mikro kanal ısı alıcısında gerçekleşen ısı transferinin sayısal analizi
Bu çalışmada bir mikro kanal ısı alıcısında zorlanmış taşınım ısı transferi laminer akış koşullarında sayısal olarak incelenmiştir. Reynolds sayısının 300 ile 800 aralığında ve 1,3, 1,8, 3,6 ve 5,4 kW/m2 sabit ısı akıları için FLUENT paket programı kullanılarak parametrik çalışmalar yapılmıştır. Ayrıca sinüzoidal ve doğrusal olarak değişen ısı akılarında sayısal analizler yapılmıştır. Bunun yanı sıra, mikro kanal boyutlarının ısı transferi üzerine etkisi araştırılmıştır. Kanal yüksekliği, genişliği, kanatçık uzunluğu ve akışkan cinsi değiştirilerek ısı transferi üzerine olan etkileri incelenmiştir. Reynolds sayısının ısı transfer katsayısı, Nusselt sayısı, basınç düşüşü, ısı alıcısı sıcaklığı ve kanal çıkış sıcaklığı üzerine olan etkisi incelenmiştir. Çalışmanın sonuçları, literatürdeki deneysel çalışmalar ile karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler : Zorlanmış ısı transferi, mikro kanal, laminer akış, Fluent
Elastomerik malzemelerin dinamik karakteristiklerinin teorik ve deneysel incelenmesi
Bu çalışmada bir elastomer numunenin dinamik karakteristiği analitik olarak modellenmiştir. Analitik çalışma sonucu numune geometrisine, yer değiştirme genliğine ve numunenin kompleks Young modülüne bağlı bir kompleks katılık ifadesi elde edilmiştir. Elde edilen kompleks katılık ifadesinin bir değişkeni olan kompleks Young modülü, iki parametreli Maxwell, iki parametreli Voigt, üç parametreli Maxwell, üç parametreli Voigt ve beş parametreli Voigt modelleri olmak üzere beş farklı konfigürasyona sahip viskoelastik modeller için frekansın fonksiyonu olarak modellenmiştir. Modellerin doğrulanması amacı ile bir deney prosedürü uygulanmıştır. Deney prosedürü, aynı numunenin farklı şekillerde bağlanması ile oluşturulan iki farklı konfigürasyon için uygulanmıştır. Birinci konfigürasyon 2,56 kN, 4,9 kN ve 10 kN ön yükleme koşulları için, ikinci konfigürasyon ise 0,5 kN ve 1,01 kN ön yükleme koşulları için test edilmiştir. Tüm bu testler 0,5 Hz, 1,0 Hz, 1,5 Hz ve 2,0 Hz frekans değerleri için gerçekleştirilmiştir. Ayrıca ikinci konfigürasyonda numune, 1,01 kN ön yükleme koşulu için 2 mm strok ile yine aynı frekanslarda, 3 mm ve 4 mm strok değerleri için 0,5 Hz'de test edilmiştir. Deneysel sonuçlar kullanılarak modellerdeki parametreler tüm ön yükleme koşulları için elde edilmiştir. Parametreler nümerik olarak MATLAB yazılımının ?fsolve? komutu ile elde edilmiştir. Çıkarılan modeller ile deneysel sonuçlar karşılaştırılmış ve bu şekilde modele ait konfigürasyon ve parametre sayısının modelin hassasiyetine olan etkisi araştırılmıştır.Deneysel çalışma ile elde edilen sonuçlara göre, K´ ve K´´ değerleri ön yükleme ile artmıştır. Bununla birlikte numuneye uygulanan gerinimin genliği arttıkça K´ ve K´´ değerleri azalmıştır. Analitik çalışma sonucunda ise Maxwell modellerinin aynı sayıda parametreye sahip Voigt modellerine göre daha hassas olduğu görülmüştür. Bununla birlikte Voigt modellerinin hassaslığı parametre artışı ile arttırılabilmiştir. Analitik çalışma sonucu oluşturulan viskoelastik modellere ait histerezis döngüleri elde edilmiş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre modellerin numunenin gösterdiği nonlineer davranışı simüle edemediği, ancak nonlineer davranışın daha az baskın olduğu yüksek ön yükleme koşullarında tutarlı sonuçlar verdiği görülmüştür.Anahtar Kelimeler : Elastomerik malzeme, viskoelastik malzeme, dinamik karakteristik, depolama katılığı, sönüm katılığı, Maxwell modeli, Voigt modeli
Gerçek zamanlı furuta ters sarkaç sisteminin lqr ve kutup yerleştirme ile kontrolü
Ters Sarkaç sistemleri, kontrol tekniklerinin üzerinde uygulanması ile birçok mühendislik problemlerinin çözümünde ve hareket analizlerinin yapılmasında kullanılan önemli bir mühendislik sistemidir. Bu sistemlerin gerçek zamanlı dengeleme çalışmaları modern kontrol kuramı için oldukça uğraştırıcı ve önemli olmuştur. Bu sistemler üzerinde yapılan çalışmalar araba, uçak, uzaysal araçlar, savunma araçları, füze rampasından insan yürüyüşüne, yük taşıyan robotlardan depreme dayanıklı bina tasarımlarına kadar vb. birçok sistemin tasarım ve denetim algoritmalarının oluşturulmasında ışık tutmuştur. Furuta ters sarkaç da kontrol mühendisliğinde kullanılan en önemli temel sistemlerden biridir. Bu çalışmada ilk olarak sistem için matematiksel model oluşturulmuştur. Matematiksel model, bir süreci ya da sistemin davranışını matematiksel olarak temsil eden denklemlerdir. Bu denklemleri ifade eden dinamik denklemler Lagrange metodu ile elde edilmiştir. Dönen ters sarkaç doğrusal olmayan (Nonlinear) bir sistemdir. Elde edilen denklemlerin lineerleştirilmesi (Doğrusallaştırılması) yapılıp durum-uzay modeli elde edilmiştir. Durum-uzay modeli herhangi bir sistemin diferansiyel denklemlerinin "durum-uzay dönüşümü" yoluyla zaman domeninde ifade edilmesidir. Durum-uzay modeli ile sisteme ait durum denklemleri ve durum değişkenleri elde edilmiştir. Ayrıca durum değişkenlerine bağlı olarak sistemin kontrol edilebilirliği ve gözlenebilirliği incelenmiştir. Bu gözlemler doğrultusunda Furuta döner ters sarkaç sisteminin kontrol analizinin uygun bir biçimde yapılabilmesi için transfer fonksiyonu, karakteristik denklemi, kutupları, sıfırları ve tekil noktaları bulunmuştur. Bulunan bu verileriler ile sistemin kontrol analizi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra Fırat Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünde Robotik ve Mekatronik laboratuvarında bulunan gerçek zamanlı Furuta döner ters sarkaç için LQR (Linear Quadratic Regulator) kontrol ve Kutup Yerleştirme (Pole-Placement) kontrol algoritmaları tasarlanarak gerçek sistem üzerinde denetimleri başarılı olarak yapılmıştır. Sonuç olarak tasarlanan ve uygulanan bu kontrol metotlarının performansları irdelenerek gerekli kontrol analizleri gerçekleştirilmiş ve sonuçlar elde edilmiştir.
Titanyum-Nikel alaşımlı malzeme üretimi ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Şekil bellekli alaşımlar (ŞBA) birçok mühendislik ve tıp alanında fonksiyonel malzemeler olarak başarı ile kullanılmaktadır. Şekil bellekli alaşımların teknolojik önemi, şekil bellek özelliği ve süperelastik özellik göstermelerinden kaynaklanmaktadır. Bu özellikler sıcaklık ve gerilmeye bağlı olarak martenzit ve ostenit fazlarında alaşımda kristal yapı değişimi ile oluşur. Bu yüzden bu alaşımlara intermetalik kompozit malzemeler de denilmektedir.Bu çalışma üç aşamadan oluşmakta olup birinci aşamada klasik pim-on disk türü standart bir deney düzeneği yük hücresi kullanılmak suretiyle sürtünme kuvvetinin ölçülebilmesi amacıyla bilgisayar destekli hale getirilmiştir. İkinci aşamada saf Ti ve NiTi alaşımı malzemeler Toz Metalürjisi (TM ) metoduyla üretilmiş, sertlik ve yoğunluk değerleri ölçülmüş ve mikroyapıları incelenmiştir. Son aşamada üretilen bu intermetalik malzemelerin farklı deney şartlarında kuru aşınma davranışları ve abrasiv aşınma davranışları incelenmiştir.İlk aşamada sürtünme katsayısının ölçülebilmesi için aşınma davranışların incelenmesinde kullanılan pim-on disk aşınma deney düzeneği revize edilmiş ve aşınma deneydüzeneğine yük hücresi düzeneği tasarlanmış ve bilgisayar destekli hale getirilmiştir. Aşınma deney düzeneğinde sürtünme katsayısının doğru olarak hesaplanabilmesi amacıyla sürtünme katsayısı bilinen PTFE ve MS70 malzemeler üzerinde aşınma deneyleri gerçekleştirilmiş ve sürtünme kuvveti deneyler esnasında sürekli ölçülmüştür. Bu çalışmanın ikinci aşamasında, nikel-titanyum şekil bellekli alaşım üretmek maksadıyla, ticari saflıkta nikel ve titanyum tozları kullanılarak Ti100 ve Ni52Ti48, Ni52Ti48alaşımları Toz Metalürjisi ( TM ) yöntemiyle imal edilmiştir. Alaşımlar, elementel toz karıştırma metoduyla homojen bir şekilde karıştırıp 650 MPa tek etkili sıkıştırma basıncı ile çelik kalıp içerisinde sıkıştırılmış ve argon koruyucu gaz ortamına sahip tüp fırında, 1100 oC? de beş saat süreyle sinterlenerek üretilmiştir. Üretilen numunelerin optik mikroskop aracılığı ile mikroyapı incelemeleri yanında sertlik değerleri, yoğunluk ve porosite ölçümü de yapılmıştır. Son aşamada revizyon işlemi tamamlanan pin-on disk türü aşınma deney düzeneğinde TM ile üretimi yapılan numunelerin farklı deney şartlarında kuru aşınma davranışları incelenmiş ve sürtünme katsayıları ölçülmüştür. Ayrıca numunelerin abrasiv aşınma davranışları incelenmiştir.Deneysel çalışmalar sonucunda; aşınma deney düzeneğinde tasarlanan yük hücresi sistemi araçlığıyla sürtünme kuvvetinin ve sürtünme katsayısının doğru bir şekilde ölçüldüğü gözlemlenmiştir. Saf titanyuma nikel ilavesi ile sertlik miktarında artışlar meydana gelmiş olup Rockwell B sertlik değeri 59 HRB ölçülmüşken NiTi alaşımlarının sertlik değeri yaklaşık olarak 83 HRB olarak ölçülmüştür. Optik mikroskopla yapılan mikro yapı incelemeleri sonucunda daha küçük gözenek fakat daha fazla gözenek oluşumu saf Ti?da gözlemlenmiştir. Buna ilaveten, aşınma deneyleri sonucunda üretilen NiTi alaşımlarının matris malzemesi olan Saf Ti?ye göre daha az aşındığı gözlemlenmiştir. Adhesiv aşınma deneyleri sonucunda yükün artmasıyla birlikte hacimsel aşınma oranının da arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, saf Ti` nin sürtünme katsayısı yaklaşık olarak 0,37 iken NiTi alaşımlarının sürtünme katsayısı ise yaklaşık olarak 0,40 civarında ölçülmüştür. Bunun ötesinde, abrasiv aşınma deneyleri sonucunda ise uygulanan kuvvetin/yükün artması ve elek boyutunun küçülmesiyle hacimsel aşınma miktarı artmıştır. Abrasive aşınma direnci bakımından da; saf Ti? nin NiTi alaşımlarına oranla daha fazla aşındığı gözlemlenmiştir. Fakat Ni48Ti52 ve Ni52Ti48 alaşımının aşınma dirençleri bakımından birbirine çok yakın olduğu gözlemlenmiştirAnahtar Kelimeler : ŞBA, aşınma, sürtünme katsayısı, Ni-Ti, toz metalürjisi,..soğuk presleme
Vakum infüzyon yöntemiyle yama yapılmış hibrid kompozit plaklarda lineer olmayan burkulma analizi
Bu çalışmada tabakalı hibrid kompozit plaklarda burkulma davranışı çentikli ve yamalı numuneler için sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada; hibrid malzeme olarak karbon-aramid örgülü kumaş seçilmiştir. Kumaşlar aynı oryantasyon açısına sahip olacak şekilde kesilmiş ve üst üste dört tabaka olarak kompozit plak üretimi sıcaklık kontrollü vakum infüzyon üretim ünitesinde gerçekleştirilmiştir. Üretilen deney numunelerinde ortada dairesel delik, U tek kenar ve yarım daire çift kenar çentikler oluşturulmuştur. Dairesel delikli numeneler ıslak yama ile bir yüzünden yamanmış ve burkulma yükü üzerinde yapışma performansı araştırılmıştır. Ayrıca yama matris malzemesinde nano partikül katkılı ve katkısız kompozit plaklar için burkulma deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Sayısal çalışmada; nano katkılı ve katkısız ıslak yama yöntemi ile yamanmış kompozit plakların burkulma analizi sonlu elemanlar paket programı ANSYS ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçta, plaklar için lineer olmayan burkulma analizinde elde edilen sayısal sonuçlar ile deneysel sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre; genel olarak burkulma sonunda yama ara yüzeyinde ayrılma olmadığı için, ıslak yama yönteminin başarılı bir yama şekli olduğu görülmüştür. Dairesel delikli numunelerin ıslak yama ile yapıştırılması, deliksiz numunelere göre hasar yüklerini minimum %65 artırmıştır. Yükleme doğrultusuna paralel fiber açısına sahip yama malzemesine ağırlıkça %1 CNT ve grafen katkısı hasar yüklerini nano katkısız yamaya göre, sırasıyla %22.5 ve %12.6 oranında artırırken, %2 CNT katkısı hasar yüklerini %50 oranında artırmış, %2 grafen katkısı ise hasar yüklerini %1 oranında kısmi olarak düşürmüştür.
Aısı 52100 rulman çeliğinin ultrasonik tornalama yöntemi ile işlenebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, AISI 52100 çeliğinin geleneksel ve ultrasonik tornalanmasında, farklı soğutma/yağlama tekniklerinin ve işlem parametrelerinin performans karakteristikleri üzerindeki etkileri yani AISI 52100 çeliğinin işlenebilirliği deneysel, sayısal ve istatistiksel olarak araştırıldı. Çalışmada, işlenebilirliğin tespit edilmesi amacıyla, bağımsız değişkenlerin iş parçası yüzey pürüzlülüğü, yüzey topografisi, işleme sıcaklığı, kesme kuvveti, takım aşınması/ömrü, talaş formu, talaş kalınlık oranı ve işleme indeksi üzerine olan etkileri belirlendi. Deneysel çalışmalar, 50, 100 ve 150 m/dak kesme hızları, 0.1 mm/devir sabit ilerleme ve 0.5 mm sabit talaş derinliği gibi işleme şartları altında, sementit karbür ve kübik bor nitrür (CBN) kesici takımlar kullanılarak hem kuru işleme hem de nano boyutlu Al2O3 içeren nano kesme sıvılı minimum miktarda yağlama (MMY) yöntemi kullanılarak yürütüldü. Ultrasonik tornalamada, kesici takıma iki farklı titreşim genliği (5 ve 10 µm) ve iki farklı titreşim frekansı (20 ve 30 kHz) uygulandı. DEFORM paket programı yardımıyla kesme kuvveti ve işleme bölgesi sıcaklık analizi gerçekleştirildi. Deneylerden elde edilen veriler ve DEFORM analiz sonuçları karşılaştırıldı. Bağımsız değişkenlerin, bağımlı değişkenlere olan etkilerinin önem derecelerini belirlemek amacıyla varyans analizi (ANOVA) gerçekleştirildi. Deneysel çalışma sonuçlarına göre; kesici takıma uygulanan titreşimin her koşulda, yüzey pürüzlülüğünü iyileştirdiği, kesme kuvvetlerini ve kesici takım aşınmasını azalttığı tespit edildi. Kuru işleme şartı altında yapılan ultrasonik tornalamada, kesme hızının artmasıyla, işleme bölgesi sıcaklığı geleneksel tornalamaya göre daha fazla arttığı görüldü. Ancak MMY yöntemi ile yapılan ultrasonik tornalama deneylerinde oluşan işleme bölgesi sıcaklığındaki artış kuru işlemeye göre oldukça sınırlı kaldı. Ayrıca titreşim frekansının artmasıyla, iş parçası yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvveti azaldı. CBN kesici takımlarda serbest yüzey aşınmaları yaygın olarak görülürken, sementit karbür kesici takımlarda düzenli bir aşınma görülmeyip, uç kırılmaları, çentik aşınması ve takım üzerine talaş sıvanması yaygın olarak görüldü. Yüzey topografi sonuçlarına göre, geleneksel tornalamada ilerlemeye bağlı oluşan izler baskın yüzey dokusunu oluştururken, ultrasonik tornalamada mikro girinti ve çıkıntı oluşumu görüldü. Düşük kesme hızında süreksiz talaş oluşurken, artan kesme hızı ile geleneksel tornalamada şerit talaş, ultrasonik tornalamada ise helisel talaş formları görüldü. Ultrasonik tornalamada işleme indeksinin geleneksel tornalaya göre yüksek çıktığı belirlendi. Sonlu elemanlar analizlerinde kesme sıcaklığı ve kesme kuvvetlerinin deneysel çalışmalarda elde edilen verilere oldukça yakın olarak elde edildi. Varyans analiz sonuçlarına göre; yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı, takım aşınması ve talaş kalınlık oranına etki eden en önemli bağımsız değişkenin kesme hızı olduğu, kesme kuvvetine etki eden en önemli bağımsız değişkenin işleme yöntemi olduğu ve işleme indeksine etki eden en önemli bağımsız değişkenin ise soğutma yöntemi olduğu belirlendi.
Toprak kaynaklı ısı pompalı mahal ısıtma ve soğutma sisteminin scada ile kontrolü ve ısıl performansının incelenmesi
Dünyada ve ülkemizde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına olan yoğun ilgi, konut ve ticari mahallerin ısıtılması ve soğutulması işlemlerinde Toprak Kaynaklı Isı Pompası (TKIP) sistemlerine olan ilgiyi artırmıştır. TKIP sistemlerinin yaygın kullanımını kısıtlayan nedenlerin başında; yüksek kurulum maliyetleri, sistem tasarımındaki zorluklar ve kontrolü gelmektedir. Bu tezin amacı, bir ofis mahalinin SCADA'lı (Merkezi Denetim ve Veri Toplama) TKIP sistemi kullanılarak ısıtılması ve soğutulması ile ilgili tasarım, kurulum ve kontrol optimizasyonu gerçekleştirilerek, kullanımını kısıtlayan nedenlerin çözümüne katkı sağlamaktır. Ayrıca bu ısıl sistemin sayısal simülasyonu ve analizi TRNSYS programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında tasarım, kurulum ve kontrol optimizasyonu için geliştirilen yöntemlerin uygulanabilirliği ve doğruluğu sayısal TRNSYS simülasyonu ve deneysel uygulamalar ile incelenmiştir. SCADA'lı TKIP sistemi ile aktif ısıtma, aktif soğutma ve pasif soğutma işlemleri deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Isıl sistemin aktif ısıtma, aktif soğutma ve pasif soğutma işlemleri için ortalama ısıl performans katsayıları deneysel veriler kullanılarak sırasıyla 3.5, 2.5 ve 1.5 olarak hesaplanmıştır. Isı değiştiricisinin gömüldüğü toprakta iki boyutlu geçici rejim ısı transfer problemi, CFFT (Complex Finite Fourier Transform) yöntemi kullanılarak analitik olarak çözülmüş ve yıllık periyodik sıcaklık dağılımı elde edilmiştir. Analitik modelden elde edilen sonuçların literatürdeki sonuçlarla uyumlu olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasında, optimize edilmiş tasarım parametreleri ve kontrol optimizasyonu ile TKIP sisteminin elektrik tüketiminin önemli oranda azaldığı gözlenmiştir. Bu nedenle, bina mahallerinin ısıtılması ve soğutulması için SCADA'lı TKIP sistemi gelecekte daha yaygın kullanılacak ve enerji tasarrufuna katkı sağlayacaktır.
Üç boyutlu yazıcı ile üretilen balpeteği sandviç kompozitlerin düşük hızlı darbe davranışlarının araştırılması
Sandviç kompozit yapılar yüksek eğilme mukavemeti, enerji ve titreşimleri absorbe edebilme gibi kabiliyetlerinden dolayı otomotiv, deniz ve havacılık uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapılan bu çalışmada sandviç yapının hücresel çekirdek kısmı bal peteği geometrisinde olup bu yapıları düşük hızlı darbe testine maruz bırakarak enerjiyi sönümlemeye karşı tepkileri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Sandviç kompozit yapıların çekirdek kısmı ABS ve PLA'dan oluşan termoplastik malzeme, alt üst kapak kısmı ise cam elyaf/polyester karışımından oluşmaktadır. Bu sandviç kompozit yapıların çekirdek kısmı üretilirken üç boyutlu yazıcı kullanılmıştır. 2 farklı hücre yüksekliği ve 3 farklı hücre boyutlarına sahip sandviç kompozit numuneleri 3 farklı enerji seviyesinde düşük hızlı darbe testine maruz bırakarak fiziksel ve mekanik davranışları incelenmiştir. Sandviç kompozit yapıdaki numunelerin düşük hızlı darbe testi sonrasında Solidworks'de modellenerek Ansys Workbench paket programında sayısal analizleri yapılmıştır. Numunelerin deneysel ve sayısal sonucunda PLA malzemesinin aynı hücre yüksekliğine sahip bal peteği yapılarda hücre boyutu azaldıkça malzemenin darbeye karşı ve enerjiyi sönümleme kabiliyetinin arttığı gözlemlenmiştir. Aynı şekilde ABS termoplastik malzemesi de azalan hücre boyutuna bağlı olarak enerjiyi absorbe etme yeteneği artmıştır. Ancak aynı hücre boyutu ve aynı hücre yüksekliğine sahip her iki termoplastik malzeme için numunelere verilen enerjiler incelendiğinde PLA malzemesinin ABS malzemesine göre enerjiyi daha fazla yuttuğu deneysel olarak saptanmıştır. Yapılan deneysel sonuçlar ile Ansys Workbench paket programında yapılan sayısal veriler mukayese edilerek sonuçların birbirine paralel olduğu görülmüştür. PLA malzemesinin ABS malzemesine göre enerjiyi sönümleme kabiliyeti daha fazla olduğu bu sönümlemenin hücre yüksekliği ile arttığı da belirlenmiştir.