4,278
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Alüminyum ve alaşımlarının eş çekme dayanımı koşulu ile kaynağı
Bu araştırmada, alüminyum ve alüminyum alaşımlarının eş çekme dayanımı koşulu ile alışılmış yöntemler kullanılarak kaynağı incelenmiştir. Öncelikle, alüminyum ve alaşımlarının genel özellikleri kısaca ele alınmış ve kaynak yatkınlıkları araştırılmıştır. Daha sonra, alışılmış yöntemlerle kaynakta oluşumu muhtemel kaynak hataları, nedenleri ve önerilen bazı düzeltme önlemleri üzerinde durulmuştur. Alışılmış yöntemler olarak: TIG, MIG, MMA ve Oksi-Asetilen aleviyle kaynak yöntemleri düşünülmüştür. Özellikle, alüminyum ve alaşımlarının kaynağında iyi sonuçlar veren, koruyucu gazla kaynak yöntemleri daha geniş kapsamlı olarak ele alınmışlardır. Deneylerde malzeme kalınlığı 4 mm olarak sabit tutulmuştur. Esas metal olarak, Etial-52 alaşımı seçilmiştir. Tasarlanan 9 tür kenar tasarımı ile alüminyum plakaların kaynağı yapılmıştır. Bu deneylerde, çekme dayanımı esas alınmıştır. Bazı tasarımlarda da eğme dayanımları esas alınmıştır. Bu koşullar altında, deneysel çalışmalar yapılmış ve yöntemler mukayese edilmiştir.
Çubukları farklı sıcaklık değişmesine uğrayan kafes kirişlerin çubuk kuvvetlerinin ve şekil değişikliklerinin hesaplanması, ortamdaki ısı kaynaklarının sıcaklık değişmesine etkisinin incelenmesi
Kapalı mahallerde çalışan gezer köprülü vinçlerin, çalışma ortamlarında bulunan yüksek sıcaklık kaynaklarından dolayı, mukavemetlerini azaltıcı yönde etkilenmesi söz konusudur. Bu amaçla, döküm sanayinde bulunan gezer köprülü bir vinç deney aracı olarak kullanılmıştır. Yaptığımız çalışmalar sonucunda elde edilen faktörler küçük değerlerdedir. Bunun nedeni; düşük kapasiteli bir ocağın bulunması, ortamda bulunan havanın doğal olarak ısı etkinliğini azaltıcı değişmesi ve bunun yanı sıra çalışma süresinin kısalığıdır. Bu amaçla bulunan değerler küçük görülmeyip, daha kritik değerlerin ortaya çıkacağı unutulmamalıdır. .tez izlenecek yolu göstermekte olup yeni hesaplamalarda yeni şartlar dikkate alınmalıdır. Normal gerilmelerin dışında ısı hesabında metot olarak izlenen yol: radyasyon ile meydana gelen ısı kazancının tabi konveksiyon ile ele alınarak deneysel bulgulara yaklaşık bir yöntem geliştirilmiştir. Radyasyon devresi hesabında çıkan karmaşık çözümde bilgisayar kullanaraktan çözüm sağlanmıştır.
Sirkülasyon pompalarında kullanılan öne eğimli açık konatlı çarkların teorik ve deneysel incelenmesi
Sirkülasyon pompalarında kullanılan, öne eğimli açık kanatlı çarkların incelendiği bu çalışmada, ilkönce teorik arastana yapılmıştır. Serbest akımlı bir pompanın çalışmasında, bir dönel çark, büyük iki kenarlı gövde suyun giriş ve çıkışım sağlayan yollar bulunur. Bu gövde çarkın önünü, arkasını, hatta suyun izlediği spiral yapıyı oluşturur. Çark içindeki akış incelenirken; verime etki eden faktörler araştırılmıştır. Kanatlar arasındaki basınç dağılımını anlatabilmek için teorik bir yaklaşım yapılmıştır. Açık kanatlı pompalarda hemen hemen tüm karakteristik değerler çarkın özelliğine bağh oldukları için öncelikle, taşıyıcı kanat teorisi ele alınıp araştırılmıştır. Çark pompa içinde dönen bir eleman olduğu için dönen elemanlara etki eden kuvvetler incelenmiş özellikle çarka etki eden itme konusu araştırılmaya çalışılmıştır. Açık kantlı çarklı pompalarla ilgili literatür taraması yapılarak bu konuyla ilgili teorik ve deneysel çalışmalar incelenmiştir. Verime etki eden faktörler detaylı olarak araştırılarak şekil ve bağıntılarla ifade edilmiştir. Aralık kaybı akım makinalannın çoğunda oluşan bir kayıp türüdür, bu kayıp türü detaylı olarak incelendikten sonra pompanın hesaplarına geçilmiştir. Açık kanatlı öne eğimli çarkın teorik hesaplaması yapılmış, çark kanatları projelendirilerek salyangoz gövde tayin edilmiştir. Çalışmanın en önemli bölümü olan deney düzeneği hakkında bilgiler verilerek elemanların vazifeleri anlatılmıştır. Sistemin çalışması, ölçümlerin yapılışı ayrıntılı olarak açıklanmıştır. İmal edilen öne eğimli çarklar deneye tabi tutulmuş, aralık genişliğine bağh olarak debi, manometrik yükseklik, güç ve verim arasındaki ilişki grafiklerle verilmiştir. Sonuç olarak grafikler irdelenmiş, deneyden elde edilen değerler üzerinde yorum yapılmıştır.Bu sonuçlara göre ideal kanat sayısı ve maksimum verimin elde edildiği durum belirtilmiştir.
Planet mekanizmalarında güç ve moment analizi ve örnekler
Bu çalışmada sikloidlerin kinematiği ve buna bağlı problemler incelenmiştir. İlk bölümde sikloid eğrileri tanıtıcı bilgeler verilmiştir. Sonraki bölümde Sikloid dişlemede mümkün olan diş formları ve dişlemenin özel formları tartışılmıştır. Burada Sikloid dişlilerin pratikte anlamının çok az olduğu vurgulanmıştır. Gerçekten yararlı tek kullaımı olarak; eğri levhalarının bir pim kovanı için de hareket ettiği Cyclo mekanizması adlandırılmıştır. Cyclo mekânizması dişleme örneğinde mekanizmanın çeşitli parametrelerinin değişimiyle oluşan çeşitli varyasyonlar gösterilmiştir, ayrıca mekanizmada oluşan kuvvetlerin hesaplanması gösterilerek, kuvvet planı oluşturulmuştur. En son bölümde örnek bir uygulama üzerinde pratik olarak gösterilmiştir. Çalışmanın tamamına mümkün olduğu kadar, resim kullanılmaya çalışılmıştır. Bunda amacım Sikloidlerin anlaşılmasının kolaylaştırılmasıdır.
Gürültü kirliliğinin incelenmesi ve öneri getirilmesi
Gürültü kirliliği, çağxmızda günden güne büyüyen ve önlenme si gereken bir problem haline gelmiştir. Bu bakımdan ilerle yen kısımlarda ilk olarak temel ses bilgisi, ses yüksekliği ve ses yüksekliği düzeyi, gürültü ölçütü incelenmiş, endüst riyel gürültü kaynaklarının (Pompalar, Elektrik Motorları, Fonlar, Dişliler) ses gücü düzeylerinden bahsedilmiştir. Ay rıca araştırmanın temelini oluşturan, gürültünün insanlar üzerindeki psikolojik ve duyma sistemi üzerindeki etkileri incelenmiş, TSE'ye göre gürültü sınırları ve ölçümleri belir tilmiş; trafik, işyeri ve konutlarda gürültüyü önleyici ted birler ve yasaklardan bahsedilmiştir. Son iki bölümde gürültü kontrolü üzerine çeşitli yöntemler ve öneriler örneklerle sunulmuştur. Bunlardan biri olan tit reşimle gürültü kontrolünde, titreşim izolasyonu, izolatör çeşitleri ve titreşim sönümleyicileri incelenmiştir. Genel olarak gürültü kontrolünde ise, duvarların gürültüyü azalt ması, gürültü kaynağının örtülmesiyle gürültü kontrolü, ba- riyerlerle ve ses yutucu malzemelerle, susturucu ve kulak tı- kaçlarıyla gürültü kontrolü üzerinde durulmuş, gürültü kont rolündeki esas olayın, ilk müdahalenin gürültünün kaynaklan dığı noktala yapılması gerektiği, ancak bunun çok zor ya da maddi açıdan olanaksız olduğu durumlarda kulak tıkaçları kul lanmak gibi gürültü kaynağından uzakta bir önlem alınması ge rektiği konusu vurgulanmıştır. xıv
Gıda endüstrisinde enerji geri kazanım sistemlerinin incelenmesi ve uygulanması
ÖZET 1973 yılında yaşanan petrol şoku ve günümüzde enerji fiyatlarındaki artışlar enerjisinin verimli kullanılmasını zorunlu kılmıştır. Bu çalışmada enerjiye olan talebin gittikçe arttığı ülkemizde enerjinin öneminden bahsedilmiş ve atık enerjilerin geri kazanılarak verimli bir şekilde proseslerde kullanılması amaçlanmıştır. Gıda endüstrisi sekiz sektörde incelenmiştir. Her sektör içinde üretim proses şemaları verilerek, prosesler ayrıntılı bir şekilde anlatılmıştır. Üretim proseslerinde gereken enerji miktarları verilmiş ve atık enerjinin oluştuğu yerler tespit edilmiştir. Enerjinin verimli kullanılmasında kullanılan geri kazanım elemanları şekiller ile açıklanmıştır. Bu elemanların kullanılması ile her sektörde birim kg başına geri kazanılacak enerji miktarları verilmiştir. Gıda endüstrisinde her sektörde yapılmış yerli ve yabancı uygulamalarından örnekler verilmiş ve bu uygulamaların ilk yatırım maliyeti ile geri Ödeme miktarları verilmiştir. Türkiye'de yapılabilecek enerji geri kazanım çalışmalarıyla, her sektör için yılda geri kazanılabilecek enerji miktarları hesaplanmıştır. Çiklet ve şekerleme tesisinde yapılan bir uygulama ile geri kazanılabilecek enerji miktarları hesaplanmıştır. Kazanılan bu enerjinin tekrar kullanılabileceği yerler tespit edilmiştir. Yapılmış uygulamalarda ilk tesis maliyetlerinin, 1-3 yıl içinde geri kazanıldığı gözlenmiştir.
Soğutma sistemlerinin ekonomik tasarımı
ÖZET İlk yatırım maliyeti depolamasız sisteme göre ucuz gözükmesine rağmen, bununla birlikte kullanılan teknolojiye ve seçilen sistem ve ekipman türlerine göre daha pahalı olabilir. Depolama sisteminin işletim maliyetleri ise depolamasız sistem için olandan daha düşüktür. İlk yatırım maliyetine soğutma ekipmanı, depolama tankı, kontrol, hava ve su dağılım ekipmanları, diğer alışıla gelmiş sisteme göre küçük ve daha az pahalıdır. Soğutma ekipmanın nispi maliyetleri ve depolama kapasitesi, depolama tekniğine ve uygulama için seçilmiş işletme yöntemine bağlıdır. Dağıtım sistem masrafları sıkça soğuk depolama sistemleri kullanılmak suretiyle azaltılabilir. Bir çok depolama teknolojileri soğutma suyunun sıcaklık farkını artırma avantajını taşır. Buda boru ve pompaların ebatlarının ve ilk yatırım maliyetlerinin düşmesini sağlar. İşletme maliyetini düşürmek genellikle soğutma yükünün profiline bağlıdır. Bu tezde klima tekniğinin, gıda ve sanayi sektörünün değişmez dama taşlarından birisi olan soğutma prosesi ele alınmıştır.
Çeliklerin kaynağında kaynak kabiliyeti ısıl işlem ilişkisinin incelenmesi
Bir tasarımda, öncelikle ihtiyaç duyulan parçanın hangi biçimde olacağı belirlenir. Konstrüksiyon aşamasında malzemeden beklenen özellikler de ortaya çıkar. Bu özelliklerin belirlenmesi aşamasından sonra ise uygun malzeme seçimi yapılır. Çelik, sanayide oldukça geniş kullanım alanına sahip bir malzeme grubudur. Çeliğin özellikleri ısıl işlemler yardımıyla değiştirilebilir. Bu değişimler parçanın biçimi ve malzemenin kimyasal bileşimi, fiziksel özellikleri, mekanik dayanımı gibi özellikleri ile sınırlıdır. Isıl işlem uygulamalarında parça, işlem sıcaklığına kadar ısıtılır. Burada işlemin gerçekleşmesine yetecek kadar bir süre beklenir ve daha sonra uygun bir soğuma hızı ile soğutulur. Isınma hızı, ulaşılan sıcaklık ve soğuma hızı gibi malzemenin iç yapışım direkt olarak etkileyen parametreler kontrol edilirse, istenen yapı elde edilmiş olur. Tabii ki malzemenin kimyasal bileşimi yapıyı etkileyen en temel parametredir. Kaynak, yaygın olarak kullanılan bir imalat yöntemidir. Bir parçaya kaynak işlemi uygulandığında, o parça ısı veya basınç etkisi altında kalır. Bazı hallerde ise her iki etkinin de aynı anda uygulanması söz konusu olur. Kaynak yöntemi birleştirme amaçlı, tamir, kaplama ve kesme amaçlı olarak oldukça yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Kaynak yönteminde kullanılan malzemelerden en yaygın olanı çeliktir. Kaynak işlemi sırasında açığa çıkan yüksek ısı, malzeme olarak kullanılan çeliğin özelliklerine etki eder. Bu etki malzemeden beklenen bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerin değişmesine neden olur. Bu özellik değişimlerini engellemek ve malzemede homojen bir yapı sağlamak için bazı önlemler almak gerekir. Bu önlemlerin en başında da özellik değişimine yol açan ısınma ve soğuma hızlarının kontrol altına alınması gelir. Bu ise kaynak parametrelerinin kontrol edilmesiyle ve ilave önlemler alınarak sağlanır. Eğer bir malzemenin kaynak kabiliyetinden söz etmek gerekirse, ilave bir önlem almadan kaynak işleminin uygulanması anlaşılır. Kaynak bölgesinin yapısı ana malzemenin yapısından farklı olmamalıdır. Bu sağlandığı takdirde ideal bir işlem yapılmış olur. Bunu sağlamak için kaynak öncesi veya sonrası tavlama, bilinen en ekonomik ve yaygın önlemdir. Bazı malzemelerin kaynağı oldukça zor olduğundan kaynak boyunca tavlama işlemi yapılması da mümkündür. Tavlama sıcaklığının belirlenmesine etki eden faktörler olarak malzemenin kimyasal bileşimi, kalınlığı ve uygulanan kaynak yöntemi sıralanabilir. Malzemenin kaynak sırasındaki davranışları ile ısıl işlem sırasındaki davranışları arasında paralellik kurarak kaynak bölgesinde istenen özelliklerin elde edilmesinin mümkün olduğu şimdiye kadar yapılan araştırmalarda görülmüştür. Bu araştırmalar incelenmiş ve yapılan deneylerde gerçeğe en yakın sonuçlar verenler ortaya konulmuştur. Böylece pratikteki uygulamalar için gerçekleşme olasılığı yüksek tahminler yapılmıştır. Bunun sonucu olarak oluşacak yapı, işleme başlamadan belirlendiği için bu yapıyı, alınacak önlemlerle istenilen hale getirmek mümkün olmuştur. Bu araştırmalar sonucu, malzemenin kalınlığına ve kimyasal bileşimine göre uygun çalışma şartlarının belirlenebilmesi için bazı tedbirler de önerilmiştir.
Manyetik alan etkisine maruz kalmış benzinin motor performansına etkisi
Günümüz dünyasında ekonomik ve çevresel etkenler göz önüne alındığında; İçten yanmalı motorlar üzerinde yapılan çalışmaların büyük çoğunluğu, yakıt ekonomisinin arttırılması ve egzost emisyonlarının azaltılması üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu konuda birçok araştırma kuruluşunun yeni tasarımlan olabildiği gibi, birçok ticari kuruluş da eksik araştırmaya dayanan ürünleri sektöre "yakıt ekonomisi" ve "temiz hava" sloganları ile sunmaktadırlar. Bunlardan biri de yakıtın manyetik alan ile koşullandırılması yöntemidir. Yaptığımız çalışma ile araştırma açısından eksik olan bir sahaya katkıda bulunmak ve yeni açılımlara olanak tanımak hedeflenmiştir. Çalışmamızda mevcut ürünlerin çalışma yöntemleri esas alınarak bir değerlendirmeye gidilmiştir. Bu yöntemde yakıt, karbüratör öncesine eklenen mıknatıslar ile koşullandırılmaktadır. Bu cihazlar sektörde "Manyetik Koşullandırıcı" ve "Manyetik Yakıt Düzenleyici" gibi isimler ile anılmaktadırlar. Laboratuarımızda tek silindirli, benzinli bir motorun karbüratörü girişine özel hazırlanan bir aparat ile manyetik alan şiddeti de belli olan mıknatıslar yerleştirilerek motorun kendi performans değerleri ile karşılaştırmalı olarak deneyler yapılmıştır. Yapılan deneylerde etkinin varlığından emin olmak üzere mıknatısların yerleştirilmesinde farklı kombinasyonlar denenmiş, farklı devir aralıklarındaki değerler yakıtın manyetik alan ile temas süresi de dikkate alınarak değerlendirilmeye çalışılmıştır. Elde ettiğimiz sonuçlara göre sağlanan etki çok belirgin olmamasına karşın, deneylerimizin yapıldığı koşullar da dikkate alınarak yeni yaklaşımların söz konusu olabileceği gösterilmiştir.
Otomobil ve kamyonet fren sistemlerinin bilinen temel taşıt verilerine bağlı olarak tasarımı
Otomobil ve kamyonetler için, frenleme performansı yüksek bir hidrolik fren sistemi dizaynı gerçekleştirilmiştir. Dizayn yöntemi ve kabuller belirlenirken, frenleme ile ilgili yönetmelikler göz önünde bulundurulmuştur. Tasarımın, bu yönetmeliklerin gereklerini karşılamasına özen gösterilmiştir. Her kabul sistemin emniyetli olması da dikkate alınarak yapılmıştır. Dizayn yöntemi belirlendikten sonra, saptanan yöntemi uygulamaya geçirmek amacıyla iki örnek taşıt seçilmiştir. Her bir taşıtın fiziksel temel verileri kullanılarak, belirlenen dizayn yöntemi adım adım uygulanmıştır. Bu temel veriler; taşıtın ağırlığı, ağırlık merkezinin yeri, dingiller arası mesafe gibi her taşıtta farklılık gösteren verilerdir. Bu verilere bağlı olarak yapılan hesaplamalar, optimum özgül fren kuvvetlerine en fazla yaklaşım sağlanacak şekilde sürdürülmüş ve hesaplamalardan elde edilen sonuçların optimum duruma yaklaşım düzeyi grafiklerle gösterilmiştir. Geliştirilen dizayn yöntemi, kritik fren sistemi elemanlarının boyutlandırılmasını içermektedir.
Köprülü vinçlerde kiriş kesitlerinin optimum tasarımı
Elektrikle çalışan köprülü vinçlerin minimum köprü kiriş ağırlıklarının optimum dizaynı için bir bilgisayar programı hazırlanmıştır (Qbx, ver. 7.0). Kaynaklanmış kutu tipi kirişler basit mesnetlenmiş kiriş gibi modellenmiştir. Gerilmeler ve yer değiştirmeler arabanın kirişteki en kötü pozisyonunda, bütün yükler hareket ederken ki en kritik durumunda elde edilmiştir. Vinç köprü kirişlerinin dizaynı problemi, eşitsizlik sınırlamalanyla bir minimum ağırlık problemi olarak formüle edilmiştir. Amaç fonksiyonunun minimizasyonu, kiriş ağırlığının minimizasyonu olarak alınmıştır. Gerilmeler, sehim, flambaj, titreşim frekansı ve boyutlar, standartlarca belirlenen emniyetli değerleri aşmayacak şekilde sınırlandırılmışlardır. Meydana gelen nonlineer programlama problemi, büyük mekanik sistemlerin tasarımında kullanılan pratik dizayn optimizasyonu yöntemi kullanılarak çözülmüştür. Bilgisayar programına dizayn değişkenleri girişi, standart levha boyutlarının kombinasyonlan ile hazırlanmış bir listeden sıra ile yapılmış ve uygun bir çözüm bulununcaya kadar işlem tekrarlanmıştır. Sadece bu listelere de bağlı kalınmamış, kesit oranlan değiştirilerek yeni dizayn değişkenleri elde edilmiştir. Ayrıca, standart kutu kirişler için çeşitli kaldırma yükü ve çeşitli köprü açıklıklarında gerilme, sehim ve flambaj değerleri incelenmiştir. Minimum gerilmeyi veren kaldırma yükü ve köprü açıklığı elde edilmiştir. Sayısal örnekler, yaklaşımların etkilerini gösteren grafikler ile verilmiştir. Anahtar Kelimeler : Köprülü vinçler, kiriş, köprü, optimum tasarım
Döner tip ısı değiştiricilerin ekonomikliğinin araştırılması
Bu doktora tez çalışmasında, ısıtılan kapalı hacim içinde hız ve sıcaklık alanları, sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Bu tez çalışmasının nümerik kısmında dört ayrı problem için sayısal çözüm yapılmıştır. Yandan ısıtılan kapalı hacim, alttan ısıtılan kapalı hacim, doğal taşınım ile aynı yönde zorlanmış taşınım ve doğal taşınımın tersi yönünde zorlanmış taşınım olmak üzere dört ayrı problem nümerik olarak çözülmüştür. Her bir problemde elde edilen nümerik sonuçlara göre, boyutsuz bileşke hız, boyutsuz yatay hız, boyutsuz dikey hız değerleri verilmiştir. Kapalı hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu yatay ve dikey hızlar sunulmuştur. Ayrıca sıcaklık haritaları çıkarılmış, yine hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu sıcaklık değişim grafikleri çizilmiştir. Nümerik çalışmaların sonunda yandan ısıtılan kapalı hacim problemi için ısı transferi korelasyonu verilmiştir. Nümerik çalışmalar için Fluent 6.0 CFD programı kullanılmıştır. Tez çalışmasının deneysel kısmı iki bölüme ayrılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında, dört ayrı problem için deneysel hız ölçümleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar, nümerik çalışmalarda kabul edilen sınır şartlarında gerçekleştirilmiştir. Hız ölçümleri için PIV (Particle Image Velocimetry) sistemi kullanılmıştır. PIV sistemi, akım çizgilerini bozmadan ölçüm yapan ve bir düzlemdeki hız vektörlerini kısa sürede veren bir ölçüm sistemi olması nedeniyle tercih edilmiştir. Hacim içinde gerçekleşen küçük hızların ölçülmesinde PIV sisteminin güvenirliliği üzerine çalışılmış, ölçme sisteminin doğru sonuçlar verdiği gösterilmiştir. Çalışmanın bu kısmında, ölçümler sonucunda elde edilen boyutsuz bileşke hız, yatay ve dikey hızlar verilmiştir. Yine hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu yatay ve dikey hız dağılımları sunulmuştur. Çalışmanın ikinci kısmında toplam 100 adet J tipi termo-eleman ile sıcaklık ölçümü yapılmıştır. Ölçümler sonucunda dört ayrı problem için kapalı hacim içi boyutsuz sıcaklık dağılımları verilmiştir. Nümerik çalışma sonucu elde edilen sıcaklık haritalarının, deneysel olarak da incelenmesi sağlanmıştır. Tez çalışmasının son kısmında, nümerik ve deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Hız ve sıcaklık dağılımları için, nümerik ve deney sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. Ayrıca nümerik elde edilen ısı transferi korelasyonun, literatürdeki benzer çalışmalar ile karşılaştırması yapılmıştır. Korelasyonun literatürle uyumlu olduğu görülmüştür.
Toprak kaynaklı ısı pompasının klasik sistemlerle tekno-ekonomik karşılaştırılması
Yaşanılan ekonomik krizlerden sonra, yenilenemeyen enerji kaynaklarının sonsuz olmadığının anlaşılmasıyla, enerjiyi verimli bir şekilde kullanmanın yollan aranmıştır. Isı pompalarının tükettikleri enerjinin daha fazlasını ısıtmak veya soğutmak maksadıyla kullanması araştırmacıların dikkatini bu yöne çekmiştir. Bu çalışmada, ısı pompalan, ısı kaynaklarına göre tanıtılmış özellikle toprak kaynaklı ısı pompası üzerine yoğunlaşılmış ve bu konuyla ilgili bir uygulama yapılmıştır. Toprak kaynaklı ısı pompalarının, toprağa gömülen ısı değiştiricilerinden dolayı, ilk yatırım maliyetleri yüksektir fakat performans katsayılarının yüksek olması işletme maliyetlerini azaltmaktadır. Toprak kaynaklı ısı pompalarının yatırım maliyetlerinin yüksek olması sebebiyle, tasanmlarının çok iyi yapılması gerekir. Bunun içinse, toprak özelliklerinin, hava ve toprak sıcaklık değerlerinin, ısı pompası karakteristiklerinin çok iyi bilinmesi gerekmektedir. Yapılan uygulama da, İstanbul'da bulunan bir evin ısıtma ve soğutma ihtiyacı toprak kaynaklı ısı pompası ile sağlanmıştır. Tasarım için gerekli bütün basamaklar açık bir şekilde anlatılmıştır. Toprak ısı değiştirici boyutlandırılırken Kelvin Çizgisel Kaynak Yöntemi dikkate alınmış, boru ve toprak dirençlerinin bulunmasında tablolardan yararlanılmıştır. Anahtar Kelimeler : ısı kaynağı, performans katsayısı, ısı pompası, toprak - kaynaklı, dizayn basamakları
Ofis binaları için enerji verimli ısıtma-soğutma-güç sistemleri
Ekonomik ve siyasi gereklilikler sonucu tüm dünyada yenilenebilir enerji yatırımları çeşitli teşvikler ile desteklenmekte, fosil yakıtlı sistemler ise regülasyonlar ile kısıtlanmaktadır. Bu tez; klasik ısıtma, soğutma, güç sistemlerini daha verimli hale getirmek veya alternatiflerini, yenilenebilir enerji kaynaklı sistemler ile üretmek ve bu alternatifi ofis binası kimliğine uygun yapılarda sayısal ortamda uygulamayı amaçlamaktadır. Bu nedenle ofis binası kimliğine uygun üç farklı sistem tasarımı sayısal ortamda farklı senaryolar olarak yürütülmüştür. Bu senaryolar klasik ısıtma-soğutma sistemi, birleşik soğutma-ısıtma-güç sistemi ve sıfır enerji binası olarak belirlenmiştir. Her bir senaryo için Bursa-Türkiye iklim şartlarında, kamu binası olarak hizmet vermekte olan, 1558 m2 taban alanı oturumlu, 6 katlı ve 9026 m2 kapalı alana sahip örnek binanın enerji ve yaşam döngüsü maliyet analizleri ayrı ayrı yapılmış olup, yenilenebilir enerji kaynaklı senaryo için 3 farklı alt senaryo üretilmiştir. Hourly Analysis Program (HAP) tarafından yürütülen analiz sonucu; bina soğutma dizayn yükü 742,7 kW, bina ısıtma dizayn yükü ise 439,8 kW olarak bulunmuştur. Toprak kaynaklı ısı pompası hesabı U tipi dikey kuyu tasarımı esas alınarak yapılmış olup, soğutma için gerekli kuyu boyu 20.371 m, ısıtma için gerekli kuyu boyu 9.137 m olarak hesaplanmıştır. Dikey kuyu boyu hesapları sonrası kuyuya deşarj edilen ortalama ısı miktarı -44,3 W/m, kuyudan çekilen ortalama ısı miktarı ise 34 W/m olarak belirlenmiştir. Fotovoltaik tesis yıllık enerji üretimi 607.639 kWh olarak belirlenmiş olup poly kristal silisyum hücreli paneller ile toplam yüzey alanı 2.787 m2 olan tesis kurulumu öngörülmüştür. Bu tesisin fotovoltaik panel kurulu gücü 463 kWp olarak hesaplanmıştır. Yaşam döngüsü maliyet analizleri P1-P2 metot kullanılarak yapılmış olup hesaplamalar sonucu birleşik soğutma-ısıtma-güç tesisi için fazladan yatırım bedeli geri ödeme süresi 37 ay iken iyileştirilmiş sıfır enerji binası dizaynı için 94 ay olarak bulunmuştur. Benzer olarak tesis yatırım bedelinin tamamını geri ödeme süresi ise birleşik soğutma-ısıtma-güç tesisi için 58 ay, iyileştirilmiş sıfır enerji binası için 127 ay olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak ofis binası kimliğine uygun hibrit sıfır enerji binası (hava soğutmalı kondenser + toprak kaynaklı ısı pompası+ hava kaynaklı soğutucu+ fotovoltaik güç tesisi) tasarımı önerilmiştir.
Geni̇şleşti̇ri̇lmi̇ş kontrol aralikli manyeti̇k retarder
Vehicles often use mechanical braking systems. In these brake systems, the kinetic energy of the vehicle is converted into heat and are released into the medium by brake system components. Although some serious difficulties are encountered in mechanical brake system, they are very much compact and effective in most cases. In particular, increasing temperature reduces brake forces posing a serious problem for the vehicle control. In addition, the mechanical brake system's complexity, the contamination of the brake fluid with water may lead to serious technical problems. The targeted magnetic retarder system is expected to resolve some of these issues and is intended to provide an alternative braking system. In this type of magnetic retarder based brake systems, the kinetic energy of the vehicle is not converted into heat by friction. On the other hand, in the standard magnetic retarder system, there are 4 brake force levels in total. The targeted system has been designed to increase this brake force levels to 1024. Instead of conventional four positions, the new retarder force control arm is therefore could be positioned anywhere between 0 and 1024. The retarder lever arm position is used in generation of the magnetic retarders electronically controlled brake force. In this manner, a highly sensitive desired level of braking force can be achieved.
Effect of boronizing temperature and time on abrasion and corrosion resistance of AISI 1050 steel
In this study boronized specimens have been used that is manufactured from AISI 1050 steel and pack borozing process has been applied to this specimens at a temperature of 800-850 and 900 ºC with a time duration of 3-6 and 9 hours. Ekabor 2 has been used as a source of boron. The photographs of micro structures of boronized specimens have been taken and the layer thicknesses varied from 17 to 110 µm and the hardness values from 510 to 1890 HV have been obtained. These values have been compared with Taguchi method. Boronized and non-boronized specimens have been subjected to abrasion test under the load of 30N by using sand papers which have grain size of 220 mesh. However these specimens have been sink into the 3,5% NaCl solution for corrosion test in order to compare the strength of materials between them.
A comparison of approaches to involute spur gear design
This thesis meets a need of selecting and using appropriate involute spur gear design approaches for all designers including the expert designers and novice learners who are practicing a spur gear design. Five design approaches with different level of difficulty, including the most commonly used machine elements textbooks, national and international standards were selected for comparison of design results. The results of each approach were analyzed by using a finite element method, ANSYS. And the loss or gain obtained from each of the approach was determined and results were given comparatively considering the gear failures criteria, speed ratios and power transmission ranges. Useful outputs, practical curves and charts were introduced to select the appropriate design approach. In addition to this, the study provides conversion factors which may be used to multiply the results of simple gear design approaches to ANSI/AGMA standards or in any of the five selected one. It also offers the best approach for students and designers who aim to optimize the gear design.
Investigating the structural and physical properties for al-7000 series prepared on different temperatures and pressures
Thermoelectricity is referred to convert from waste heat generated from many sources such as radiation, automobile exhaust gases to electricity. Via conversion of waste heat to electricity by TEP(Thermoelectric Power) of solids without generating greenhouse gas emissions , thermoelectric generators could be significant role and also TE coolers are used to make refrigerators and other cooling systems. The main aim of this study is to investigate the structural and thermoelectric properties of Alumix 431 (Al-5.5Zn-2.5Mg-1.5Cu) material which is the Al7xxx series alloy and prepared utilizing the traditional press and sintering process in various pressure and temperatures. Due to the goal, the structural properties of materials were investigated on the optical, SEM figures and hardness testing measurement results; the thermoelectric properties were measured on the PPMS (Physical Property Measurement System) Machine at temperature range 5-300K. The obtained experimental results show that at temperature range of 285-295 K, the maximum electrical resistivity and electrical conductivity were acquired 0.161Ωm and 24.96W/Km respectively, and the Seebeck Coefficient values changed mostly negative sign to positive sign due to dominate from carriers. Also, it was determined as 5.65×10-6 of the maximum figure of merit at 300K temperature.
Investigation of flow characteristics and heat transfer enhancement of various duct geometries
The aim of this study is to determine the flow characteristics and thermal efficiency in various ducts geometries numerically and experimentally. The whole study has been conducted for Reynolds numbers in the range of 3000≤Re≤6000. Firstly, the effect of aspect ratio, s/H on heat transfer enhancement and on flow structures was aimed to be examined. Therefore, the corrugated duct geometries were designed for three different aspect ratios such as s/H=0.1, 0.2, 0.3 and various phase shift angles, φ of corrugated channels. Thermal efficiency of these geometries were examined numerically in order to optimize the aspect ratio, s/H. Afterwards, experimental studies were conducted in order to identify hydrodynamic structures and verify findings of numerical solution using Particle Image velocimetry (PIV). Throughout the study, three different phase angles, φ=0̊, 90̊ and 180̊, were utilized. Velocity distributions, patterns of streamline and corresponding turbulent statistics were determined experimentally and numerically in order to reveal hydrodynamics and thermal efficiency of the corrugated channel flow. In numerical calculations, standard k-ε turbulent model was utilized. As a result of numerical studies, Nusselt number, Nu friction factor, f and efficiency index, η were calculated for different corrugated channel geometries. Consequently, it was observed that numerical and experimental results were extremely compatible with each other
Efficiency analysis of an installed wind farm
In this study, energy analysis and efficiency study of turbines of a wind farm were performed using data of wind speed, wind direction, air temperature and electric generation, of five selected turbines. Wind energy losses of the plant, monthly and daily performance of turbines were carried out. Parameters influencing the results were also examined in detail. Aerodynamic analysis of turbines was conducted using data of five turbines. Analysis of factors affecting system performance, Betz criteria, power coefficient, energy balance and exergy balance were conducted. Magnitude of wind speeds where turbines start and stop energy generation and influences of these wind speeds on power production and energy losses of five turbines were examined. Consequently, clarifications on the reasons of the losses during conversion of wind power into electric energy, and clarifications on the reasons of instantaneous fluctuations in efficiencies were aimed to be explained. Interactions between aerodynamic parameters during power generation were also reported.
Heat transfer performance of porous copper foam
The main objective of this study is to investigate the heat transfer characteristics of porous copper foams described as a function of temperature, TH geometry, porosity, ɛ thickness, t micro-structure and time, Ɵ. An experimental investigation which is based upon a modeling approach through the measurements of local temperatures by using thermal imaging camera along the x-y-z axis of the porous copper foam samples is conducted. This study characterizes a variety of plate type copper foam samples with 40 PPI and porosity, ɛ of 95 % ; samples with a size of 150 mm, (L) 30 mm, (W) and thicknesses of 3 mm, 4 mm and 5 mm and copper foil samples as a reference items with a size of 150 mm, (L) 30 mm, (W) and 0.4 mm thickness are studied at different heating surface temperatures, TH in the range of 50 ˚C ≤ TH ≤ 100 ˚C. The microstructures of the foams are characterized with a scanning electron microscopy (SEM). Thermal image analyses and time dependent local changing of the thermal conductivity, k heat capacity, C and thermal diffusivity, α are calculated. The experimental results showed that, k, C and α values of the porous copper foam and copper foil samples change between 140 W/m.K ≤ k ≤ 651 W/m.K and 32 W/m.K ≤ k ≤ 98 W/m.K, 250 J/K ≤ C ≤ 1270 J/K and 3 mm2/s ≤ α ≤ 42 mm2/s and 0.1 mm2/s ≤ α ≤ 0.8 mm2/s depending on the TH, t and Ɵ. Keywords : Copper Foam, Porosity, Thermal Conductivity, SEM, Thermal Analysis
Analysis of warm forming of locally heated sheet metals by using finite element analysis
Automotive industry uses stainless steels for place where needed corrosion resistance and aluminum or magnesium alloys to reduce weight of chassis. High mechanical properties of these materials are reasons for preference however low formability of these materials in the ambient temperature creates manufacturing problems. In this study, enhancement of bending ability of a stainless steel and a magnesium alloy by local heating was investigated. The specimens were bent in V-bending die by using a servo-press at room temperature. Load and deformation rate were determined during forming process. Final shapes were measured by Coordinate Measuring Machine (CMM) and springback ratios were determined. Same procedures were conducted with locally heating (heating the region of deformation) and the results were compared with cold forming. It was observed that locally heating the bending area was adequate to give form the workpiece and this result was verified with FEM. The changing of the thickness on the bending area was also determined for cold and locally heated specimens. Keywords: Locally Heating, Formability, Stainless Steel, Magnesium Alloy, FEM.
Ti-6Al-7Nb alaşımının lazer ile yüzey modifikasyonu: İşlem parametrelerinin yüzey özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Bu çalışma, Ti-6Al-7Nb alaşımının yüzey özelliklerini iyileştirmek amacıyla lazerle yüzey modifikasyonu işlem parametrelerinin etkisini incelemeyi amaçlamaktadır. Sabit bir plaka üzerine monte edilmiş test örneklerinin yüzeyi, lazer ışınıyla metal arasındaki etkileşimin yarattığı yüksek ısı enerjisi sayesinde işlenmiştir. Bu tez kapsamında etkisi araştırılan lazer yüzey işleme parametreleri tarama yönü, lazer ışınının hareket hızı, frekans, tarama aralığı ve atım genişliği olarak belirlenmiştir. Lazer işleme parametreleri ile belirlenen deney düzeneklerine göre işlenmiş yüzey üzerinde yüzey pürüzlülük ölçümleri ve ıslanabilirlik testleri yapılarak parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Proses parametrelerinin işlenmiş yüzeyin hem yüzey pürüzlülüğü hem de ıslanabilirlik davranışı üzerinde önemli etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. Özellikle, tarama aralığının yüzey ıslanabilirliği üzerinde en etkili parametre olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Modifiye edilmiş farklı geometrilerdeki trapezoidal vorteks üreticilerin ısı transferine etkisi
Dikdörtgen kesitli bir kanalda boyuna vorteks üreten geometrisi üzerinde değişiklikler yapılmış trapezoidal tipteki vorteks üreticilerin (VG) ısı transferine etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışmalar ANSYS Fluent 2020 R2 paket programı kullanılarak yürütülmüştür. Test bölgesinin uzunluğu 800 mm, genişliği 200 mm ve yüksekliği 25 mm olan bir kanal için periyodik sınır şartları altında sayısal olarak çalışmalar yapılmıştır. VG yüksekliğinin kanal yüksekliğine oranı olan blokaj oranı 0.48 ve hücum açısı 30°'de sabit tutulmuştur. Ana akım yönünde iki VG arasındaki mesafenin kanal yüksekliğine oranı, PR=LP/H, periyodik yerleşim mesafesi 1.0, 1.5 ve 2.0 olacak şekilde VG'ler yerleştirilmiştir. Her bir PR için, VG en küçük kenar yüksekliğinin en büyük kenar yüksekliğine oranı olan hücum kenarı yükseklik oranı e/h=1.0 ve 0.83 ve VG eğimli kenar iz düşüm uzunluğunun VG taban uzunluğuna oranı, b/c= 0.25, 0.50 ve 0.75 alınarak Re sayısının aralığı 4121 ve 25365 seçilerek ısı transferine geometrik modifikasyonların etkisi araştırılmıştır. Türbülans modeli olarak, temeli k–ω formülasyonuna dayanmakta olan ve kullanıcının çeşitli akış senaryoları için modeli ayarlayabileceği bir esneklik sağlayan GEKO türbülans modeli kullanılmıştır. Sayısal çözümlerde basınç-hız ilişkisinde pressure-based-coupled-algotihm ve pseudo-transient :zaman adımı kullanılmış olup, çözümler sonlu-hacim yöntemine dayanmaktadır. VG'lerin bütün PR, e/h, b/c oranlarında ve Reynolds Sayısı değerlerinde TEF değerinin 1'den büyük elde edilmesi, bu çalışmada incelenen VG'lerin ısı transferini iyileştirme açısından boş kanala göre avantaj sunduğunu göstermektedir. En yüksek TEF değeri PR=1.5, e/h=0.83 ve b/c=0.75'te 2.106 olarak bulunmuştur.
Real time human computer interface application based on eye gaze tracking and head detection
The localization of eye centers and the knowledge of eye movements is becoming an important search area on human-computer interactions with increasing developments in the computer vision branch. As software, obtaining the position of the small region which the user look on the screen is a simple and efficient alternative way for use of mice and touchy devices to control the cursor. In this study, firstly, Viola Jones Algorithm is used to detect eye areas through acquired webcam image on Matlab platform. Then, undistorting that is for making the eye center points more accurate, a camera calibration algorithm is included. Grey level and morphology level operations are achieved step by step. Eye centers are described using Circular Hough Transform Method. Finally, an application of kids interface is developed. Letters, objects, colors, numbers become to be learned simply and funny by this interface. The applicability of the proposed algorithm is tested and gathered results are presented.
Cathode design for complex shapes in electrochemical machining
Electrochemical machining (ECM) is one of the most efficient nontraditional machining processes to provide bright surface finish, machining difficult to cut materials and manufacturing complex shapes. However, due to some challenges like the lack of dimensional accuracy, process control and monitoring and environmental factors, implementation of ECM process has been limited. This study presents a mathematical model to design cathode surfaces for machining freeform surfaces. This mathematical model is based on solving 3D Laplace equation by using Finite Element Method (FEM) to determine the potential distribution between the anode and cathode surfaces. A desktop size electrochemical (EC) machine was designed and constructed to carry out the experimental works. Experimental studies were carried out on AISI 1040 carbon steel using copper, brass and stainless steel as cathodes. Nine different cathodes have been designed via feed rate and electrical conductivity variables to investigate the validity of this mathematical model. A 3D scanner was used to measure and compare of the electrochemical machined anode surfaces with the CAD model. The experimental results showed that NaCl type electrolyte cause over machining at the edge where the electrolyte transferred to the gap domain. In the middle of gap domain similar dimensional error (DE) values have been obtained due to well-made electrolyte transition. From the 3D scanned machined surfaces, it has been observed that higher value of electrical conductivity with higher feed rate has been producing a more accurate shape. Furthermore, three different ECM freeform surface drawbacks investigated and designed control mechanisms have been presented.
The effect of variable cross sectional tubes on the performance of flat plate solar collectors
Flat plate solar collectors are the heart of domestic solar water heating system, due to their permanent position, simple construction, low cost and require little maintenance. The major purpose of this work is to estimate numerically the performance of flat plate solar storage collectors and investigate the thermal enhancement by enhancement of dimensions and geometry. Five types of flat plate storage solar collectors were examined for Iraq-Baghdad climate conditions with tilt angle at 33.33o. These types of collectors were flat plate solar storage collectors, which are trapezoidal, ellipsoidal, circular, square and triangle models. The analysis of these collectors is according to the absorption of solar radiation, heat loss from the collectors, temperature distribution of absorber and the working fluid flowing through the collectors. The collectors are simulated utilizing Matlab program. Comparisons between the calculated & measured results of outlet and inlet water temperatures was performed, it indicated a satisfactory agreement. Theoretical results show that highest outlet temperatures were 60.53 ˚C, 60.83 ˚C, 60.2 ˚C, 59.51 ˚C and 58.63 ˚C, at solar noon in the five models, respectively. Maximum values of efficiencies were calculated 57.2%, 56.48%, 56%, 55.52% and 54.53% in five models.
Experimental and numerical analysis of autofrettage process for thick walled cylinders
Experimental and numerical and analysis of autofrettage process for thick-walled cylinders is presented in this study. Autofrettage tests are carried out on a hydraulic autofrettage test stand available in Delphi Automotive Systems in İzmir. AISI 4140 steel is used as the test material in the experiments. The samples are produced from a solid cylindrical bar with 10mm inner diameter, 30mm outer diameter and 200mm long. Eight different autofrettage pressures in the range between 530 to 666 MPa are used in the tests. Axial and tangential strains are measured during the tests in order to see the changes in strains with both autofrettage pressure and pressure holding time. Residual stresses developed on the wall of the cylinders due to autofrettage pressure are measured at five different points along the wall of the cylinders by using X-ray diffraction method. Radial and tangential residual stress distributions are plotted in order to see the effects of autofrettage pressure. A finite element model is also created by using ANSYS® Workbench 15.0 to compare the experimental results with the numerical results. 2D axisymmetric analyses are performed for each autofrettage condition. Measured strains during the tests and results obtained from numerical model are found to be almost the same. The tendency of change in the distribution of residual stresses is found to be similar for experimental and numerical results.
Investigation of the effect of nanoparticles on adhesion of single lap joints in composites
Adhesively bonded joints of fiber-reinforced polymer structural components offer numerous advantages, including high strength and high stiffness-to-weight ratios, good fatigue and corrosion resistance, and high-energy absorption capacity, all of which make them more efficient compared to mechanical fasteners. Many techniques have been used to strengthen ABJs such as use of fillers, hybrid joints, and co-cured joints. The vast majority of studies have been focused on using filler materials for technical and economical reasons. In this study, three types of Nano-fillers (Nano-clay, Nano-silica and Nano-graphene) were used to reinforce epoxy resin. Based on weight content of epoxy; clay, silica, and graphene were added by (1, 2, 3, and 5 %), (1, 2, and 3 %), and (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 %), respectively. Glass fiber reinforced polymer plates produced commercially were used as adherends. The experimental results obtained from lap shear test and 3-point bending test, have demonstrated that the three types of Nano-fillers positively affected the joint strength. The highest improvement in shear and flexural strength was obtained by adding graphene particles as 145% and 100%, respectively. As the joint strength increased with the Nano-particle inclusion, the adhesive failure mode of the neat epoxy joints was changing to more and more progressive mode. The most important failure mode was observed in the fracture surfaces of the joints prepared with graphene particles.
Seramik fabrikası enerji ve ekserji analizi
Enerji analizi termodinamiğin birinci kanununa dayalı bir analiz olup, ısı kayıplarını azaltmak ve yeniden kazanılan ısıyı artırmak için kullanılırken, işlemde meydana gelen enerji azalması hakkında herhangi bir bilgi vermez. Ekserji analizi Termodinamiğin birinci ve ikinci kanuna dayalı olup, işlemdeki ekserji azalması olan yerleri açıkça belirterek teknoloji ya da operasyonların gelişmesini sağlar. Bu çalışmada, Seramik fabrikasında enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Bu çalışmada, Seramik fabrikasında enerji ve ekserji analizi yapılmıştır; sprey kurutucu, dikey kurutucu ve fırın prosesinde çalışma yapılmıştır. Bu çalışmayı yaparken termodinamiğin birinci ve ikinci kanunlarından yararlanarak sistemin enerji kayıpları bulununarak bu kayıpları minimuma indirecek ve sistem verimini artırmak için sistemde iyileştirme teklifleri yapılacaktır.
Prototip üç eksenli CNC freze tezgahı tasarımı ve imalatı
İlerleyen teknolojinin sunduğu imkânlar sayesinde üretim aşamalarında kullanılan klasik tezgâhlar yerini CNC tezgâhlara bırakmaktadır. İmalat endüstrisinin iş hacminin yükselmesi daha hassas, daha çok ve daha kaliteli ürünlere olan ihtiyacı artırmıştır. Bu değişimlere paralel olarak bilgisayar kontrollü tezgâhların kullanımı her geçen gün çeşitli sektörlerde yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada, Prototip Üç eksenli CNC freze tezgâhı tasarımı yapıldı. İmalatı için gerekli tasarım parametreleri belirlendi. Belirlenen bu parametreler çerçevesinde tezgâhın tasarımı ve imalatı için gerekli olan hesaplamalar yapıldı. Tasarım ve hesaplamalar doğrultusunda elektronik ve mekanik malzemeler seçildi. Seçimi yapılmış malzemeler hakkında bilgiler verildi. Tezgâhın hassasiyet analizleri yapıldı. Sonuç olarak tasarımı yapılarak imal edilen tezgâh sorunsuz bir şekilde çalıştı. Örnek iş parçaları işlendi.
Evaluation of cutting surface quality in high speed blanking process
Blanking process holds a crucial point in metal forming industry. The main goal in blanking is to achieve the best surface quality on the blanked parts while spending minimum energy. In this study the surface quality, cutting load and cutting energy of the workpieces were investigated under three different speeds (0.1 m/s, 1 m/s and 10 m/s) with respect to the clearance, material thickness and thickness to die diameter ratios. Five different clearances (1%, 3%, 5.%, 10.0% and 20.0%) were used to blank 2 mm, 3 mm and 4 mm thick workpieces made of AISI 304 stainless steel under four different ratios (t/Dm=1/5, t/Dm=1/10, t/Dm=1/30, t/Dm=1/50). Both experimental and FEM studies were accomplished. Results showed that increasing punch speed improves the surface quality and best surface quality was achieved at 10 m/s by reaching lowest surface roughness values. Another important contribution is the thickness to die diameter ratio and found out that energy, surface quality and related clearance values change according to the workpiece diameters that are neglected in the literature which only considers the thickness of workpiece. The total energy increases due to increasing punch speed, thickness and thickness to die diameter ratios. Clearance between 3% and 5% is found to be optimal value range for AISI 304 stainless steel when considered all investigated parameters.
Mechanical properties of nano-silica particulate jute/glass fiber hybrid composites
Çevre dostu malzemeler için artan talep ve geleneksel elyafın maliyetinin azaltılma isteği doğal elyaf kompozitlerinin popülaritesinin artmasına yol açmaktadır. Kompozit malzemelerde kullanılan doğal lifler, düşük yoğunluk, uygun mukavemet gibi bazı önemli avantajlara sahiptir. Doğal elyaf kompozitlerin mekanik özellikleri sentetik elyaf kompozitlerden çok daha düşüktür, ancak üstün ve ekonomik bir kompozit geliştirmek için doğal bir elyaf ile bir sentetik elyaf aynı matriks malzemesinde kombine edilebilir ve böylece her iki lifin en iyi özellikleri birleştirilebilir. Bu çalışmada jüt, cam ve hibrit jüt / cam elyaf nano-silis parçacık dolgulu epoksi matriks lamine kompozitlerin gerilme, eğilme ve çarpma özellikleri incelenmiştir. Nano-silika içeriği oranları epoksi'de %1, %2 ve %3'tür. Hibrit konfigürasyonlar G8, G1J6G1, J3G2J3, J2G1J2G1J2 ve J8 olarak üretildi. Kompozit laminatlar elle yatırma yöntemi üretildi. Charpy darbe testleri ISO 179/92 standardına göre yapıldı, ASTM D638-10 standardına göre çekme testleri yapıldı ve ASTM D790-10 standardına göre bükme testleri yapıldı. Çekme, eğilme ve darbe testlerinin sonuçları, nano-silika içeriğinin %2'lik oranının tüm hibrit ve hibrit olmayan konfigürasyonlar için en iyi değerleri verdiğini göstermiştir.
Performance analysis and comparison of gas liquefaction cycles
Gas liquefaction cycles are an important application of cryogenics and liquefied gases are used in variety of industries and processes. Gas liquefaction cycles are massive energy consumers. Therefore, their design and operation should be optimized thermodynamically and economically to minimize the energy consumption and cost. In this thesis, thermodynamic and economic assessment of commonly used gas liquefaction cycles including simple Linde-Hampson, precooled Linde-Hampson, Claude and Kapitza cycles were performed. The cycles were modeled in computer environment for various gases including air, nitrogen, oxygen, argon, fluorine, and methane. Thermodynamic performance parameters including liquid yield, liquefaction work, COP, and second law efficiency; and economic parameters including specific product cost and specific energy cost were calculated for all considered cycles and gases. The fraction of the gas that was liquefied (i.e., liquid yield) is determined to be in the range of 0.07 - 0.20, 0.13 - 0.33, 0.22 - 0.26, and 0.09 - 0.1 for simple Linde-Hampson, precooled Linde-Hampson, Claude and Kapitza cycles, respectively. The second law efficiencies are determined to be 0.12 - 0.27, 0.22 - 0.45, 0.76 - 0.82 and 0.43 - 0.46 for the same cycles, respectively. Parametric studies are carried out to investigate effects of compressor inlet temperature, compressor outlet pressure, compressor isothermal efficiency, minimum temperature difference in heat exchanger, and turbine isentropic efficiency on the thermodynamic and economic performance parameters. An economic comparison of the cycles indicates that Kapitza cycle has the highest specific product cost followed by simple Linde-Hampson cycle, precooled Linde-Hampson cycle, and Claude cycle. It also appears that for large scale applications, Claude and precooled Linde-Hampson cycles are most suitable options both thermodynamically and economically. Key words: Cryogenics, gas liquefaction, thermodynamic analysis, economic analysis, Claude cycle, Linde-Hampson cycle
Investigation of the effects of tube geometry in the microfludic device used to generate nanospheres
This study describes polymethylsilsesquioxone (PMSQ) nanospheres formation from microbubble bursting in a 100 µm capillaries embedded combined microfluidic device based on effects of junction angle and flow rate of liquid solution. The understanding of polymer nanosphere generation from microbubble bursting in the device with thin capillaries used could be very useful for many applications, such as cell transplantation in biomedical therapy, advanced therapeutic applications and food industry. The effects of the junction angle (Ø=0° to 60°) between the liquid and gas channels and the gas pressure ratios (50 to 400 kPa) are considered. The digital microscope results indicate that the microbubble size during the bubble generation process generally decreases with the increase of junction angle at the same flow rate and gas pressure. A junction angle of around 60° was figured out as the most efficient angle at which alternating microbubbles are still formed at lower capillary numbers (Ca). In addition, the nanosphere size in the combined microfluidic junction device with 100 µm capillaries decreases as junction angle increases with the same flow and gas pressure conditions. The microbubble formation in the device used in this work depends sinificantly on the gas pressure, and the combined microfluidic junction device with thin capillaries becomes a microbubble generation when N2 gas pressure is greater than 50 kPa.
An experimental investigation on design and performance of plasma gasification systems
Katı yakıtların gazlaştırılması ile sentez gaz üretilmektedir. Sentez gazı sistem çalışma şartlarına bağlı olarak karbonmonoksit (CO), karbondioksit (CO2), hidrojen (H2), metan (CH4) ve düşük miktarda hidrokarbonlar içermektedir. Bu çalışmada, mikrodalga plazma gazlaştırma ile katı yakıtların farklı hava debisi ve plazma gücünde ele alarak gazlaştırılması incelenmektedir. Proses parametreleri; sıcaklık, sentez gazı, yakıt ve kül kütlesi, sentez gazı içeriği, yakıt içeriği, kül içeriği ölçülmektedir ve prosesin kapsamlı termodinamik analizi gerçekleştirilmektedir. Katı yakıtların enerji dönüşümünü esas alan MCw gazlaştırıcı; plazma üretim sistemi, gazlaştırma reaktörü, yakıt-akışkan besleme sistemi, proses çıktıları (kül) toplama sistemi ve ölçümleme-veri toplama sistemlerinden oluşmaktadır. MCw gazlaştırıcı ile gürgen ve çam talaşı, Şırnak-Türkiye, Rus ve Güney Afrika kömürü ve polietilen katı yakıtlarının gazlaştırılması gerçekleştirilmiştir. Plazma gazlaşma ortamı hava ile oluşturulmakta olup hava debisi 50 ile 100 sL/dak aralığında, plazma gücü ise 3 ile 6 kW aralığında değiştirilmiştir. Deney sonuçlarına göre, sentez gazı sıcaklığı 621 ℃ ile 1276 ℃ aralığında değişmektedir. Sentez gazı üretimi 0.66 kg ile 1.2 kg aralığında değişmektedir. Proses enerji verimliliği 30.8 % ile 86.04 % aralığında değişmektedir. Sistem enerji verimliliği 20.6 % ile 61.37 % aralığında değişmektedir.
A simulation study on economic feasibility of converting Turkish coal to liquid fuels
In this thesis, it is aimed to simulate the conversion of gasoline and diesel from Turkish coal using the ASPEN PLUS computer software and a comparison between converting Turkish coal to liquid fuel using the typical method and using the solar power had been done. The plant data is imported from a study done in Australia on a solar hybridized coal to liquid plant that has a production capacity of 1500 bbl/day. This thesis focuses on one of the richest in carbon coal in Turkey (Çatalağzı)through two different cases. The first case has processed the coal in a typical coal to liquid plant and the second case has the solar combined system as an improvement to the plant. This thesis used Çatalağzı coal proximate and ultimate analysis as an input data for both cases. The proposed coal to liquid plant has produced 1440 bbl/day of Fischer-Tropsch liquids with annual cost of $82 million while solar coal to liquid plant has produced 1502 bbl/day of FT liquids was annual cost of $80 million. The solar coal to liquid plant provided a reduction by 22% of coal feed rate. By comparing output data for both of the cases a 48% increase in total gain can be achieved by applying solar hybridized coal to liquid plant
Bir alışveriş merkezi ısıtma ve soğutma sistemlerinin enerji ve ekserji analizi
Ülkemizde yapı sektörü son yıllarda önemli bir ivme kazanmıştır. Bunun sonucu olarak yeni yaşam alanları inşa edilmiştir. Yaşam alanlarından biri de alışveriş merkezleridir. Alışveriş merkezleri, içerisinde giyim, mobilya, elektronik eşya vb. birçok sektörden markayı barındırır. Ayrıca alışveriş merkezleri; kültür, sanat vb. organizasyonların da yapıldığı insanların vaktinin çoğunu geçirdiği merkezler olarak bilinir. Bu sebeple alışveriş merkezleri yeni yaşam alanlarının en önemli noktalarından biri olmuştur. Alışveriş merkezlerinin optimum sıcaklık ve konforu sağlayacak şekilde ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemleri ile donatılması, bu sistemlerden en yüksek verimlerin alınması, enerji konusunun her geçen gün önem kazandığı dünyamızda, üzerine düşülmesi gereken bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada Ankara' da bulunan 70000 m2' lik kapalı alana sahip bir alışveriş merkezinin ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemlerinin enerji ve ekserji analizleri yapılmış ve değerlendirilmiştir. Enerji ve ekserji hesaplamalarında termodinamiğin birinci ve ikinci kanunları kullanılmıştır. Yapılan hesaplamalarda ısıtma sistemlerinde en yüksek enerji veriminin kazan sisteminde, en yüksek ekserji veriminin ise fan coil sisteminde olduğu görülmüştür. Aynı metodlar soğutma sistemlerine uygulanarak, chiller sistemi için performans katsayısı, fan-coil ve klima sistemleri için ısıl verimler hesaplanmıştır. Soğutma sistemlerinde en yüksek ekserji veriminin chiller sistemine ait olduğu ve en yüksek enerji veriminin ise fan-coil sisteminden elde edildiği görülmüştür. Enerji ve ekserji analizleri sonuçları değerlendirildiğinde, sistemden elde edilen enerjinin büyük bir kısmı enerjinin kullanılamayan formundadır. Başka bir deyişle enerjinin bu miktarının çevreye atıldığı tespit edilmiştir. Bu çevreye atılan enerji ise anerji anlamına gelmektedir. Anahtar Kelimeler: Enerji analizi, Ekserji analizi, Isıtma sistemi, Soğutma sistemi
Flow control in the near wake of a circular cylinder by splitter plate and perforated cylinder combination
In this study, it is aimed to flow control in the near wake of a circular cylinder by splitter plate and perforated cylinder combination in deep water. The cylinder diameter was kept to constant during the experiments as D=50 mm and corresponding Reynolds number based on the cylinder diameter Re=5×103. Experiments were performed in three stages. In the first stage, the effect of perforated cylinder on the flow control was investigated using the PIV measurement technique and also force measurement was performed in the air tunnel in order to calculate the drag and the lift coefficients of the cylinder for β=0.3, 0.4, 0.5, 0.6 and 0.7 at D/Ds=0.4, 0.5 and 0.6. In the second stage, the flow structure in the further downstream of the perforated cylinder was investigated using dye visualization technique. Finally, the effect of the splitter plate and perforated cylinder combination in the near wake was investigated on the flow control with respect to total drag and lift coefficients. The results depicted that the porosity, β and the diameter ratio, D/Ds have substantial effects on the flow control and the drag reduction of the cylinder. The flow control was achieved in the near wake region for β=0.5 and 0.6 at D/Ds=0.4 and 0.5. Also, the drag coefficient of cylinder was reduced by 65% for β=0.5 at D/Ds=0.4. It was observed that using of the splitter plate remarkably affected the flow structure and increased the total lift coefficient.
Influence of water aging on vibration-damping behavior of fiber reinforced composite laminates
This study was conducted to investigate the effect of water aging on vibration-damping properties of basalt fiber reinforced epoxy composites using experimental and analytical methods. Three different solutions (pure water, saltwater and alkaline water) were used for aging process. Specimens were immersed in solutions at constant room temperature and vibration tests were conducted for different periods of time as well as weight measurements. Water uptake ratio and diffusion coefficients were calculated via weight measurement procedure as the time progressed. Using diffusion coefficient, water uptake was plotted analytically and compared with experimental measurements. According to study, aqueous environment aging on basalt fiber reinforced polymeric composites did not cause significant change in natural frequency but led to approximately 29% increase in damping properties. According to water absorption tests, specimens aged in NaOH and saltwater solutions followed Fickian behavior at initial and saturation stages, however, pure water absorption behavior of basalt fiber reinforced composites did not show Fickian diffusion. Instead, a multi stage behavior was observed in terms of water sorption and desorption.
A study on the improvement of solar pv panel efficiency and power output
Solar Tracking System is a unit used in many solar energy systems such as for concentrating a solar lens or reflector or orienting a solar panel in the direction of sun. In photovoltaic (PV) systems, trackers enable to reduce the angle of incidence between the incident sun light and the PV panel, which improve the energy generation of the PV panel. In this thesis, we proposed a dual axis tracking system for a PV panel and investigated several factors that should be put in consideration involves: the level of direct solar irradiation, feed-in tariffs in the location in which the system is set up, and also the cost to maintain and install the trackers. The goal of this thesis is to design two axis trackers in PV panel is to place the solar panels perpendicular towards the sun's rays. For tracking system, a spherical solar cell indicator has been used in order to analyzing electrical energy generation for almost all direction in real time to determine the best position that panel should be directed. It consisted of several solar cell arranged on semi spherical structure. The energy product from each cell will be amylases by specific program in microcontroller that will determine best direction that PV panel should be aligned and control the solar trackers in order to rotate on horizontal and a vertical axis. The result shows the the prposed system got a good acuricy and the reltivaly improvement in power generation.
Effect of curved and reverse curved cross sectional twisted tapes on heat transfer enhancement
Present study investigated the effects of the curved and reverse curved cross sectional twisted tapes on heat transfer enhancement in a circular pipe by means at computational fluid dynamics at Reynolds numbers ranging from 5800 to 31000. Twelve different geometries such as three curved and three reverse curved twisted tapes with two different twist ratios (3 and 4) were analysed. The diameter ratios of curved tape to pipe were changed as 1.761, 2.252, and 3.271. The diameter ratios of reverse curved tape to pipe were changed as 0.554, 0.647 and 0.872. The changes of the heat transfer, friction, and performance evaluation criteria were found out. Several concluding remarks are evaluated for the curved cross sectional twisted tapes. The Nusselt numbers are higher than the smooth pipe approximately in the region of 31 to 89 % for all curved twisted types. The highest Nusselt number is obtained at the highest Re for was around 112 and obtained from the C1TR3 model, which has the highest curve ratio and the lowest twist ratio. The maximum friction factor is obtained around 0.11 at lowest twisted ratio and Re. The curve ratio effect on friction is negligible. The friction factors are higher than the smooth pipe approximately 122 to 206%. The maximum performance evaluation factor is calculated around 1.3 at Reynolds number 5800 for C1TR3 and C1TR4 cases due to the best mixing and high swirl. Better performance evaluation factors are observed in the lower Reynolds number. Some of the important conclusions are evaluated for reverse curved cross sectional twisted tapes. The highest Nusselt number is calculated the lowest twist ratio and the highest curve ratio for the case R1TR3. The Nusselt number is higher than the smooth pipe approximately 0 to 85 %. The curve diameter is the less effective than twist ratio on the friction factor. The friction factor of reverse curved cross sectional twisted tapes is higher than the smooth pipe in the region of 124 to 238 %. The maximum value of PEC for the reverse curved cross sectional twisted tape is calculated around 1.22 at Reynolds number 5849 for R1TR3 and R1TR4.
Genelleştirilmiş bir non-newtonyen akışkan için analitik çözümler: Sisko akışkanı
Tez kapsamında Newtonyen olmayan bir akışkanın basınç gradyeni etkisi altındaki ısı transferli kanal içerisindeki akışı Sisko akışkan modeli temel alınarak analitik olarak incelenmiştir. Akış geometrisi sonsuz uzunluktaki düzlemsel paralel plakalar olup yüzeylerinden sabit ısı akısı ve sabit sıcaklık durumları ısı transferi hususlarını incelemek üzere ele alınmıştır. Akış laminer, daimî ve sıkıştırılamaz ve tam gelişmiş kabul edilmiştir. Bu şartlar altında elde edilen boyutsuz formdaki enerji ve momentum denklemleri elde edilmiş ve Sisko akışkanının boyutsuz bir parametresinin küçük değerleri için yaklaşık çözümleri perturbasyon teknikleri ile elde edilmiştir. Bu çözümlerden önemli bir ısı transferi boyutsuz parametresi olan Nusselt sayısı hesaplanmış ve Sisko akışkanının kapsadığı Newtonyen ve power-law akışkanını sağladığı gösterilmiştir. Ayrıca literatürde ilk defa Sisko akışkanına bu akış problemine ait bulduğumuz çözümler sayısal olarak özel bir algoritma ile doğrulanmıştır. Boyutsuz parametrelerin etkilerinden gözlemlediğimiz kadarı ile Sisko modelindeki power-law sabitindeki artış viskoz etkileri zayıflatırken, başlangıç ve limit viskozite değerleri bu etkileri arttırır ve akışkanı kalınlaştırır. Akışkan kalınlaştıkça yani daha viskoz hale geldikçe taşınım ile ısı transferi iletime göre artış gösterir ve dolayısıyla Nusselt sayısı artar.
Bir el aletinin ve kalıbının dövme üretim prosesinde sıcak şekillendirme özelliklerinin incelenmesi
Dövme, kalıplar ve aletler aracılığıyla metallere kolayca şekil verilebilen en kullanışlı şekillendirme yöntemlerinden biridir. Proses, metale çekiçleme veya presleme yöntemi ile kuvvet uygulanması ile oluşur. Kökeni birkaç bin yıl öncesine dayanan en eski ve en kullanışlı metal şekillendirme yöntemlerinden biridir. Dövme işlemi, yüksek derecede yapısal olarak güvenilir ve mukavemet-ağırlık oranlı ürünler üretir, bu da onu, yüksek mukavemetli ve uzun süreli kullanımlara sahip bir ürünün üretimi için dikkate alınması gereken en uygun imalat süreçlerinden biri yapar. Dövme işleminin maliyetini azaltmak için, yöntem, diğer üretim yöntemlerine kıyasla daha kaliteli (yüksek mukavemet ve yüksek güvenilirlik) ürünler üretmek için en iyi parametreleri kullanabilecek şekilde tasarlanmalıdır. Ancak yeni ürün tasarımı için bir proses oluşturmak basit değildir. Tatmin edici bir ürün üretmek ve proses kurmak çok fazla deneme yanılma gerektirir. Ampirik deneme yanılma yöntemi, dövme işlemi için yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak çok zaman alan ve maliyetli bir yöntemdir. Sonlu elemanlar (FEM) veya hacimler yöntemi (FVM) vb. gibi yüksek verimli nümerik tekniklerin mevcudiyeti ile, imalat süreçlerinin performansını test etmek için bilgisayar simülasyonları kullanılır. FVM veya FEM gibi analiz tekniklerinin gelişmesiyle, 1980'lerin başında olası bir alternatif olarak bilgisayar simülasyonu tanıtılmıştır. Kalıp tasarımını optimize etmek ve incelemek ve daha kaliteli dövme parçalar üretmek için birçok başarılı girişimde bulunulmuştur. Literatürde FEM ve FVM gibi çeşitli teknikler benimsenmiştir. Sıcak dövme, optimum malzeme kullanımı ve daha iyi mekanik özelliklere sahip bileşenlerin üretimi için umut verici bir tekniktir. Sıcak şekillendirme işleminde kullanılan kalıp, genellikle yüksek termomekanik yüklere maruz kalır; bu nedenle, kalıpların hizmet ömrü esas olarak aşınma ve plastik deformasyonla sınırlıdır. Hizmet ömrü, yeniden üretim maliyetleri ve sıcak dövme işlemlerinin ekonomisi ile ilgilidir. Bu nedenle, sıcak dövme endüstrisindeki araştırmanın başlıca görevi, dövme kalıplarının hizmet ömrünü iyileştirmektir. Kalıp hizmet ömrü, üretim miktarı açısından boyutsal toleransı karşılayarak üretilen dövme sayısı veya kalıbın arızalara dayanabileceği hizmet süresi ile belirlenir. Dövme firmaları tasarım sürecinde genellikle deneme yanılma yöntemini kullanmaktadır. Ayrıca, kalıbın tam dolması ve çapak oluşumunda malzeme kaybı gibi kritik hususlar söz konusudur. Ama dövme sanayisi, üretim maliyetlerini indirgerken nihai ürün kalitesini arttırmada gün geçtikçe daha rekabetçi hale gelmektedir. Bu çalışmada İzeltaş A.Ş.'de gerçekte uygulanan sıcak dövme prosesi ticari bir FVM yazılımı kullanılarak bire bir simüle edilmiş, sıcaklık değişimleri, kalıpta ve parçada meydana gelen gerilme-gerinim değerleri, kalıpta meydana gelen aşınma derinlikleri gibi sonuçlar gerçekte üretilen üründen alınan numunelere yapılan metalografik ve mekanik incelemeler ile deneysel olarak doğrulanmıştır. Simülasyon sonuçlarının doğrulanmasının ardından mevcutta uygulanan sıcak dövme işleminin iyileştirilmesi için kalıp hammaddesi, kalıp sertliği, kalıp ön sıcaklığı, şablon sıcaklığı, vuruş yüzdeleri gibi kritik parametreler değiştirilerek sonuçlar incelenmiştir. Değişkenlerin etkisi ticari FVM analiz programıyla ortaya konmuştur. Operasyonlar İzeltaş'ta gerçekleştirilmiştir. El aletindeki deneysel ve simülasyon çalışmalarının uyumlu olması kalıp hakkında FVM yardımıyla izlenen yöntemin yüksek oranda güvenilir olduğunu ve gelecek çalışmalar içinde tatmin edici sonuçlar elde edilebileceğini göstermiştir.
Boşluklu bir zırhın balistik performansının incelenmesi
Bu tez çalışmasında, katmanlı zırhın yanı sıra çeşitli boşluklu ve konumda zırh yapıları da incelenmiştir. Bu çalışmada ilk olarak mevcut yapılmış bir deneysel çalışma ele alınıp ve burada kullanılan mermi ve zırh modelleri ANSYS paket programının Design Modeler modülü ile tasarlanmıştır. Model oluşturulduktan sonra ANSYS Explicit Dynamics modülü ile analize başlamadan önce tasarım ağ yapılarına bölüp (mesh işlemi), yine referans çalışmadaki fiziksel koşullar modele sınır ve başlangıç şartı olarak uygulanmıştır (mermi hızı, dönmesi vs.). Gerekli analiz ayarları yapıldıktan sonra modelin çözümü yaptırılmıştır. Çıkan sonuçlar deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar birbiri ile tutarlı hale gelip model için uygun mesh yapısı belirleninceye kadar mesh analizi yapılmaya devam edilmiştir. Mesh analizi yapılıp, deneysel sonuçlar ile yapılan analiz sonuçları tutarlı hale gelince aynı mermiye karşılık kendi tasarladığımız boşluklu zırhın balistik testleri yapılmıştır. Balistik olarak inceleyeceğimiz zırhlarda, kullanılacak malzeme seçimi, zırhın şekil ve konumlandırılması konusunda karar vermek için gereken her koşulu ayrı ayrı uygulamak çok maliyetli ve süregelen işlemlerdir. Bilgisayar ortamında gerekli programlarda tasarımlar, gerçeğe en uygun şartlar girilerek simülasyon yapmak bu zırhların performansları ile ilgili öngörüdür. Zırhların içeriğini, gelen mermiye karşı balistik davranışını görmek pratikte hayata geçirmek konusunda bu çalışma önem taşıyacaktır. Bu çalışmada uygulanan mermi hızının yanı sıra mermiye dönme hareketi de verilerek gerçeğe en yakın simülasyon yapılması hedeflenmiştir. Ayrıca bu çalışma sayesinde simülasyon programında yapılacak denemeler ile uygulamalı deneysel testlerden çok daha düşük bir maliyet ile tasarlanan zırhların balistik performansları belirlenmiştir.
Life improvement studies in segment-cut nut mold used in cold forming operations
In this thesis, it is aimed to increase the lifetime by making improvements in some processes in the production phase of the 4th station nut mold used in the cold forging process. Damage after working on the mold were examined and a plan was created for the necessary improvements. First of all, an equivalent of the same mold supplied from abroad examined and the differences were observed. Then, the processes to be worked on the existing mold were determined. The materials used in the mold are 1.2344 tool steel, 1.4140 tool steel and hard metal ''diamond'' (Tungsten Carbide)as it known in the industry. The mold also has two kinds of diamonds, front and base. Their types are CTE35 and CTE50 respectively. While CT represents Ceratizit, the supplier company, Extra Coarse (E) and Fine (F) are the grain size of the diamonds. 50 is represent twice the cobalt ratio (%25) in the tungsten carbide. Segment cutting nut mold production consist of 25 operations approximately and is one of the mold types produced longest time as a process. Within the scope of the master's thesis, 4 of these operations have been focused of for improvement and development. These are Segment cutting process applied in wire erosion benches, the plunge erosion processes used in the forming the base form, the flange form processing performed in the Cnc Turning, using different type of front diamond and finally polishing process. If the expected life increase can not be achieve, some operations were directly changed instead of operational improvements. These operation changes are using the copper with the carbide content instead of the bottom form machining in plunge erosion with the help of plain copper electrode and automatic polishing machine activation instead of manuel polishing. With the changes made, a significant increase in the life of the molds is aimed. Keywords: Cold forging, nut mold, hard metal, cobalt, wire erosion, diving erosion, white layer
Lityum iyon bataryaların termal yönetimi için sayısal çalışmalar
Yapılan tez çalışmasında, li-iyon bataryaların ideal çalışma sıcaklığında çalışabilmeleri için Faz değiştiren malzeme (FDM), sıvı destekli ve hibrit olmak üzere üç farklı batarya termal yönetim sistem (BTYS) tasarımı yapılmıştır. BTYS'lerin etkinliği maksimum sıcaklık ve sıcaklık dağılımı dikkate alınarak belirlenmiştir. 20 Ah kapasiteli batarya modülü için soğutmanın uygulanmadığı durumda üç farklı deşarj hızında (2C, 3C ve 4C) simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Ardından en uygun termal yönetim sisteminin belirlenmesi amacı ile FDM ile, sıvı destekli ve hibrit BTYS'nin simülasyonları gerçekleştirilmiştir. FDM ile BTYS'nin etkinliği üç farklı deşarj hızında incelenmiştir. Sıvı destekli BTYS için su ve Al2O3 nanoakışkanı olmak üzere iki farklı soğutma ortamının termal performansı dört farklı Reynolds (Re) sayısında (250, 500, 750 ve 1000), üç farklı hacim oranında (%0.5, %1 ve % 2) ve dört farklı nanopartikül geometrisinde (basık küremsi, blok, silindir ve platelet) incelenmiştir. Hibrit BTYS'nin soğutma etkinliği dört farklı Re sayısında ve üç farklı hacim oranı dikkate alınarak incelenmiş olup soğutma kanallarının FDM üzerindeki ısıl performansa etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmada yapılan tüm simülasyonlar için hesaplamalı akışkanlar yazılımı olan Ansys Fluent programı kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde maksimum sıcaklıkta %28 oranında bir iyileşme sağladığı saptanmış olup bu oran FDM ve sıvı destekli soğutma tekniklerinde sırası ile %26 ve %27'dir. Ancak sıcaklık farkı incelendiğinde sadece hibrit ve faz değiştiren malzemenin optimum sıcaklık farkı olan 5 °C'nin altına düşürdüğü belirlenmiştir. Hibrit soğutma tekniği, FDM'nin erime başlangıç zamanını azalmasını ve katı faz içerisindeki sıvı faz dağılımını azaltılmasını sağlar ve parafin malzemesinin soğutma verimini arttırır. Bu sebeple, hibrit BTYS'nin batarya modülünün soğutulmasında en uygun strateji olduğu belirlenmiştir.
Akışkan katı etkileşimlerinin titreşim üzerine etkisinin sonlu elemanlar ile analizi
Akışkan-katı etkileşimi hesaplamalarının mümkün olduğunca gerçeğe yakın yapılabilmesi günümüzde oldukça önem arz etmektedir. Deneysel çalışmaların maliyeti ve zorluğu göz önünde bulundurulduğunda numerik çalışmalar hem farklı tasarımlar hem yükleme koşulları açısından kolaylık ve zaman tasarrufu sağlamaktadır. Teknolojinin yaygınlaşmasıyla birlikte simülasyon ve analizler, bilgisayarlar ile daha detaylı, daha doğru ve daha hızlı yapılmaya başlanmıştır. Bazı kabuller altında sadece akışkan veya sadece katı modellenmiş sistemlerin analizleri yapılmakla birlikte, doğru modellenmesi için tam ölçekli akışkan-katı etkileşimi simülasyonları gereklidir. Bu çalışmada rüzgâr türbin kanatlarının hareketi ve deformasyonu, rüzgâr hızına ve hava akışına bağlı olarak incelenmiştir. Akışkan hareketinin türbin kanadının dinamik davranışı üzerindeki etkileri Ansys paket programı ile akışkan katı etkileşimi modellenmiştir. Akışkan hareketi CFX modülü ile gerçekleştirilmiş, sabit rüzgâr hızı durumu için gerilmeler Static Structural modülü ile hesaplanmış, Rüzgâr hızının zamana bağlı değişimleri için gerilme ve deformasyonlar Transient Structural ile elde edilmiştir. Rüzgâr hızının titreşim üzerinde etkisi ise CFX te tanımlanan özel basınç dağılımı sonucunun FFT si alınarak, Harmonic Response modül içerisinde CFD Pressure Mapping sınır koşuluna CFX teki FFT verisi girilerek hesaplanmıştır. Kanadın doğal frekansları modal modülü ile hesaplanmış ve değişken rüzgâr hızının değişim frekansının doğal frekanslara yakın olması durumunda gerilme ve deformasyonların durumu incelenmiştir.
Yüksek basınçlı döküm AlSi10MgMn alaşımının T5 ısıl işlem parametrelerine göre yorulma davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, yorulmaya maruz kalan ve belirli ısıl işlem parametreleri uygulanmış alüminyum alaşımı malzemelerin gerilmeye bağlı ömür denklemlerinin Wöhler eğrisi yardımıyla belirlenmesi amacıyla bir araştırma gerçekleştirilmiştir. Wöhler eğrisi, gerilme düzeyi ile malzeme ömrü arasındaki ilişkiyi ifade eden bir matematiksel denklemdir. Bu eğri, gerilme düzeyinin malzeme ömrü üzerindeki etkisini anlamak ve malzeme davranışını öngörmek için kullanılır. Wöhler eğrisi ile elde edilen matematiksel denklemlerin doğruluğunu test etmek amacıyla deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında, gerilme büyüklükleri ve ömür analizleri üzerinde sayısal örnekler gerçekleştirilmiştir. Bu sayısal örnekler, çalışmada türetilen matematiksel denklemlerin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Gerilmeye bağlı ömür analizi için döner eğmeli yorulma test makinesi kullanılmıştır. Wöhler eğrisi kullanılarak alüminyum alaşımı malzemelerin gerilmeye bağlı ömür denklemleri elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Yorulma, Yorulma deneyi, Yorulma ömür analizi
Kompozit malzemeli zırhın tasarımı ve balistik davranışı simülasyon analizi
Bu çalışmada deneysel olarak üretim ve deney maliyetlerini düşürmek ve çok farklı tasarım modellerini hızlı bir şekilde analiz edebilmek için ANSYS paket programının Explict Dynamics ve Composite Preppost modüllerinden faydalanılmıştır. Dinamik çözücü olarak Explict Dynamics altında AUTODYN kullanılmıştır. Analizler için katmanlı kompozit malzeme tasarlanmıştır. Ayrıca bu malzemenin önüne kırılarak merminin kinetik enerjisinin harcanmasına sebep olacak seramik farklı bir katman daha kullanılmıştır. Bu katman için Silisyum Karbür (SiC) seramik malzeme seçilmiştir. Zırh için seramik katman ile kompozit katman arasına Al5083-H116 Alüminyum alaşımı kullanılmıştır. Son olarak kompozit katman ise ANSYS CompositePrepPost ile UD T700/3234 epoksi karbon fiber malzemesi kullanılarak katmanlı kompozit malzemeden oluşturulmuştur. Mermi olarak ise 5.56x45 mm NATO M193 seçilmiştir ve hedefe çarpma hızı 850 m/s olarak seçilmiştir. Simülasyon programında yapılan analiz sonucunda farklı kalınlıklarda malzemelerin balistik atışlardaki etkisi gözlemlenmiştir. Pratik olarak yapılması oldukça maliyetli ve zaman alacak kombinasyonları bilgisayar ortamında çözdürülerek sonuçlar elde edilmiştir. Farklı elyaf açıları ve katman kalınlıkları için balistik performanslar incelenmiş ve sonuçlar gösterilmiştir.