NEwTONYEN AKIŞKANLARIN ÖZELLİKLERİ ve KULLANIM ALANLARI

1. NEwTONYEN AKIŞKANLARIN ÖZELLİKLERİ ve KULLANIM ALANLARI Projeyi Yöneten: Doç. Dr. Aydoğan ÖZDAMAR

2. Akışkan • Akışkan, en küçük kayma gerilmesinin etkisinde bile, gerilme etkidiği sürece sürekli ve sınırsız olarak şekil değiştiren madde olarak tanımlanabilmektedir. • Viskozite • Yüzeysel Gerilim (  ) • Kapilarite

3. Hareketli Levha U F y Sabit Plaka du U = 0 dy Viskozite • Akışkanın kayma gerilmesine karşı (az da olsa) gösterdiği direncin bir ölçüsü olan viskozite, akışkan molekülleri arasındaki faaliyet ve kohezyondan kaynaklanmaktadır.

4. Üstteki levhaya temas eden akışkan U hızıyla hareket ederken alttaki sabit levhaya temas eden akışkanların hızı sıfır olmakta, levhalar arası y mesafesinin ve U hızının çok büyük olması durumunda hız değişimi (gradyanı) düz bir çizgi olmaktadır. Deneyler F kuvvetinin levhanın A alanı ve U hızıyla doğru orantılı olduğunu göstermiştir. Benzer üçgenleden U/y = du/dy yazılabileceğinden

5. Newton’un elemanter sürtünme yasası olarak anılmaktadır.  kinematik viskozitesi,

6. K A Y M A G E R İ L M E S İ • A ) Newtonien Akışkan • B ) Pseudoplastik Akışkan • C ) Bingham Plastik Akışkan • D ) Dilatant Akışkan HIZ GRADYENTİ dv/dy Çeşitli akışkanların kayma gerilmesi (  ) – Hız gradyenti (dv/dy) değişimi C B A D Burada  kayma gerilmesi,  mutlak viskozite, dv/dy ise deformasyon hızını ifade etmektedir. Buradaki  sayısı sabit olup, A eğrisinin eğimini verir. Newton tarafından tanımlanan bu karaktere en yakın olarak doğada su ve havayı göstermek mümkündür. Doğada bunlar dışında daha birçok akışkan mevcut olup, davranışı bu karaktere uymaktadır. Bu özelliklerinden dolayı bu akışkanlara Newtonyen davranışı bu karaktere uymayan akışkanlara ise Newtonyen olmayan ( veya non Newtonien ) akışkanlar ismi verilmiştir

7. NEWTONYEN AKIŞKANLAR VE KULLANIM ALANLARI • Bütün gazlar ve su, etil alkol, benzin, hexane, süt gibi basit molekül yapısına ve molekül ağırlığına sahip çoğu sıvı Newtonyen akışkanlardır.

8. Su -Saf Maddelerin Faz Değiştirdikleri Hal Değişimleri Saf maddenin iki fazının birarada bulunduğu durumlarda endüstri uygulamalarında sık sık karşılaşılır. Su bir kazanda veya buharlı güç santralinin yoğuşturucusunda sıvı buhar karışımı olarak bulunur. Birçok ev sahibi borularda suyun donmasını en önemli faz değişimi olayı olarak görselerde biz mühendislik uygulamalarında ağırlık sıvı ve buhar fazlarıyla bu ikisinin karşımı üzerinde incelemelerde bulunuruz. Günlük yaşamda su sözcüğü sıvı suyu, buhar sözcüğüde su buharını anlatmak için kullanılır, fakat biz suyu H2O diyerek tanımlayıp, suya ait tablolardan onun ne fazında olduğunu belirler, ve sadece bu iki fazla sınırlamak yerine suya daha geniş bir anlam ve davranış kazandırırız.

9. 1 Hali 2 HALİ P=1atm T=20 C P=1atm T=100 C 1 atm basınç ve 20 C sıcaklıkta su sıvı fazındadır (sıkıştırılmış sıvı) 1 atm basınç ve 100 C sıcaklıkta su buharlaşma başlangıcında sıvıdır (doymuş sıvı). • Sıkıştırılmış Su ve Doymuş Su

10. 4 HALİ 3 HALİ P=1atm T=100 C P=1atm T=100 C 1 atm basınçta, suyun son damlasıda buharlaşana kadar, sıcaklık 100 C da sabit kalır (doymuş buhar) 1 atm basınçta Isıtma sürdürüldüğünde doymuş sıvının bir bölümü buharlaşır (doymuş sıvı buhar karışımı)

11. 5 HALİ T C P= 1atm için 300 5 P=1atm T=300 C 3 2 100 4 Isıtma sürdürülürse, buharın sıcaklığı yükselmeye başlar (kızgın buhar). 20 1 v T-v diyagramı

12. su

13. Termik Santraller • Basınçlı Su Reaktörü (PWR) • Kaynar Su Reaktörü (BWR) • Basınçlı Ağır Su Reaktörü (PHWR)

14. Hidroelektrik Enerji • Depresyon Tesisleri • Gel-Git Hidroelektrik Tesisleri • Dalga Enerjisinden faydalanılarak Enerji Üreten Tesisler • Akarsular Üzerinde Kurulan Hidroelektrik Tesisleri ( Barajsız ve Barajlı)

15. Jeotermal Enerji • Sıcak Su Sistemi • Kuru Bahar Sistemi

16. - YAĞLAR - • Floc Point • Gres • Katık • Kül Miktarı • Molibden Disülfür Katı Yağlayıcı • Multigrade (Dört Mevsim) Yağ • Naftanik Yapı • Oksidasyon Stabilitesi • Oktan Numarası • Parafinik Yapı • Parlama Noktası • Power Factor • Penetrasyon Değeri • Pensky Martens Kapalı Kap Metodu (PMCC) • SAE Numarası • TBN Değeri • Timken O.K. Değeri • Viskozite • Viskozite İndeksi • Yüksek Taşıma Kapasitesi • Yüksek Basınç Katığı • Yağların Özellikleri • Akma Noktası • Anilin Noktası • API Servis Sınıflandırması • Aromatik Yapı • Asit Değeri (Sayısı) • Aşırı Basınç Katığı (EP): • Bakterisit • Bitumen • Centipoise (Santipuaz) • Centistokes (Santistok) • Clevland Open Cup (COC) • Copper Strip Corrossion • Damlama Noktası • Delinme Gerilimi • Demülsibilite • Deterjan Katığı • Emülsiyon • Floc Point

17. Viskozite Testi • Viskozite bir yağın en önemli niteliğidir. Yağ filminin dayanıklılığı,metal-metale temasın önlenmesi, çizilme, mikro-kaynaklanma ve yüzeylerin aşınma özellikleri hep viskoziteye bağlıdır. • Viskozite katı maddelere, oksitlenmeye ve su ve yakıt karışmasına bağlı olarak artar veya azalabilir. Viskozitesi %10 azalmış veya %20 artmış yağları kullanmamak gerekir. • Örnek olarak, kittiwake pratik viskozimetresi saniyelerle ifade edilecek sürede tekrarlanabilir ve hassas bir şekilde kinematik viskoziteyi cSt 40C ve 100C olarak verir ve SAE tanımını da ayrıca verir.

18. Tablo 3.5 Yağlarda viskozite testinin özellikleri ve uygulama alanları

19. Katı madde ( Ergimezler ) Testi • Ergimezler, yağda yanma sonucu biriken yanık artıkları ve oksitlenme ürünleridir. • Yağda artan “ergimez madde” oranları, sıcak yüzeylerde reçine oluşumu, segman kasması ve sıkışması, silindir gömleği aşınması ve yatak aşınmasının en başta gelen nedenidir. • Yağın bu ergimezler nedeniyle, deterjan özelliği de azalır ve yağın bozulmasını hızlandırır.

20. Tablo 3.6 Yağlarda katı madde (ergimezler) testinin özellikleri ve uygulama alanları

21. TBN ( Total Baz No’su) Testi • Diesel makinaların yağlarında alkalen madde rezervinin yüksek tutulması ve doğru limitler içinde bulundurulması piston üst kısmı, segmanlar ve üst yataklarda korozyonu önlemede en önemli faktördür. • Ayrıca, düşük TBN yağda deterjan özelliğinin de azaldığının bir göstergesidir. En sorunlular ise motorinle çalışan, küçük karter hacmine sahip, yağ tüketimi az Diesellerdir. Bunlarda TBN çok ani ve hızlı olarak azalıp makinanın sağlığını tehlikeye atabilir.

22. Tablo 3.7 Yağlarda TBN testinin özellikleri ve uygulama alanları:

23. TAN ( Total Asit No’su ) Testi • Bütün yağlar kullanıldıkça oksitlenir. Bu oksitlenme işlemi yüksek sıcaklıklar veya sentetik yağlarda su nedeniyle hidroliz sonucu hızlanabilir. • Yağlama ve hidrolik yağlarında yüksek TAN değeri viskozite artışı ile beraber gelen oksitlenme, reçine oluşumu ve makina elemanlarında asit aşındırmasının varlığının en iyi göstergesidir; o nedenle, devamlı takip edilmesi gerekir.

24. Tablo 3.8 Yağlarda TAN testinin özellikleri ve uygulama alanları

25. Su Testi • Su her yağlama sistemindeki yağın içinde bulunur ve belli kaynaklardan sisteme girer. • Yüksek su seviyeleri yağ viskozitesini arttırır, aksamın korozyona uğramasını hızlandırır ve yağın katkı maddelerinin bozulmasına neden olur. • Özellikle tuz karışmış su veya tuzlu kesinlikle tolere edilemez. Tuz, su buharlaşıp yağdan ayrılsa dahi yağda kalır ve tarif edilemeyecek derecede zararlara neden olabilir

26. Tablo 3.9 Su Testinin Özellikleri ve Uygulama Alanları:

27. Pnömatik ve Hidrolik Devrenin Analizi Hidrolik Presin Hidrolik ve Pnömatik Devre Elemanları ve Görevleri

28. Beyin • Hidrolik ve pnömatik pistonları denetim altında tutar, uygulanacak işlem sırasına göre harekete geçirtecek sinyaller oluşturur ve devrenin bütün fonksiyonlarını kontrol eder.

29. Hidrolik ve Pnömatik Silindirler • Sistemde iki adet pnömatik ve hidrolik silindir mevcuttur. Bu silindirlerin görevi akışkanın oluşturduğu basınçı mekanik güce dönüştürmek için kullanılır.

30. Yön Kontrol Valfleri • Sistemdeki mevcut olan silindirlerin açılıp kapanması için akışkana yön veren elemanlardır.

31. Sensörler • İşlenecek parçanın ve sistemi oluşturan elemanların konumunu algılayarak beyne sinyal gönderen bir elemandır.

32. Pompa • Hidrolik devre için gerekli yağ basıncını sağlayan elemandır

33. Kompresör • Kapalı bir ortamda havayı sıkıştırarak basıncını arttıran bir ünitedir

34. Yağ tankı • Hidrolik devreyi dolaşan yağ bir yağ tankında yeniden kullanılmak üzere toplandığı bir depodur.

35. Sitemin Çalışma Prensibi • Beynin gönderdiği sinyaller doğrultusunda pnömatik silindir işleme tabi tutulacak parçayı üretim hattına bırakır. Daha sonra hidrolik silindir sayesinde işlemin yapılacağı bölgeye götürülür. Bunu takiben parçanın sabitlenmesi için ikinci pnömatik silindir devreye girer ve parça sabitlenir. Parça üzerinde işlemi yapacak olan hidrolik silindir aşağıya iner ve gerekli işlemi yapar. Bu işlem bir presleme işlemidir. Presleme işlemi bittikten sonra parça üretim hattını gene üretim hattına taşıyan hidrolik silindir tarafından terkedilir. • Şayet üretim esnasında elektrik kesintisi veya bunun gibi elde olmayan nedenlerden dolayı bir durum söz konusu olduğunda sistem yeniden devreye girdiği zaman ilk önce üretim hattını kontrol eder. Eğer üretim hattında işlenmemiş bir parça söz konusu ise bu parça üretim hattından uzaklaştırılır

36. Kontrol sistemleri Hidrolik ve pnömatik silindirleri kontrol eden valfler elektrik ile çalışan selonoid valfler ile kontrol edilmektedir. Buna ek olarak pistonları belli bir konumda durdurmak için switch’ ler kullanılmaktadır. Switch’ ler açık veya kapalı konumlarına göre beyine sinyal gönderir ve beyinde bu sinyallere göre valflerin konumunu belirlemek için selenoidlere sinyal gönderir.

37. Devrenin Kullanıldığı Yerler Presleme, Dövme, matkap ile delme gibi işlemlerde kullanılmak için tasarlanabilir

38. LPG • LPG (Liquid Petroleum Gas) sıvı petrol gazı, basınç altında sıvı halde bulunan propan ve bütana verilen ticari isimdir. Kolay depolama ve taşıma için genellikle sıvı halde tutulur. Gaz yakıtlar hidrojence zengindir ve silindirlere gaz fazında girerler. Bu iki karakteristik temiz bir yanma sağlar. Diğer bir deyimle LPG, taşıtlar için temiz bir enerji kaynağıdır. • LPG sıvı halde iken gaz haline oranla yaklaşık 250 kat yoğundur. • Basıncı düşürülüp, sıcaklığı artırılarak sıvı halden gaz haline dönüştürülür ve benzine mükemmel bir alternatif yakıt haline gelir. • Büyük ticari taşıtler için de LPG kullanacak özel motorlar geliştirilmektedir.

39. LPG Akışkanının Kullanım Alanları Bugün LPG akışkanı benzinle çalışan araçlarda ekonomikliği açısından çok tercih edilmektedir ve şimdilik binek araba şeklindeki ticari araçlarda ve yaygın olmasada kişisel kullanımlı binek arabalarında LPG akışkanı yaygın olarak kullanılmaktadır. Büyük hafif ticari araç diye nitelendirdiğimiz dizel akışkan ile çalışan dolmuş türü ticari araçlarda da LPG akışkanının kullanılabilmesi LPG’ye uygun motor üretim çalışmalarıda günümüzde devam etmektedir.

40. Araçlarda, LPG akışkanı kullanılabilmesi için yakıt sistemini dönüştürmek için oldukça geçerli sebepler bulunmaktadır. • Çevre bakımından : Egzozdaki CO (karbon monoksit), CO2 (karbon dioksit) ve HC (hidrokarbonlar)düzeyinin azaltılması daha temiz egzoz ve dolaysıyla daha temiz hava demektir. • Yakıt fiyatı bakımından : LPG ile ulaşım, günümüzde petrole oranla yarı yarıya daha ucuza gelmektedir. • Taşıt bakımından : LPG, yağ değişim periyodlarının uzaması ve daha az karbon artıkları nedeniyle daha temiz motor demektir. • Yerel yönetimler bakımından : Zararlı egzoz emisyonları nedeniyle, yakın gelecekte benzinle çalışan araçların büyük şehir merkezlerinde trafiğe çıkmalarına kısıtlamalar getirileceği ifade edilmektedir.

41. LPG Akışkanı Kullanılabilmesi İçin Yapılan Sistem Değişiklikleri • Karbüratörlü taşıtlar için ( 1. Kuşak ) : Depo yaklaşık 70litrelik (55 litre sıvı gaz depolanabilir), Regülatör sıvı yakıtı buharlaştıran (yakıtın buharlaşması sırasında regülatör çok soğuduğundan, donmaması için ısıtılması gerekmektedir), Yakıt kesme valfleri (yakıtlar arasındaki geçişi sağlamak ve gaz çalışmasında karbüratöre giden benzini kesmek için kullanılır ve sürücü mahallindeki bir anahtarla kontrol edilir.), Mikser (karbüratörün üstüne monte edilir ve gazın emilen havaya karışmasını sağlar), Doldurma valfi (tek yönlü bir valf)

42. Şekil 3.14Lavato kiti Şekil 3.15Depo LPG sistemini oluşturan parçaların resimleri

43. Şekil3.16Regülatör Şekil 3.17Çeşitli Karıştırıcılar Şekil 3.18Selenoid

44. Sistemde, rölanti, kısmi yük ve tam yük için ayar vidaları bulunmaktadır. Bu sistemin, yetesiz sürüş performansı ve karışımın fakire ayarlanması durumunda geri tepme eğilimleri bulunmaktadır. Sürüş performansını iyileştirmek ve geri tepme eğilimini azaltmak üzere karışım zenginleştirildiğinde ise, emisyonlar ve LPG tüketimi artmakta, gaz kullanımının avantajları azalmaktadır.

45. Enjeksiyonlu ve Karbüratörlü Taşıtlar( 2. Kuşak ) 2. kuşak sistemler, oldukça geliştirilmiş olmalarına karşın, uzun manifold kolları bulunan yeni taşıtlara monte edilmeleri halinde, hâlâ geri tepme riski taşımaktadırlar. Geri tepme riski, 3. kuşak çok nokta enjeksiyonlu sistemlerle giderilmiştir.

46. Tek ve Çok Nokta Enjeksiyonlu Taşıtlar ( 3. Kuşak ) Tek nokta enjeksiyon sistemli taşıtların ileri karıştırma sistemi, en uygun emisyonlar için otomatik haritalama yeteneği dahil, sistemi her zaman ayarlayan 2. kuşağın tüm avantajlarına sahiptir. Bu sistemde geri tepme riski bulunmamaktadır. basınç kayıpları çok azaltılmıştır ve oldukça doğru LPG kontrolü sağlanmaktadır. Bu sistem de, akıllı haritalama yapan ve böylece herhangi bir sürüş koşuluna uygun LPG kontrolü sağlama, motorun aşıntı durumuna göre ayarlama yapma özelliklerine ve teknisyenler için arızacılık bilgilerine sahiptir.

47. 4. Kuşak Sistemler 4. kuşak sistemler, sıralı LPG enjeksiyon kontrollü sistemlerdir. Sistem kontrol sinyallerinin çoğunu doğrudan doğruya ECU'dan almaktadır. Bu ise, üreticinin ayarlarını sisteme uygulama olanağı sağlamaktadır. Sonuç, daha az LPG kaybı, daha düşük emisyonlar ve daha kısa kalkınma periyodu demektir.

48. Özetle, 1. ve 2. kuşak sistemler teknolojisi biraz daha eski, 3. ve 4. kuşak sistemler ise teknolojisi daha yeni taşıtlar için tercih edilmesi uygun olan sistemlerdir.

49. LPG Akışkanı Kullanımının Güvenilirliği Doğru montaj halinde LPG benzinden daha güvenlidir denilebilir. LPG çarpma tahribat deneylerinden geçmiş, giriş kilitleme ve aşırı sıcaklık kontrol valfli basınçlı dökme çelik depolarda muhafaza edilmektedir. Bu valf, şiddetli taşıt yangınlarında LPG'nin genleşmesi halinde bile kontrollü miktarlarda LPG çıkışına müsaade eder. Bu kontrollü yanma, depoyu standard benzin deposundan daha güvenli yapmaktadır. Modern LPG sistemlerinin çoğu, nadiren görülen buharlaştırıcı sızıntısının kontrolü için, yılda bir kez bakım gerektirir.