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

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 C B A D A ) Newtonien Akışkan B ) Pseudoplastik Akışkan C ) Bingham Plastik Akışkan D ) Dilatant Akışkan Çeşitli akışkanların kayma gerilmesi (  ) – Hız gradyenti (dv/dy) değişimi HIZ GRADYENTİ dv/dy K Y M G E R İ L S 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 ALANLARIBütün 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 DeğişimleriSaf 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 Sıkıştırılmış Su ve Doymuş SuP=1atm T=20 C 1 Hali 1 atm basınç ve 20 C sıcaklıkta su sıvı fazındadır (sıkıştırılmış sıvı) P=1atm T=100 C 2 HALİ 1 atm basınç ve 100 C sıcaklıkta su buharlaşma başlangıcında sıvıdır (doymuş sıvı).

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

11 P=1atm T=300 C 5 HALİ Isıtma sürdürülürse, buharın sıcaklığı yükselmeye başlar (kızgın buhar). v T C 300 100 20 1 2 3 4 5 P= 1atm için 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 TesisleriGel-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 - Yağların Özellikleri Akma Noktası Anilin Noktası Floc PointAPI 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 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

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 alanlarıRanj cSt 40°C (SAE5 - SAE50) Ölçüm Süresi Viskozite 40°C 60 san. ısıtmadan Tekrar test Max 45 san. Temizleme 60 san. Hesaplama Viskozite 40°C (ısıtmadan 40°C’ye ayar) Özgül ağırlık değişimi ( arası) Değişen Viskozite Indeksi (25 to 250) SAE Grade Viskozite 100°C (ısıtmadan 100°C’ye ayar) Hassasiyet 2% ( cSt) Denklik IP71 Güç VAC UYGULAMA Herhangi bir yağlama veya hidrolik yağı

19 Katı madde ( Ergimezler ) TestiErgimezler, 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 IP316 & Mobil Kurum Indeksi Güç 110 - 250 VAC UYGULAMA Diesel Makina, Tablo 3.6 Yağlarda katı madde (ergimezler) testinin özellikleri ve uygulama alanları Özellik Test Ergimezler Ranj % w/w (IP 316) % (KURUM INDEKSİ) Ölçüm Süresi 20 saniye Hassasiyet Tipik olarak  0.1w/w Denklik IP316 & Mobil Kurum Indeksi Güç VAC UYGULAMA Diesel Makina, Krank yağı, Havacılık Yağları

21 TBN ( Total Baz No’su) TestiDiesel 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:Ranj 0 – 50 TBN Ölçüm Süresi 2.5 dakika Hassasiyet Tipik olarak  %5 Sigorta 2.5A 20mm 250VAC HBC A/S (T) Seramik Denklik IP400 Güç VAC UYGULAMA Diesel Makina, Krank yağları

23 TAN ( Total Asit No’su ) TestiBütün 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 alanlarıRanj 0 – 6 mgKOH TAN Ölçüm Süresi 2.0 dakika Hassasiyet Tipik olarak  %0.2 TAN Sigorta 2.5A 20mm 250VAC HBC A/S (T) Seramik Denklik IP177 (ASTM D664) SAE ARP 5088 (modified IP139, ASTM D664) Güç VAC UYGULAMA Gaz ve buhar türbinleri, Hidrolik yağları, Havacılık yağları, Dişli kutusu yağları

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:Ranj % Standard kutu (mavi) ppm (IP386) Düşük ranj kutusu (boyasız) Ölçüm Süresi 3.0 dakika Hassasiyet Tipik olarak %0.1 Standard Tipik olarak  100 ppm Düşük ranj Sigorta 2.5A 20mm 250VAC HBC A/S (T) Seramik Denklik IP386 Güç VAC UYGULAMA Yağlama Yağları, Hidrolik yağları, Fuel Oil

27 Pnömatik ve Hidrolik Devrenin AnaliziHidrolik 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 SilindirlerSistemde 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 PrensibiBeynin 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 YerlerPresleme, 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 AlanlarıBugün 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 DeğişiklikleriKarbüratörlü 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 LPG sistemini oluşturan parçaların resimleriŞekil 3.14 Lavato kiti Şekil 3.15 Depo

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

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 4Özetle, 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 GüvenilirliğiDoğru 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.