hİdrolİk ve pnÖmatİk...

ELPC 222

HİDROLİK VE PNÖMATİK SİSTEMLERİ

Ders Kodu Dersin Adı Z/S Te Uy. Krd. D.S. AKTS

ELPC 222 HİDROLİK VE

PNÖMATİK SİSTEMLER S 3 1 4 4 4

28.02.2017 1 Yrd. Doç. Dr. Seyfi ŞEVİK

Perşembe Perşembe

• Bu ders için devamsızlık: • Yarıyıl süresi= 15 hafta / yarıyıl (Ara sınav süresi = 1 hafta / yarıyıl)

• Normal ders süresi= 15 – 1 = 14 hafta / yarıyıl

(Normal derse devam zorunluluk oranı= % 70)

• Normal derse devam zorunluluğu= % 70 x 14 = 9.8~10 hafta / yarıyıl

• Devam edilmesi gereken oran 10/14= % 71.4 >% 70 (Sorun yok !)

• Devam edilmesi gereken oran 9/14= % 64.3 < % 70 (Sorun var !)

• Devamsızlık yapılabilecek oran % 100 - % 64.3 = % 35.7 > % 30

(Sorun var !)

• Normal derse devam zorunluluğu 11 hafta / yarıyıl

• Devamsızlık yapılabilecek oran 4/14= % 28.57 < % 30 (Sorun yok !)

• Devamsızlık yapılabilecek hafta 4 hafta / yarıyıl


DEĞERLENDİRME SİSTEMİ

Etkinlik Türleri Katkı Yüzdesi

Ara Sınav % 40

Yarıyıl Sonu Sınavı % 60


DERS PLANI Hafta Konular/Uygulamalar

1 Hidroliğe giriş, hidrolikte temel prensipler

2 Standart semboller, hidrolik boru ve hortumlar

3 Hidrolik pompalar, motorlar ve silindirler

4 Sızdırmazlık elemanları, hidrolik valfler

5 Yağ haznesi, filtreler, hidrolik amülatörler, hidrolik akışkanlar

6 Elektro-hidrolik sistemler, hidrolik sistemlerde arızalar ve

tespiti

7 Hidrolik devreler, endüstride hidroliğin uygulama alanları,

hidrolik devre tasarımı ve uygulamalar.


8 Pnömatiğe giriş, Pnömatikte fiziksel prensipler

9 Havanın üretimi, bakımı ve dağıtımı

10 Pnömatikte standart semboller, silindirler, sızdırmazlık

elemanları ve motorlar

11 Pnömatik motorlar, valfler. Pnömatik devreler ve çizimleri.

Devre çizim yöntemleri

12 Hidro-pnömatik sistemle, Pnömatik sistemlerin uygulama

alanları

13 Arıza bulma işlemleri, Elektro-pnömatik sistemler. Sistem

tasarımı ve kurulması

14 Programlanabilir Kontrol Mantık sistemi, programlanması ve

uygulamaları


Dersin Amacı

• Hidrolik ve pnömatik ile ilgili standart semboller ve kullanılan elemanlar hakkında bilgi vermek,

• Hidrolik ve pnömatik devre tasarımı ile ilgili teorik ve uygulamalı bilgi vermek.

Dersin Öğrenme Çıktıları

• Hidrolik ve pnömatik devre elemanları ve sembolleri ile ilgili yeterli bilgiye sahip olma,

• Bu yapılarda kullanılan elemanları tanıma,

• Hidrolik ve pnömatik bir devre tasarımını ve uygulamasını yapabilmek.


• Hidrostatik: Duran sıvıların özelliklerini

inceler.

• Hidrodinamik: Hareketli sıvıların özelliklerini

inceler.


Hidrolik konusu, çocuk oyuncağıdır.

Video 1 Video 2

28.02.2017 Yrd. Doç. Dr. Seyfi ŞEVİK 8

Hidrostatik ve Hidrodinamik sistemler

o Genellikle 300 kW’dan büyük güç iletiminde hidrodinamik sistemler tercih

edilir.

o Hassas işlem gerektiren düşük güçlü sistemlerde de hidrodinamik sistemler

tercih edilir.

Yüksek güçlere karşı yapılan doğrusal hareketlerde: hidrostatik

Doğrusal hareketlerde ve belirli bir konumda durması gereken sistemlerde :

hidrostatik


Sayfa 37-59

1.1. HİDROLİĞİN TEMEL İLKELERİ

1.1.1. Hidroliğin Tanımı ve Tarihçesi

Hidrolik, akışkanların mekanik özelliklerini inceleyen bilim dalıdır. Hidrolik

terimi, eski Yunanca’da su anlamına gelen hydor ile boru anlamına gelen

oulis kelimelerinin birleştirilmesinden türetilmiştir. Hidrolik, tarihin ilk

çağlarından itibaren akarsulardan su değirmenleri aracılığı ile güç elde etmek

gibi işlemleri ifade etmekte idi. İlerleyen bilim ve teknoloji ile birlikte,

hidroliğin ifade ettiği anlamda değişikliğe uğramış, daha ziyade yüksek

basınçlı düşük debili sistemler ile gücün kontrolü ve iletimini konu alan bir

teknoloji haline gelmiştir. Hidrolik sistemler; sıkıştırılamaz özellikteki

akışkanların kullanıldığı, elde edilen basınçlı akışkan yardımı ile çeşitli

hareketlerin ve kuvvetlerin üretildiği sistemlerdir. 28.02.2017 10 Yrd. Doç. Dr. Seyfi ŞEVİK

Modern anlamda ilk hidrolik uygulamasının 1906 yılında ABD

Virginia’da basınçlı yağ kullanarak top yükseliş ve kontrol

sistemlerinin gerçekleştirilmesi ile başlandığı kabul edilir.

Özellikle sızdırmazlık elemanları konusunda gerçekleşen teknolojik

buluşlar sonucunda hidrolik hızla gelişmeye başlamış ve 1926

yılında ABD’de bilinen ilk hidrolik güç ünitesi üretilmiştir.

1936 yılında Harry Vickers’ in pilot kumandalı emniyet valfi icadı ile

devam eden gelişmeler II. Dünya Savaşı ile birlikte gelen dev

teknolojik adımlar içerisinde yerini bulmuş ve hemen hemen tüm

hidrolik devre elemanları bu kısa süreç içerisinde uygulamaya

sokulmuştur.

1950 yılında Jean Mercier lastik ayırıcılı biriktiriciyi (balonlu

akümülatör), 1958’de Moog MIT’de elektrohidrolik servo valfi icat

etmiştir. 28.02.2017 11 Yrd. Doç. Dr. Seyfi ŞEVİK

Akışkanların sıkıştırılamaz olmasından dolayı, büyük güçler hidrolik

sistemler ile elde edilebilir. Hava ve gazlar sıkıştırılabildiği için,

büyük kuvvetlerin üretilmesinde kullanılmazlar.

Hidrolik devrelerde akışkan olarak genellikle su veya yağ kullanılır.

Ancak suyun metal yüzeylerde pas yapması nedeniyle, kullanım alanı

çok dardır. Bu nedenle hidrolik sistemlerde akışkan olarak genellikle

madensel yağlar kullanılır.



Sıvama Presi Plastik Enjeksiyon Makinası Metal Enjeksiyon Makinası

Endüstriyel Hidrolik (Sabit Hidrolik Sistemler)

*** Demir Çelik Endüstrisi *** Takım Tezgahları *** Presler *** Kaldırma ve iletme makineleri *** Gemiler *** Barajlar *** Özel makinalar [Transfer tezgahları, Otomotiv Endüstrisi vs.] *** Asansörler


Grayder Mobil vinç Yükleyici Forklift

Mobil Hidrolik ( İnşaat ve İş Makinaları )

*** Loderler ( Yükleyiciler ), Mobil vinçler

*** Mobil beton mikserleri

*** Ekskavatörler

*** Grayderler

*** Tarım Makineleri

*** Forkliftler

*** Beton pompaları

*** Otomotiv

*** Uçak


PNÖMATİK HİDROLİK ELEKTRİK

ENERJİ ÜRETİMİ

Basınçsız hava

sınırsız mevcut

(İstenilen basınç ve

kapasiteye göre

kompresör seçilir)

Hidrolik pompa ile (Gereken basınç ve

kapasiteye göre pompa tipi seçilir)

Barajlarda , özel

durumlarda (hidro

elektrik, nükleer enerji

sant.)

ENERJİ DEPOLANMASI

Tanklarda büyük

miktarda

depolanabilir

Akümülatörlerle, düşük

miktarlarda

Akü ve pillerle düşük

miktarlarda

ENERJİ TAŞIMA

1000 m. Basınç

kaybıyla 100 m. Basınç kaybıyla Sınırsız

KAYIP Enerji kaybından başka dezavantajı

yoktur

Enerji kaybı, sızan akışkan çevreyi kirletir

Diğer iletkenlerle temas etmeden enerji kaybı

olmaz

ENERJİ MALİYETİ

Yüksek Orta Düşük

ENERJİLERİN KIYASLANMASI


PNÖMATİK HİDROLİK ELEKTRİK

DÖNER HAREKET

Basit,Güçlü

değil,Yüksek devir

Basit, Güçlü,

Düşük devir Basit Güçlü

KONUMLAMA HASSASİYETİ

0.1 mm 0.001 mm

(1 mikron)

0.001 mm

(1 mikron)

BASINÇ VE KUVVETLER

10 Bar basınç,

50 kN Kuvvet (5 ton)

600 bar basınç,

Sonsuz Kuvvet

Mekanik elemanlarla büyük kuvvetler elde

edilebilir

(Verim kötüleşir)

GÜRÜLTÜ Egzoz gürültüsü.

Susturucularla

azaltılabilir

Yükesk basınçlarda

pompa gürültüsü

Kontaktör ve

Selenoidlerin

gürültüsü

ENERJİLERİN KIYASLANMASI

Tablo 1.1: Hidrolik-pnömatik ve elektrik enerjilerinin karşılaştırılması


Aşağıdaki tabloda pnömatik, hidrolik ve elektrik sistemlerinin temel özellikleri

karşılaştırılmıştır.


HİDROLİK SİSTEMLERİN AVANTAJLARI

Hidrolik sistemler sessiz çalışırlar.

Hidrolik akışkanlar sıkıştırılamaz kabul edildikleri için

darbesiz ve titreşimsiz hareket elde edilir.

Yüksek çalışma basınçlarına sahiptir, bu sayede büyük

güçler elde edilir.

Hassas hız ayarı yapılabilir.

Hareket devam ederken hız ayarı yapılabilir.

Akışkan olarak hidrolik yağ kullanıldığı için aynı zamanda

devre elemanları yağlanmış olur.

Emniyet valfleri yardımıyla sistem güvenli çalışır.

Hidrolik devre elemanları uzun ömürlüdür.


HİDROLİĞİN DEZAVANTAJLARI


Hidrolik gücün depo edilebilirliği azdır.

Çevre kirliliğine neden olurlar. Sistemin ve yağın kirlenmesi

problemi vardır (contamination).

Yüksek basınç nedeniyle tehlike oluştururlar.

Hidrolik akışkanlar havaya karşı hassastır. Akışkan içindeki hava

gürültü ve titreşime yol açar ve düzenli hızlar elde edilmesi güçleşir.

Sistem, sıcağa ve soğuğa karşı duyarlıdır. Akışkan sıcaklığı 50 °C’yi

geçmemelidir.

Yüksek basınçta çalışacakları için, hidrolik devre elemanlarının

yapıları sağlam ve sızdırmaz olmalıdır. Bu nedenle hidrolik devre

elemanlarının fiyatları yüksektir.

Akışkanlarda sürtünme direnci yüksek olduğu için, hidrolik

akışkanlar uzak mesafelere taşınamaz.


HİDROLİK AKIŞKANLAR

Prensip olarak her çeşit sıvı basınç enerjisini iletmek için

uygundur.

Ancak hidrolik sistemlerde akışkanlardan ilave özellikler

istenir.

Hidrolik sistemlerde kullanılan akışkanlar 4 grupta toplanır.

1. Su

2. Doğal yağlar

3. Yapay (Madeni) yağlar

4. Yağ ve Su çözeltileri

Hidrolikte kuvvet ve hareket iletimi hidrolik yağlarla

sağlanır. Bu yağlar genelde petrolden elde edilen yağlardır.


1. Basınç enerjisini taşımak

2. Hareketli parçaları yağlamak

3. Soğutma, (Enerji dönüşümü (basınç kaybı) ile meydana gelen

ısının dışarı atılması

4. Basınç darbelerinden meydana gelen titreşimin sönümlenmesi

5. Metal parçaları korozyondan ve kavitasyondan korumak

6. Aşınma sonucu oluşan parçacıkların dışarı atılması

7. Sinyal iletimi

Basınç sıvılarının hidrolik tesislerdeki görevleri


Video 3

Belgesel-Hidrolik Sistemler

Video 4

Hidrolik sistemler 2

Video 4a

Hidrolik sistemler 3

Video 3a

Kıyaslama


HİDROLİK ÜNİTE


Video 4b

Hidrolik ünite 2 Video 4c

HFW

Working Hydraulics

Video 4d

Hidrolik Sistem

Güç Ünitesi


Sayfa 61-106

Manometre

Manometre, sistemdeki akışkanın basıncını gösteren ölçüm

elemanlarıdır. Değişik akışkan sitemlerinde farklı farklı tipleri

kullanılır.

Hidrolik devrelerde sıklıkla kullanılan Bourdon tipli

manometrenin çalışma prensibini inceleyelim.

Bu tip manometrelerde basınç hattından gelen basınçlı akışkan bir

bakır tüp içerisine girer bakır tüpün ucuna bir bağlantı çubuğu ve

çubuğunda önünde bir dişli mekanizması vardır. Artan basınçla

birlikte bakır tüp açılmaya çalışırken önünde bağlı olduğu çubuğu

çektirir, bu hareket dişli mekanizmasını tahrik ederek ibrenin

arkasındaki dişlinin dönmesini ve dolayısıyla da ibrenin

dönmesini sağlar.


Basınç


Video 4e.

Bourdon Pressure Gauge


MANOMETRE

Durgun sıvıların sahip olduğu prensiptir. Aşağıdaki şekilde olduğu

gibi bir kapta bulunan sıvının tabanına yaptığı basınç, kabın şekline

bağlı olmayıp sıvının yoğunluğu ve yüksekliği ile doğru orantılıdır.

Başka bir ifade ile bir kap içerisinde bulunan sıvının kütlesinin,

yoğunluk, yükseklik ve yerçekimi ivmesine bağlı olarak kabın taban

yüzeyine yapmış olduğu basınçtır.


1.1. Hidrostatik Basınç

P1 = P2 = P3 = P4

Yüksekliğe bağlı olarak sıvının tabana yapmış olduğu basıncı

hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılır.

P = . g . h

Basınç = Yükseklik x Sıvı yoğunluğu x Yerçekimi ivmesi

P: Sıvının kabın tabanına yaptığı basınç

: Sıvı yoğunluğu (kg / m3)

g: Yerçekimi ivmesi (m/s2)

h: Sıvı yüksekliği (m)

Her bir kabın tabana yaptığı basınç aynı olmasına rağmen, taban genişliği

en fazla olan kap en çok kuvveti verir.


Basınç Kuvveti

• Bir kapta bulunan sıvı, ağırlığının etkisi ile

dokunduğu bütün yüzeylere kuvvet uygular.

Sıvının, kabın herhangi bir yüzeyinin

tamamına uyguladığı kuvvete basınç kuvveti

denir.


h : Yükseklik

: Sıvının yoğunluğu

g : Yerçekimi ivmesi

A : Yüzey alanı

F = . g . h . A

(P = . g . h olduğundan F= P . A

P=F/A )


Atmosfer Basıncı

atmbarcmkgPa

atmPaPaP

P

hgρP

atm

atm

atm

11/1100000

1100000101396

76,081,913600

2

ρcıva = 13600 kg/m3 h = 0,76 m g=9,81 m/s2

Deniz seviyesinde, 0 °C’de, barometre ile yapılan

ölçümlerde cıva yüksekliği 760 mm olarak ölçülür.

Pa=kg/ms2= N/m2


Deniz Seviyesi

Mutlak Sıfır Vakum Bölgesi

Pm Pg

Efektif

0 Bar

1 Bar

Pg = Gösterge (Manometre Basıncı) (Efektif Basınç)

Pm = Mutlak Basınç

Pm = Pg + Patm


ÖRNEK 1

Bir hidrolik depoda yağın yoğunluğu 900 kg/m3, yağın depodaki

yüksekliği 80 cm ise tabandaki statik basıncı hesaplayınız.

barPaP

P

hgρP

s

s

s

070,02,7063

8,081,9900

NOT

Hidrolik sistemlerde statik basınç, yüksek çalışma basınçlarının

yanında dikkate alınmayacak kadar küçük olduğu için ihmal

edilirler.

Yoğunluğu 0,9 gr/cm3 olan hidrolik yağın üst seviyesi,

tabandan 65 cm yüksekliğindedir. Bu durumda yağın

tabana yapmış olduğu basıncı hesaplayınız. (Öncelikle

birimleri çevirmek gerekmektedir.)


ÖRNEK 2

Video 5a.

Basınç dönüştürme

Video 5b.

Basınç-akış


Yoğunlukları Farklı ve Birbirine Karışmayan Sıvıların Yaptıkları Basınçlar

A noktasındaki sıvı basıncı: B noktasındaki sıvı basıncı:

PA = h2 . 2 . g PB = h1 . 1 . g + h2 . 2 . g

Birbirine karışmayan sıvıların bulunduğu kaptaki sıvı basıncı,

her bir sıvının oluşturduğu basınçların toplamı ile bulunur.


http://mm.uludag.edu.tr/wp-content/uploads/2013/03/seminer3.pdf

Hidrodinamik basınç, dinamik basınçtır. Hareketli sıvıların sahip

olduğu prensiptir.

1) Hidrolik Kuvvet İletimi

F1 kuvvetinin uygulandığı küçük kesitli piston az bir kuvvetle, diğer

büyük kesitli yük pistonunu kaldırarak büyük (F2) kuvvetler elde

edildiği görülmektedir.


1.2. Hidrodinamik Basınç

2) Pascal Kanunu

Basınç, birim yüzeye düşen kuvvettir. Kapalı bir kapta bulunan

akışkana herhangi bir F kuvveti uygulandığında, oluşan basınç

(sıvının ağırlığı ihmal edilmesi ve sızıntı olmaması kaydıyla) kabın

her yerinde aynıdır.

P =

P= Basınç (bar)

F= Kuvvet (N)

A= Yüzey alanı (m²)

F

A

Hidrolikte basınç birimi olarak Pascal,

Bar, kg/cm² en çok kullanılan basınç

birimleridir.


Video 4f

Pascal


P = Basınç (bar)

F = Kuvvet (kg)

A = Alan (cm²)

Pascal Yasası:

Bir kabın içerisindeki sıvıya,

kabın herhangi bir yüzeyinden

uygulanan kuvvet sonucu oluşan

basınç, sıvı tarafından tüm

yönlere ve yüzeylere aynı

değerde iletilir.

(Yer çekimi ve sıkıştırılabilirlik

ihmal ediliyor)

A

FP

(FluidSIM-H-3)

hidrolik eğitim videoları/CHAP03.MPG


Kapalı kaplar içerisindeki basıncın her noktada eşit olma özelliği

ve akışkanların sıkıştırılamaz özelliğinden yola çıkılarak

geliştirilmiştir.

3) Kuvvet Artırma Prensibi

Şekil.1.4. Pascal Kanunu

F1= Pistona etki eden kuvvet (Kgf)

F2= İş pistonuna etki eden kuvvet (Kgf)

A1= Kuvvet pistonu yüzey alanı (cm²)

A2= İş pistonu yüzey alanı (cm²)

S1= Kuvvet pistonu yer değiştirme mesafesi (cm)

S2= İş pistonu yer değiştirme mesafesi (cm) 28.02.2017 51 Yrd. Doç. Dr. Seyfi ŞEVİK

Video 5c

Piston, denge

Video 5d

Hidrolik kriko

nasıl çalışır

Yukarıdaki şekilde uygulanan kuvvet sonucu oluşan basınç her yerde

aynı olduğundan;

Pistonlarda oluşan yer değiştirme (S1, S2) ile alanlar arasında ters

orantı vardır.

S1

S2

A2

A1

=

Kuvvet pistonu ile yük pistonun yaptığı iş bir birine eşittir.

W1 = F1 X S1 W2 = F2 X S2


1

11

A

FP

2

22

A

FP

21 PP 2

2

1

1

A

F

A

F


Kuvvet Artırma Prensibi

V = Hacim (cm3)

S = Strok (cm)

A = Alan (cm²)

111 SAV

21 VV

222 SAV

2211 SASA (Flu1dSIM-H-4)

(FluidSIM-H-5)

S1

S2

A2

A1

= = P1

P2



P1 x A1 F1= F2 =

P1

P2

A2

A1

= P2 x A2


4) Basınç Yükseltici

Farklı çaplara sahip iki piston bir kol yardımıyla birbirlerine

bağlanıp kolun herhangi bir tarafına F1 kuvveti uygulanırsa diğer

tarafta oluşacak F2 kuvveti de F1'e eşit olur. Böylece farklı yüzeyler

nedeniyle iki farklı P1 ve P2 basıncı oluşur. Buna basınç çevrimi

denir.


Basınç Çevrimi;

5) Hidrodinamik Prensipler

Hidrodinamik prensiplerde akışkan hareket halindedir. Dolayısıyla

etkin parametreler zaman, hız, debi kavramları hesaplamalarda göz

önüne alınmalıdır.

Debi

Birim zamanda geçen akışkan miktarıdır. Simgesi (Q) dur. Ölçü aleti

debimetredir. Birimi litre/dakika (lt/dak)’dır.

Q = A. n

Q = Debi (m3/sn) A = Kesit Alan (m2) n = Hız (m/sn)


Vg (iletim hacmi): cm3

n (devir sayısı): devir/dak.

Q (debisi): litre/dak.

Hidrolik pompalar; temelde artan hacimde emiş, azalan hacimde

de sıkıştırma yaparak hidrolik yağın transferini sağlarlar. Farklı

konstrüksiyonlara sahip bu prensip üç tip pompa için de

geçerlidir.

1 m3 = 1000 dm3

1 m3 = 1000 000 cm3

1 lt = 1000 cc = 1000 cm3

Hacim ölçüleri 1000'er 1000'er artar ve azalır.

1.4 motor = 1400cc= 1.4 lt => 130-150 Nm tork


Farklı Kesitlerdeki Akış (Süreklilik Denklemi)

V= hacim (m3) s= yol (m)

v = hız (m/s) t= zaman (s)

A= kesit alanı (m2)


Q1 =Q2 =Q3 A1.V1 = A2 .V2 = A3 .V3

Newtonyen (Newtonian) akışkanlar


Navier-Stokes denklemleri

Süreklilik Denklemi


Süreklilik denklemi (sıkıştırılamazlık kabulü ile):

Debi Q = V / t (m3/s)

Hacim V=A .s (m3)

Q = A .s / t Q = A .v (m3/s)

Q1 =Q2 =Q3 A1 .v1 = A2 .v2 = A3 .v3

V

Süreklilik Denklemi

V= hacim (m3)

s= yol (m)

t= zaman (s)

v = hız (m/s)

A= kesit alanı (m2)

Özet olarak; Giren = Çıkan


Şekilde görüldüğü gibi Bernoulli denklemine göre boru

içerisindeki akışkanın hızı düştüğünde basıncı artar, hızı arttığında

ise basıncı düşer.

Hız ve Basınç Arasındaki İlişki


BERNOULLİ DENKLEMİ


Bernoulli Denklemi

Akışkan sistemlerde en önemli parametrelerden biri viskozitedir. Viskozite,

sıvının akmaya karşı gösterdiği dirençtir, boru ve bağlantı elemanlarındaki

kayıplar akışkan enerjisini düşürür. Bu, basınç kaybı olarak nitelendirilir.

Bu kullanılamayan enerji ısı enerjisine dönüşür. Şekilde, bir borudaki akışta

basınç kayıpları görülmektedir. Sabit kesitli bir boru içi akış sisteminde,

Bernoulli denklemine göre, akış hızı süreklilik denkleminden dolayı sabit

kalacağından, sürtünmenin etkisinin basınç düşümüne neden olacağı

görülür. Basınç Kayıpları


Örnek: Küçük çaplı kesiti 10 cm2 olan bir boru içinden geçen akışkanın hızı

4,2 m/s’dir. Boru kesiti 25 cm2 ’ye büyütüldüğünde akışkanın hızı ne olur?

İstenen V1= ?

Verilenler

A1= 25 cm2 A2= 10 cm2 V2= 4,2 m/s = 420 cm/s

Çözüm

A1 . V1 = A2 . V2 10 . 420 = 25 . V1

V1 = 4200/25 → V1 = 168 cm/s = 1,68 m/s


AKIŞ ÇEŞİTLERİ

Boru çapı ve akış hızına bağlı olarak laminer ve türbülans olarak

üzere 2 çeşit akış vardır. Sıvılar belirli bir kritik hıza ulaşıncaya

kadar boru içersinde laminer olarak akarlar. En orta kısımda

maksimum hız vardır. Boru ile temas halindeki kısımda ise hız

sıfırdır. Aşağıdaki şekilde boru içindeki laminer akış görülmektedir.

Laminer Akış


Hızın arttırılması durumunda kritik hızdan sonra akış şekli değişir ve

türbülanslı akış oluşur. Aşağıdaki şekilde boru içindeki türbülanslı

akış görülmektedir. Kritik hız sıvının viskozitesi ve borunun kesitine

bağlıdır.

Türbülanslı Akış


REYNOLD SAYISI (BİRİMSİZ)


Re : Reynolds sayısı (Birimsiz)

v : Akış hızı (cm/s)

d : Boru iç çapı (cm)

: Dinamik vizkosite (cm²/s)

: Kinematik vizkozite (cm²/s)

Re= . v. d = v. d


• Hatlardaki akışkan hızı için v-kritik olarak aşağıdaki

değerler tavsiye edilir.

• Basınç hattı

• 50 bar işletme basıncına kadar 4.0 m/sn





• Emme hattı 1.5 m/sn

• Dönüş hattı 2 m/sn

SÜRTÜNME VE BASINÇ DÜŞMESİ

Hidrolik enerjinin taşınması sırasında boruların iç yüzeylerinde ve

sıvı içersinde sürtünme sonucu ısı oluşur. Hidrolik enerjinin

taşınmasında kayıplar meydana gelir. Yani hidrolik enerji ısı

enerjisine dönüşür. Şekilde görüldüğü gibi sistemde basınç kaybına

yol açar. Sürtünme ve Basınç Düşmesi


Sürtünme büyüklüğü ve buna bağlı olarak da basınç kaybı aşağıdaki

etkenlere bağlıdır.

Boruların uzunluğu

Boruların kesiti

Boruların iç yüzeylerinin düzgünlüğü

Borulardaki büküm sayısı

Akış hızı

Sıvının viskozitesi



Borularda Meydana Gelen Basınç Kayıpları

2

2v

d

lP

ΔP : Borularda meydana gelen basınç kaybı (Pa)

l : Boru boyu (m)

d : Boru anma çapı (m)

ρ : Akışkan yoğunluğu (kg/m3)

v : Akışkan hızı (m/sn)

Re

75

4/1Re

316,0

Laminer akış

Türbülaslı akış

1cSt = 1cm2/sn=10-6 m2/sn


Dirseklerde, T şeklindeki bağlantılarda, valflerde vs. akış yönünün değiştirilmesi ile birlikte oldukça büyük basınç kayıpları meydana gelir. Bu tip kayıplar bağlantı elemanlarının geometrik şekline ve hacimsel debinin büyüklüğüne bağlıdır.

Yerel Basınç Kayıpları

2

2

V

Pf

ΔPf : Yerel basınç kaybı (Pa)

ξ : Kayıp Katsayısı (Birimsiz)

ρ : Akışkan yoğunluğu(kg/m3)

V : Akışkan hızı(m/sn)


TABLO: Türbülanslı Akış İçin ξTürbülans Değerleri

TABLO: Laminer Akış İçin Düzeltme Faktörü

Re 2300 2000 1500 1000 750 500 250 100 50 25 10

b 1 1,05 1,15 1,25 1,4 1,5 3 7,5 15 30 70


P P1 P2

P3

P4

ΔP1 ΔP2

ΔP3

R1 R2

R3

P3 = P4 + ΔP3

P2 = P3 + ΔP2 = P4 + ΔP2 + ΔP3

P1 = P2 + ΔP1 = P4 + ΔP1 + ΔP2 + ΔP3

ΔPT = ΔP1 + ΔP2 + ΔP3

P1 = P4 + ΔPT

100 metre hidrolik boruda ne kadar basınç kaybedilir?

Büyük bir güç ünitesi ile çok sayıda valf bloğunu beslemek, her valf

bloğu için ayrı ayrı güç ünitesi tesis etmeye göre avantajlı olduğu

durumlar olabilir. Bu tip tesislerde kaçınılmaz olarak basınçlı hidrolik

hatların, pilot basınç hatlarının yada düşük basınçlı dönüş hatlarının

metrelerce mesafe kat etmesi gerebilir. Boru içerisindeki akışkanı bir

noktadan başka bir noktaya taşıyabilmek için yatayda dahi olsa sürtünme

dirençlerini yenmemiz gerekir. Bunun doğal sonucu olarak da boruya

giren akışkanın basıncı çıkan akışkanın basıncından yüksek olacaktır

arada kaybolan basınç enerjimiz ısı enerjisine dönüşecektir. Peki böyle

bir durumda borularda ne kadar basınç kaybedileceği nasıl tespit

edebilir?


100 metre hidrolik boruda ne kadar basınç kaybederiz?

Bu sorunun cevabını vermek için bir çok parametreye ihtiyacımız vardır.

Borunun çapı ve malzemesi nedir? Sistem debisi Nedir? Başlangıç noktası

ile bitiş noktası arasında kot farkı var mıdır? Nakledilen akışkanın fiziksel

parametreleri nelerdir? Tüm bunları bilmemiz gerekir yani maalesef ki 10

metre boruda x bar kadar, 100 metre boruda 10x kadar bar basınç kaybedilir

gibi kısa bir hesap yapmak mümkün değil.

Örnek:

Kullanılacak yer: Basınç Hattı - yağ sıcaklığı 40 °C

Kullanılacak akışkan: ISO VG 46 Mineral yağ (40 °C de ѵ = 46 mm²/s)

Boru iç çapı: 30 mm

Sistem debisi: 120 lt/dak



İç çapı 30 mm boru için boru kesit alanı hesaplanıp sistem

debisi mm³/s biriminde soldaki süreklilik denkleminde yerine

konulursa boru içi akışkan hızı bulunur.

Boru içi akış hızı: 2830 mm/s

hesaplanan bu boru akış hızı ve 46 mm²/s viskozite değerine göre

Reynold sayısı hesaplanır.

• Örnek:

• Akışkan yoğunluğu: 891 kg/m3

• Boru boyu: 100 m

• Boru çapı: 0,03 m

• Akışkan hızı: 2.83 m/s

• Yukarıdaki değerler formülde yerine konulursa basınç kaybı,

• ΔP=478280 Pascal => ΔP= 4,78 Bar olarak bulunur.

Görüldüğü gibi boru içi basınç kayıpları bir çok değişkene

bağlı olup örneğimizde 100 metrede 5 bar civarı bir kayıp

çıkarken boru çapı yada sistem debisinin farklı olması

halinde çok daha büyük yada küçük basınç kayıpları ile

karşılaşılabilir.

Yine bu hesapları yaparken unutmamız gereken bir noktada

yerel kayıpların hesaba dahil edilmemiş olmasıdır. Düz bir

boru için hesap yapılmıştır. Hat üzerinde dirsekler, çeşitli

açılarda dönüşler, T bağlantılar yada herhangi bir valf var ise

bunların oluşturacakları dirençler ayrı ayrı hesaplanıp

toplanarak basınç kaybına ilave edilmelidir.


hİdrolİk ve pnÖmatİk...

Documents