Çelİk tencere tabani tasarimidebis.deu.edu.tr/userweb/mehmet.zor/bdm/derssunulari/6...6...
Post on 25-Sep-2020
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
CcedilELİK TENCERE TABANI TASARIMI
Kaynak TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR ndash Makine Teknolojileri DERGİSİ
Cilt 7 (2004) Sayı 4 599-604
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Tencere Tabanı 2 farklı malzemeden imal edilmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
3
Tencere Tabanından beklenen 2 oumlnemli oumlzellik
1 - Tencere Isıtıldığı zaman iccedil taban yuumlzeyine (2
nolu malzemenin uumlst yuumlzeyi) yeterli ısı iletiminin
geccedilmesi yeterince yuumlksek değerlerde homojen bir
sıcaklık dağılımının sağlanması istenir Bu oumlzellik
kalınlıklarla ve ısıl oumlzelliklerle (kr cp) yakından
ilgilidir
2 ndashTencere tabanında ccedilarpılma veya taban atması
gibi problemlerin olmaması istenir
Tamir Yeni bir tencere dizaynı yapılırken bu 2
noktaya oumlzellikle dikkat edilir
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4
Soru Tencere tabanı niccedilin 2 farklı malzemeden imal edilir
Cevap Tencere iccedilinde homojen bir sıcaklığı dağılımı elde etmek iccedilin bu şekilde imal edilir Uumlstteki 2
nolu malzemenin ısı iletim katsayısı 1 nolu malzemeye nazaran ccedilok daha duumlşuumlk seccedililir Boumlylece
alttan gelen ısı akısı 2 nolu malzemeden kolayca geccedilemediğinden arayuumlzeyde ve 1 nolu malzeme
iccedilinde homojen olarak yayılır Bu şekilde 2 nolu malzemenin tuumlm boumllgelerinden yukarı doğru
muumlmkuumln olduğu kadar eşit ısı akısı geccedilirilmesi amaccedillanır
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
5
2- İNCELEME TOPLANTILARI
-Cevap Ccedilarpılma ve taban atma probleminin en oumlnemli sebebi arayuumlzey gerilmeleridir 1
ve 2 nolu malzemelerin ısıl genleşme katsayıları arasındaki uyumsuzluk yani şiddetleri
arasındaki fark bu gerilmelerin artmasında en oumlnemli roluuml oynar Elastiklik moduumllleri ve
poisson oranları arasındaki farkın artması da arayuumlzey gerilmelerinin artmasına yol accedilar
-Homojen olmayan sıcaklık dağılımı ise oumlzellikle k ısı iletim katsayılarının yeterli seviyelerde
olmamasından kaynaklanır
-Soru Bu oumlzellikler arasındaki farkın artması niccedilin gerilmeleri arttırır
Cevap Isıl genleşme katsayısı yuumlksek olan malzeme daha fazla duumlşuumlk olan ise daha az
genleşmek isteyecektir Birbirleriyle bağlı olduklarından birbirinin hareketini engelleyecektir
Farkın artması daha fazla zorlanma anlamına geleceğinden gerilmeler artacaktır
-Her iki probleme etki eden başka bir faktoumlr ise malzeme kalınlıklarıdır
Soru Taban atması ve ccedilarpılmanın en oumlnemli sebepleri nelerdir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
6
1İnceleme Alternatifi
1 nolu malzemeyi farklı kalınlıklarda ve farklı
2 malzemeden seccedilebiliriz 2 nolu malzeme
sabit alınabilir Bu şekilde ısıl gerilmeler ve
sıcaklık dağılımlarını karşılaştırarak 1 nolu
hacim iccedilin en iyi kalınlık ve malzeme seccedilimi
yapılabilir
2- İnceleme Alternatifi (Tartışma Platformu)
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
7
Karar 1 İnceleme Alternatifi ile Problem İncelenecektir
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından
seccedililebilir 1 nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2
farklı malzemeden (Cu veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10
farklı analiz yapılıp birbirleriyle karşılaştırılacaktır Tencerenin iccedilinde su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
8
3- İnceleme Raporu
1-2 adımlarında yapılan faaliyetleri tartışmaları ve alınan kararları
iccedilerecek şekilde bir inceleme raporu hazırlanmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Tencere Tabanı 2 farklı malzemeden imal edilmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
3
Tencere Tabanından beklenen 2 oumlnemli oumlzellik
1 - Tencere Isıtıldığı zaman iccedil taban yuumlzeyine (2
nolu malzemenin uumlst yuumlzeyi) yeterli ısı iletiminin
geccedilmesi yeterince yuumlksek değerlerde homojen bir
sıcaklık dağılımının sağlanması istenir Bu oumlzellik
kalınlıklarla ve ısıl oumlzelliklerle (kr cp) yakından
ilgilidir
2 ndashTencere tabanında ccedilarpılma veya taban atması
gibi problemlerin olmaması istenir
Tamir Yeni bir tencere dizaynı yapılırken bu 2
noktaya oumlzellikle dikkat edilir
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4
Soru Tencere tabanı niccedilin 2 farklı malzemeden imal edilir
Cevap Tencere iccedilinde homojen bir sıcaklığı dağılımı elde etmek iccedilin bu şekilde imal edilir Uumlstteki 2
nolu malzemenin ısı iletim katsayısı 1 nolu malzemeye nazaran ccedilok daha duumlşuumlk seccedililir Boumlylece
alttan gelen ısı akısı 2 nolu malzemeden kolayca geccedilemediğinden arayuumlzeyde ve 1 nolu malzeme
iccedilinde homojen olarak yayılır Bu şekilde 2 nolu malzemenin tuumlm boumllgelerinden yukarı doğru
muumlmkuumln olduğu kadar eşit ısı akısı geccedilirilmesi amaccedillanır
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
5
2- İNCELEME TOPLANTILARI
-Cevap Ccedilarpılma ve taban atma probleminin en oumlnemli sebebi arayuumlzey gerilmeleridir 1
ve 2 nolu malzemelerin ısıl genleşme katsayıları arasındaki uyumsuzluk yani şiddetleri
arasındaki fark bu gerilmelerin artmasında en oumlnemli roluuml oynar Elastiklik moduumllleri ve
poisson oranları arasındaki farkın artması da arayuumlzey gerilmelerinin artmasına yol accedilar
-Homojen olmayan sıcaklık dağılımı ise oumlzellikle k ısı iletim katsayılarının yeterli seviyelerde
olmamasından kaynaklanır
-Soru Bu oumlzellikler arasındaki farkın artması niccedilin gerilmeleri arttırır
Cevap Isıl genleşme katsayısı yuumlksek olan malzeme daha fazla duumlşuumlk olan ise daha az
genleşmek isteyecektir Birbirleriyle bağlı olduklarından birbirinin hareketini engelleyecektir
Farkın artması daha fazla zorlanma anlamına geleceğinden gerilmeler artacaktır
-Her iki probleme etki eden başka bir faktoumlr ise malzeme kalınlıklarıdır
Soru Taban atması ve ccedilarpılmanın en oumlnemli sebepleri nelerdir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
6
1İnceleme Alternatifi
1 nolu malzemeyi farklı kalınlıklarda ve farklı
2 malzemeden seccedilebiliriz 2 nolu malzeme
sabit alınabilir Bu şekilde ısıl gerilmeler ve
sıcaklık dağılımlarını karşılaştırarak 1 nolu
hacim iccedilin en iyi kalınlık ve malzeme seccedilimi
yapılabilir
2- İnceleme Alternatifi (Tartışma Platformu)
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
7
Karar 1 İnceleme Alternatifi ile Problem İncelenecektir
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından
seccedililebilir 1 nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2
farklı malzemeden (Cu veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10
farklı analiz yapılıp birbirleriyle karşılaştırılacaktır Tencerenin iccedilinde su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
8
3- İnceleme Raporu
1-2 adımlarında yapılan faaliyetleri tartışmaları ve alınan kararları
iccedilerecek şekilde bir inceleme raporu hazırlanmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
3
Tencere Tabanından beklenen 2 oumlnemli oumlzellik
1 - Tencere Isıtıldığı zaman iccedil taban yuumlzeyine (2
nolu malzemenin uumlst yuumlzeyi) yeterli ısı iletiminin
geccedilmesi yeterince yuumlksek değerlerde homojen bir
sıcaklık dağılımının sağlanması istenir Bu oumlzellik
kalınlıklarla ve ısıl oumlzelliklerle (kr cp) yakından
ilgilidir
2 ndashTencere tabanında ccedilarpılma veya taban atması
gibi problemlerin olmaması istenir
Tamir Yeni bir tencere dizaynı yapılırken bu 2
noktaya oumlzellikle dikkat edilir
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4
Soru Tencere tabanı niccedilin 2 farklı malzemeden imal edilir
Cevap Tencere iccedilinde homojen bir sıcaklığı dağılımı elde etmek iccedilin bu şekilde imal edilir Uumlstteki 2
nolu malzemenin ısı iletim katsayısı 1 nolu malzemeye nazaran ccedilok daha duumlşuumlk seccedililir Boumlylece
alttan gelen ısı akısı 2 nolu malzemeden kolayca geccedilemediğinden arayuumlzeyde ve 1 nolu malzeme
iccedilinde homojen olarak yayılır Bu şekilde 2 nolu malzemenin tuumlm boumllgelerinden yukarı doğru
muumlmkuumln olduğu kadar eşit ısı akısı geccedilirilmesi amaccedillanır
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
5
2- İNCELEME TOPLANTILARI
-Cevap Ccedilarpılma ve taban atma probleminin en oumlnemli sebebi arayuumlzey gerilmeleridir 1
ve 2 nolu malzemelerin ısıl genleşme katsayıları arasındaki uyumsuzluk yani şiddetleri
arasındaki fark bu gerilmelerin artmasında en oumlnemli roluuml oynar Elastiklik moduumllleri ve
poisson oranları arasındaki farkın artması da arayuumlzey gerilmelerinin artmasına yol accedilar
-Homojen olmayan sıcaklık dağılımı ise oumlzellikle k ısı iletim katsayılarının yeterli seviyelerde
olmamasından kaynaklanır
-Soru Bu oumlzellikler arasındaki farkın artması niccedilin gerilmeleri arttırır
Cevap Isıl genleşme katsayısı yuumlksek olan malzeme daha fazla duumlşuumlk olan ise daha az
genleşmek isteyecektir Birbirleriyle bağlı olduklarından birbirinin hareketini engelleyecektir
Farkın artması daha fazla zorlanma anlamına geleceğinden gerilmeler artacaktır
-Her iki probleme etki eden başka bir faktoumlr ise malzeme kalınlıklarıdır
Soru Taban atması ve ccedilarpılmanın en oumlnemli sebepleri nelerdir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
6
1İnceleme Alternatifi
1 nolu malzemeyi farklı kalınlıklarda ve farklı
2 malzemeden seccedilebiliriz 2 nolu malzeme
sabit alınabilir Bu şekilde ısıl gerilmeler ve
sıcaklık dağılımlarını karşılaştırarak 1 nolu
hacim iccedilin en iyi kalınlık ve malzeme seccedilimi
yapılabilir
2- İnceleme Alternatifi (Tartışma Platformu)
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
7
Karar 1 İnceleme Alternatifi ile Problem İncelenecektir
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından
seccedililebilir 1 nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2
farklı malzemeden (Cu veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10
farklı analiz yapılıp birbirleriyle karşılaştırılacaktır Tencerenin iccedilinde su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
8
3- İnceleme Raporu
1-2 adımlarında yapılan faaliyetleri tartışmaları ve alınan kararları
iccedilerecek şekilde bir inceleme raporu hazırlanmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
4
Soru Tencere tabanı niccedilin 2 farklı malzemeden imal edilir
Cevap Tencere iccedilinde homojen bir sıcaklığı dağılımı elde etmek iccedilin bu şekilde imal edilir Uumlstteki 2
nolu malzemenin ısı iletim katsayısı 1 nolu malzemeye nazaran ccedilok daha duumlşuumlk seccedililir Boumlylece
alttan gelen ısı akısı 2 nolu malzemeden kolayca geccedilemediğinden arayuumlzeyde ve 1 nolu malzeme
iccedilinde homojen olarak yayılır Bu şekilde 2 nolu malzemenin tuumlm boumllgelerinden yukarı doğru
muumlmkuumln olduğu kadar eşit ısı akısı geccedilirilmesi amaccedillanır
1- İNCELEME FAALİYETLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
5
2- İNCELEME TOPLANTILARI
-Cevap Ccedilarpılma ve taban atma probleminin en oumlnemli sebebi arayuumlzey gerilmeleridir 1
ve 2 nolu malzemelerin ısıl genleşme katsayıları arasındaki uyumsuzluk yani şiddetleri
arasındaki fark bu gerilmelerin artmasında en oumlnemli roluuml oynar Elastiklik moduumllleri ve
poisson oranları arasındaki farkın artması da arayuumlzey gerilmelerinin artmasına yol accedilar
-Homojen olmayan sıcaklık dağılımı ise oumlzellikle k ısı iletim katsayılarının yeterli seviyelerde
olmamasından kaynaklanır
-Soru Bu oumlzellikler arasındaki farkın artması niccedilin gerilmeleri arttırır
Cevap Isıl genleşme katsayısı yuumlksek olan malzeme daha fazla duumlşuumlk olan ise daha az
genleşmek isteyecektir Birbirleriyle bağlı olduklarından birbirinin hareketini engelleyecektir
Farkın artması daha fazla zorlanma anlamına geleceğinden gerilmeler artacaktır
-Her iki probleme etki eden başka bir faktoumlr ise malzeme kalınlıklarıdır
Soru Taban atması ve ccedilarpılmanın en oumlnemli sebepleri nelerdir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
6
1İnceleme Alternatifi
1 nolu malzemeyi farklı kalınlıklarda ve farklı
2 malzemeden seccedilebiliriz 2 nolu malzeme
sabit alınabilir Bu şekilde ısıl gerilmeler ve
sıcaklık dağılımlarını karşılaştırarak 1 nolu
hacim iccedilin en iyi kalınlık ve malzeme seccedilimi
yapılabilir
2- İnceleme Alternatifi (Tartışma Platformu)
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
7
Karar 1 İnceleme Alternatifi ile Problem İncelenecektir
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından
seccedililebilir 1 nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2
farklı malzemeden (Cu veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10
farklı analiz yapılıp birbirleriyle karşılaştırılacaktır Tencerenin iccedilinde su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
8
3- İnceleme Raporu
1-2 adımlarında yapılan faaliyetleri tartışmaları ve alınan kararları
iccedilerecek şekilde bir inceleme raporu hazırlanmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
5
2- İNCELEME TOPLANTILARI
-Cevap Ccedilarpılma ve taban atma probleminin en oumlnemli sebebi arayuumlzey gerilmeleridir 1
ve 2 nolu malzemelerin ısıl genleşme katsayıları arasındaki uyumsuzluk yani şiddetleri
arasındaki fark bu gerilmelerin artmasında en oumlnemli roluuml oynar Elastiklik moduumllleri ve
poisson oranları arasındaki farkın artması da arayuumlzey gerilmelerinin artmasına yol accedilar
-Homojen olmayan sıcaklık dağılımı ise oumlzellikle k ısı iletim katsayılarının yeterli seviyelerde
olmamasından kaynaklanır
-Soru Bu oumlzellikler arasındaki farkın artması niccedilin gerilmeleri arttırır
Cevap Isıl genleşme katsayısı yuumlksek olan malzeme daha fazla duumlşuumlk olan ise daha az
genleşmek isteyecektir Birbirleriyle bağlı olduklarından birbirinin hareketini engelleyecektir
Farkın artması daha fazla zorlanma anlamına geleceğinden gerilmeler artacaktır
-Her iki probleme etki eden başka bir faktoumlr ise malzeme kalınlıklarıdır
Soru Taban atması ve ccedilarpılmanın en oumlnemli sebepleri nelerdir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
6
1İnceleme Alternatifi
1 nolu malzemeyi farklı kalınlıklarda ve farklı
2 malzemeden seccedilebiliriz 2 nolu malzeme
sabit alınabilir Bu şekilde ısıl gerilmeler ve
sıcaklık dağılımlarını karşılaştırarak 1 nolu
hacim iccedilin en iyi kalınlık ve malzeme seccedilimi
yapılabilir
2- İnceleme Alternatifi (Tartışma Platformu)
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
7
Karar 1 İnceleme Alternatifi ile Problem İncelenecektir
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından
seccedililebilir 1 nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2
farklı malzemeden (Cu veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10
farklı analiz yapılıp birbirleriyle karşılaştırılacaktır Tencerenin iccedilinde su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
8
3- İnceleme Raporu
1-2 adımlarında yapılan faaliyetleri tartışmaları ve alınan kararları
iccedilerecek şekilde bir inceleme raporu hazırlanmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
6
1İnceleme Alternatifi
1 nolu malzemeyi farklı kalınlıklarda ve farklı
2 malzemeden seccedilebiliriz 2 nolu malzeme
sabit alınabilir Bu şekilde ısıl gerilmeler ve
sıcaklık dağılımlarını karşılaştırarak 1 nolu
hacim iccedilin en iyi kalınlık ve malzeme seccedilimi
yapılabilir
2- İnceleme Alternatifi (Tartışma Platformu)
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
7
Karar 1 İnceleme Alternatifi ile Problem İncelenecektir
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından
seccedililebilir 1 nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2
farklı malzemeden (Cu veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10
farklı analiz yapılıp birbirleriyle karşılaştırılacaktır Tencerenin iccedilinde su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
8
3- İnceleme Raporu
1-2 adımlarında yapılan faaliyetleri tartışmaları ve alınan kararları
iccedilerecek şekilde bir inceleme raporu hazırlanmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
7
Karar 1 İnceleme Alternatifi ile Problem İncelenecektir
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından
seccedililebilir 1 nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2
farklı malzemeden (Cu veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10
farklı analiz yapılıp birbirleriyle karşılaştırılacaktır Tencerenin iccedilinde su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
2- İNCELEME TOPLANTILARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
8
3- İnceleme Raporu
1-2 adımlarında yapılan faaliyetleri tartışmaları ve alınan kararları
iccedilerecek şekilde bir inceleme raporu hazırlanmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
8
3- İnceleme Raporu
1-2 adımlarında yapılan faaliyetleri tartışmaları ve alınan kararları
iccedilerecek şekilde bir inceleme raporu hazırlanmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
9
Isı Transferi
Isı sıcaklık farkından dolayı hareket halinde olan enerjidir Sıcaklık farkı olan her ortamda veya ortamlar arasında ısı transferi gerccedilekleşir Isı transferi prosesleri uumlccedil değişik tipte olur
T1 gt T2
Hareketsiz bir ortamda sıcaklık gradyeni mevcutsa ısı transferi prosesi iccedilin iletim (konduumlksiyon) terimi kullanılır Ortam akışkan veya katı olabilir
T1 T2
qrdquo
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
10
Farklı sıcaklıklarda olan bir yuumlzey ve hareketli bir akışkan arasında olan ısı transferi prosesi taşınım (konveksiyon) terimi ile tanımlanır
Sonlu sıcaklığa sahip tuumlm yuumlzeyler elektromagnetik dalgalar halinde enerji yayarlar Farklı sıcaklıklardaki iki yuumlzey arasında net ısı transferi yuumlzeyler arasında engelleyici bir ortam olmadığında gerccedilekleşir Bu ısı transferi prosesi ışınım (radyasyon) olarak tanımlanır
TS
qrdquo
Hareketli akışkan T
Ts gt T
T2
T1
q1rdquo
q2rdquo
Daha detaylı Bilgi iccedilin httpkisideuedutrmehmetzorBDMfaydalidokumanlarisitransferippt
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
PTPT 2211
2
2
1
1
EA
LPLT
EA
LPLT
21
2121 )(
EAE
EETP
11
Soru Arayuumlzey gerilmeleri teorik olarak hesaplanabilir mi
Cevap Sistemin sıcaklığı homojen olarak arttırılmış olursa bir şerit eleman iccedilin arayuumlzey
gerilmeleri hesaplanabilir
A
P 21
Soru Tencere tabanı iccedilin bu teorik hesaplamalar kullanılabilir mi
Cevap Tam olarak kullanılamaz Zira tencerede homojen olmayan sıcaklık dağılımı soumlz konusudur Bu durumda sonlu eleman
analiziyle oumlnce sıcaklık dağılımını bulmak sonra şekil değişimi ve gerilmeleri hesaplamak gerekir Bununla birlikte bu teorik
hesaplamalarla sonlu eleman ccediloumlzuumlmleri arasında ccedilok buumlyuumlk fark olmaması gerekir Teorik sonuccedillar 11 adımda sonuccedillar
mantıklı mı sorusuna bir cevap teşkil edebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
12
Genelde ısı transferi olan bir sistemin sıcaklığı başlangıccedilta belli bir suumlre
değişir daha sonra kararlı (stabil) hale gelir Problemin tipine goumlre
sıcaklığın değiştiği veya stabil olduğu suumlre boyunca oluşan gerilmeler
veya diğer sonuccedillar daha kritik durum arz edebilir Hangi periyod daha
kritik durum arz ediyorsa ona uygun analiz tipi seccedililir
1-Zamana Bağlı (Transient) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının
sıcaklığı birbirlerinden farklı olabilir ve zamanla değişir (Oumlrnek bir fırından
ccedilıkarılan maddenin soğuması )
2- Kararlı Rejim-(Zamana Bağlı Olmayan Steady-State) Isıl Analiz Sistemin herbir noktasının sıcaklığı
farklı olsa bile zamanla değişmez (Oumlrnek iccedilinden sıcak akışkan geccedilen boru)
Genelde 2 farklı ısıl analiz tipinden bahsedilebilir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
13
Bu iki Analiz tipi arasındaki oumlnemli farklar şu şekilde sıralanabilir
1-Oumlzellikle ara geccediliş adımlarında kritik durumların ortaya ccedilıkması
soumlzkonusu olduğunda mutlaka Transient Analiz yapılmalıdır Bu
ise daha ccedilok soğuma problemlerinde ortaya ccedilıkar
a-Yuumlklemeler elastik sınırlar iccedilinde kalmak şartıyla stabil durumdaki
gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin ısınma
problemlerinde kararlı rejim (steady-state) analizi soğuma problemlerinde
zamana bağlı analiz (transient) tercih edilmelidir
2-Gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde gerilmeler veya
şekil değiştirmeler accedilısından en kritik durumun sıcaklıkların stabil
hale geldiği son durum olduğu oumlnceden tahmin edilmiş ise ve sadece
bu durumun incelenmesi yeterli goumlruumlluumlyorsa
b-Yuumlklemeler plastik boumllgeye geccediliyorsa stabil durumdaki gerilme veya şekil değiştirmelerin elde edilebilmesi iccedilin
gerek ısınma gerekse soğuma problemlerinde transient analiz tipi tercih edilmelidir
Isınma problemlerinde son durumdaki sıcaklık dağılımının tanımlanması o andaki gerilme ve şekil değiştirmeleri
hesaplamak iccedilin yeterlidir Ancak soğuma problemlerinde son durumdaki sıcaklıklar oda sıcaklığı ile eşit
olacağından bu sıcaklıkların tanımlanması o andaki gerilme dağılımının sebebi değildir
Kalıcı deformasyonlar izlenen yola bağlıdır Yani cismin son haldeki deformasyonu zaman iccedilinde uğradığı
deformasyonlara da bağlıdır
Ccediluumlnkuuml
Ccediluumlnkuuml
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
14
3- Genelde transient analizin son adımındaki değerler kararlı-rejim analizindeki değerlere eşittir Ancak
oumlzellikle soğuma problemlerinde bu son adım teorik olarak sonsuzda elde edilebilir Ayrıca son adıma
kararlı rejim analiziyle ccedilok kolay ve hızlı ulaşılmasına rağmen transient analizle daha zor ve uzun bir
suumlrede ulaşılır
4-Transient Analizde incelenen cismin veya sistemin bir başlangıccedil sıcaklığı (To) programa girilmelidir
Steady-State analizinde ise programın işleme başlaması ve ilk adımda iterasyon yapabilmesi iccedilin
herhangi bir referans sıcaklığına (Tref) ihtiyaccedil vardır Referans sıcaklığı başlangıccedil sıcaklığına ne kadar
yakın ise analiz o kadar hızlı sonuccedil verir
5-Transient analizde stedy-state analizdeki tuumlm malzeme oumlzelliklerinden başka ayrıca malzemelerin
oumlzguumll ısı (cp) ve yoğunluklarına (r) ihtiyaccedil vardır Steady-State analizlerde bu oumlzellikler gerekmez
6-Tuumlm bu noktalar ve problemin tipine goumlre oumlzel durumlar iyice irdelenmeli ve ısıl analiz tipi
başlangıccedilta doğru olarak tespit edilmelidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
15
Soru Tencere Taban dizaynı probleminde hangi Analiz Tipi seccedililmelidir
Cevap Tencere kısa bir suumlre sonra kararlı rejime ulaşır
ve sıcaklık dağılımı sabit kalır Bizim iccedilin kararlı
durumdaki sıcaklık dağılımı oumlnemlidir
Bu bir ısınma problemidir Ayrıca en buumlyuumlk şekil
değiştirme ve gerilmeler son durumda oluşacaktır
Yuumlkleme elastik sınırlar iccedilinde kabul edilir Kararlı rejim
halindeki sıcaklık dağılımının girilmesi ile bu son haldeki
gerilmeler ve şekil değiştirmeler elde edilebilir
O halde 2a maddesinde de izah edildiği gibi problemi
kararlı rejim (steady-state) ısıl analizi olarak ccediloumlzmek
daha doğrudur ve kolaydır
Gerilmeler plastik boumllgeye geccedilip geccedilmediği analizler sonunda kontrol edilir Oumlnemli seviyelerde
plastik boumllgeye geccediliş varsa ve uygulamalarda da bu şekilde ise bu durumda 2b maddesinde
izah edildiği gibi transient analiz yapılmalıdır
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı İnceleme Aşaması
4- TEMEL BİLGİLERİN GOumlZDEN GECcedilİRİLMESİ
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
16
5- BDM Accedilısından Yapılabilecek Kolaylıklar
51 Model Malzeme Yuumlkleme ve Sınır Şartları Tencere eksenine goumlre doumlnel simetriktir
Bu durumda problem 2 boyuta indirgenebilir y doumlnel simetri eksenine goumlre duumlzlemde
yarı model kurulabilir
Ancak burada en oumlnemli nokta doumlnel simetrik (axisymetric) eleman tipinin mesh yaparken
kullanılmasıdır Bu eleman tipinin kullanılması ile model doumlnel simetrik olarak algılanır Aksi
halde duumlzlemde bir alanın ccediloumlzuumlmuuml yapılmış olur ki bu da yanlış sonuccedillara ulaşmamız demektir
Model Malzeme Yuumlk ve Sınır şartlarından herhangi birisi bile doumlnel simetrik olmazsa
duumlzleme indirgeme işlemi yapılamaz ve 3 boyutlu ccediloumlzuumlme gidilmesi gerekir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
17
6-GEOMETRİK MODELİN KURULMASI
İki malzeme birbiriyle tamamen yapışık
olduğundan alt ve uumlst alanlar ara
yuumlzeyde ortak bir ccedilizgiye sahiptir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
7- ELEMANLARA AYIRMA (Meshing)
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
18
a ndash Sınır Şartları b- Yuumlkleme
-Su ve ccedilevre ile temas eden yuumlzeylerde 2 farklı taşınım katsayısı tanımlanır
(Değerleri teorik olarak ve yaklaşık hesaplanabilir)
-Her iki katmanın Referans sıcaklığı 20 oC ortam sıcaklığı yine 20 oC kaynayan suyun
sıcaklığı 100 0C alınmıştır
-Ocakla temas eden kısma 500 oC lik bir sıcaklık uygulanır (yuumlkleme)
-Simetri yan yuumlzeyindeki duumlğuumlmler x ekseni doğrultusunda tutulur
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
19
c- Malzeme Oumlzellikleri
Bakır ve Aluumlminyum iccedilin ısı iletim katsayısı sırasıyla
kcu=386 (WmK) ve kAl =190 (WmK)
18Cr 8Ni iccedileren CrNi ccedileliği iccedilin ise kCr-Ni =163 W(mK)
bu malzemeler iccedilin ısıl genleşme katsayıları sırasıyla
cu 16610-5 1 oC Al 22710-5 1 oC CrNi=17810-5 1 oC
Elastisite Moduumllleri
Ecu = 110GPa EAl=70GPa Ecr-Ni=200GPa
Poisson Oranları
ncu =029 nAl =028 ncrNi 03
8- BDM ANALİZ GİRDİLERİ
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
20
Bu malzeme oumlzellikleri sınır şartları ve yuumlkleme kurulan 10 farklı modele uygulanarak
steady ndash state analizleri yapılır
Tencere iccedilinde kalan 2 nolu katman 2mm kalınlığında CrNi alaşımından seccedililebilir 1
nolu alttaki dış katman ise 5 farklı kalınlıkta (246810mm) ve 2 farklı malzemeden (Cu
veya Al) seccedililebilir Bu alternatiflere uygun 52=10 farklı analiz yapılıp birbirleriyle
karşılaştırılacaktır Kararlı rejim halinde iken tencerenin iccedilinde kaynayan su
bulunduğunu duumlşuumlneceğiz
Karar verilen inceleme şeklini hatırlayalım
-Analize başlamadan Steady-State analiz tipinin tercih edilmesi gerekir
-Modelleme yapılan eleman tipinin axismetric oumlzelliği olmalıdır Programda bu tercih
edilmesi istenebilir Oumlrneğin Ansysrsquote plane 82 elemanının Real-Constant
oumlzelliklerinde axisymetric tercihi yapılır
Tuumlm malzeme oumlzelliklerinin referans sıcaklığının ortam sıcaklıklarının girilmesi
gerekir Birimlerin birbirleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir
9- ANALİZ PROGRAM AYARLARI
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
21
10ADIM - Ccediloumlzuumlm
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
Solve veya benzer bir komutla programın otomatik ccediloumlzuumlm yapması sağlanır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
22
Tencere tabanında sıcaklık
dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
Tencere tabanında gerilme
dağılımı
Oumlncelikle Cu CrNi 10mm tabanlı tencerenin analizleri yapılmış sonuccedillar incelenmiştir
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
23
Soru-1 İlk sonuccedillar mantıklı mı
Cevap Sıcaklık dağılımları accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Maksimum sıcaklığın ısıtma sıcaklığını aşmaması
Maksimum sıcaklıkların ısıtma boumllgesinde ccedilıkması
Isıtma boumllgesinden en uzak kısımlarda sıcaklıkların daha az
olması mantıklıdır
Gerilme Dağılımı accedilısından duumlşuumlnduumlğuumlmuumlzde
Diğer
Gerilmelerin akma gerilmesini aşmaması
arayuumlzeyde daha fazla ccedilıkması
ısıtma boumllgesine yakın kısımlarda daha fazla
ccedilıkması mantıklıdır
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
24
Soru 2- İlk sonuccedilların gerccedileğe yakınlığını nasıl destekleyebilirim
1-Deneysel Oumllccediluumlmlerle destekleme
a-Tencere tabanının farklı yerlerinden oumllccediluumllecek sıcaklık değerlerini
analizlerdeki değerlerle karşılaştırabiliriz
b-Alt Tabanın farklı noktalarına yerleştirilecek sıcaklığa dayanıklı strain-
gage ler (birim uzama oumllccedilerler) kullanılarak gerilmeler hesaplanabilir ve
analizlerdeki sonuccedillarla karşılaştırılabilir
2-Diğer destekleme youmlntemleri
SoruTeorik hesaplamalarla bulunan taşınım katsayılarının gerccedileğe daha fazla
yakınlaştırmak iccedilin nasıl bir youmlntem izlenebilir
Cevap Tencerenin belirli noktalarından sıcaklık oumllccediluumlmleri alınır Analizlerde aynı noktanın sıcaklığı ile
karşılaştırılır Deneysel ve Analiz değerleri birbirlerini tutana kadar taşınım katsayılarında duumlzeltmeler
yapılır Boumlylece sıcaklık dağılımı accedilısından gerccedileğe en yakın sonuccedillar elde edilir Hatta bu oumllccediluumlmler
malzemelerin ısıl oumlzelliklerinde olabilecek hataları bile elimine eder Zira bu oumlzellikleri girmemizin amacı
sıcaklık dağılımının elde edilmesidir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
11- ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
25
Tencere iccedil tabanında sıcaklık dağılımı
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bundan sonra planlanmış diğer 9 analiz daha yapılmıştır Analizler
sırasında bazen sonuccedilların mantıklı olup olmadığı kontrol edilmiştir Genel
değerlendirme iccedilin diyagramlar ccedilizilmiştir
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
26
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
27
Genel Değerlendirme
-10 mm taban kalınlıklı AlCrNi katmanlı yapısı
kullanılarak elde edilen yuumlzey sıcaklık dağılımlarına
bakıldığında en uumlst ve en alt sıcaklık değerleri 293degC
ve 115degC ve bunlar arasındaki fark 178degC iken
CuCrNi katmanlı yapısı kullanılarak elde edilen
yuumlzey sıcaklık dağılımlarına bakıldığında en uumlst ve en
alt sıcaklık değerleri 314degC ve 156degC ve bunlar
arasındaki fark 158degC ccedilıkmaktadır Bu durumda
CuCrNi AlCrNi goumlre hem sıcaklık sapması
accedilısından daha duumlşuumlk bir değer goumlsterirken hem de
ortalama sıcaklığı yaklaşık 30degC yukarı ccedilekmektedir
-Gerilme Dağılımı accedilısından incelendiğin de en duumlşuumlk
gerilmelerin yine 10mm taban kalınlığında ve CuCrNi
sisteminde ccedilıktığı goumlzlenmektedir
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Bir tencere tabanında sıcaklık dağılımının muumlmkuumln olduğunca yuumlksek değerlerde ve homojen dağılması
gerilmelerin de muumlmkuumln olduğunca duumlşuumlk olması istenir Buna goumlre değerlendirmeler yapılmıştır
Soru İyi bir tencere tabanında sıcaklık ve gerilmeler accedilısından beklenen oumlzellikler nelerdir
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
28
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
12- PLANLANMIŞ DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME
Soru Tencere tabanı tasarımda başka hangi faktoumlrler kalite kriteri olarak alınabilir
Cevap
Kaynatma suumlresi (kararlı rejime gelene kadar geccedilen suumlredir)
Soru Kaynatma suumlresi kimin accedilısından niccedilin oumlnemlidir
-Kullanıcılar yani yemek yapanlar accedilısından oumlnemlidir
Yemek daha ccedilabuk piştiği iccedilin zaman kazandırır
- ev hanımları aşccedilılar gurbetteki oumlğrenciler vb diğer
işlerine daha fazla zaman ayırabilir
Soru Kaynatma suumlresi BDM ile hangi analiz tipi ile incelenebilir
Zamana bağlı (transient) ısıl analiz tipi ile incelenebilir
Diğer
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
29
6-12 Adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir analiz raporu yazılmalıdır
13 ADIM ANALİZ RAPORU
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Analiz ve Değerlendirme Aşaması
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
30
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
Soru Tencere verimliliğini geliştirmeye youmlnelik kriterlerinizi ve yenilikccedili
yaklaşımlarınızı belirtiniz
1- Farklı cins ve sayıda taban malzemeleri kullanılabilir
2- Taban arayuumlzeyi parobolik yapılabilir (homojen bir
sıcaklık dağılımı iccedilin) Neden
Gerilmeler biraz daha
yuumlksek ccedilıkabilir Ancak ccedilok
fazla yuumlkselmezse bu
ccediloumlzuumlm uygulanabilir
Ancak bunların BDM analizleriyle avantajları mutlaka
ispatlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
31
14 ADIM GELİŞTİRME
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
3- Homojen bir sıcaklık dağılımı iccedilin tencereyi
oluşturan 2 malzeme arasında boşluk bırakılıp
bu boşluğa iletim katsayısı yuumlksek bir yağ (sıvı)
koyulabilir ve bu yağın elektrikle ısıtılması
sağlanabilir Hatta bu durumda tek malzemeden
tencere oluşturulabilir
Bu ccediloumlzuumlm uygulamaya sokulmuş ve ccedilıkan uumlruumln enduumlstriyel
buumlyuumlk mutfaklarda laquokaynatma tenceresiraquo olarak
isimlendirilmiştir
Bu tencerelerde yemeklerin ccedilok daha iyi piştiği goumlruumllmuumlştuumlr
Ancak bu konu uumlzerine yeterli bir BDM ccedilalışması
yapılmamıştır
Mevcut uumlruumlnlerde sıvı hacmi ccedileper kalınlığı gibi faktoumlrlerin
pişme suumlresine sıcaklık ve gerilme dağılımlarına etkileri
BDM ccedilalışmalarıyla incelenip daha optimum tasarımlar elde
edilebilir
Ev tipi uumlruumlnler geliştirilebilir
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
32
15ADIM ndashYARGILAR VE BİLİME KATKI
Sonuccedil olarak 10 mm tabanlı CuCrNi katmanlı yapısı
1048633 gerilme değerleri accedilısından en kuumlccediluumlk gerilme değerlerini vermekte
1048633 duumlşuumlk gerilme değerlerinden dolayı en duumlşuumlk şekil değişimine maruz kalmakta
1048633 yuumlzey sıcaklık dağılımı olarak en duumlşuumlk gradyenti vermekte
1048633 ve son olarak en yuumlksek ortalama sıcaklığı sağlamaktadır
1-Bu durumda tencerelerde aluumlminyum taban yerine bakır taban kullanılması daha
avantajlı goumlzuumlkmektedir
2-Taban kalınlığının artması istenen durumları sağlamasına rağmen maliyeti arttıracaktır
Maliyet faktoumlruuml de goumlz oumlnuumlnde bulundurularak optimizasyon ccedilalışması yapılabilir
Diğer
Ccedilelik Tencere Tabanı Tasarımı Geliştirme ve Yargı Aşaması
16ADIM ndash GELİŞTİRME VE YARGI RAPORU
14 ve 15 adımlardaki tuumlm faaliyetleri iccedileren bir rapor hazırlanmalıdır
top related