Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/20.500.13087/2941
Title: Studies on increasing the efficiency of industrial flow control structures
Other Titles: Endüstriyel akım kontrol yapılarının verimliliğinin artırılması çalışmaları
Authors: Çelik, Ahmet Ozan
Oymak, Mert
Keywords: Enerji
Energy
Mühendislik Bilimleri
Engineering Sciences
İnşaat Mühendisliği
Civil Engineering
Hava vanası
Kelebek Vana
Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği
CFD
Yersel Yük Kayıpları
Basınç düşüşleri ve değişimleri
Boru hattı sistemleri
Hava tahliye ve vakum kapasiteleri
ANSYS
Fluent çözücüsü
Air valve
Butterfly Valve
Computational Fluid Dynamics
CFD
Head Loss
Pressure drops and changings
Pipeline systems
Air evacuation and vacuum capacities
ANSYS
Fluent solver
Issue Date: 2021
Publisher: Eskişehir Teknik Üniversitesi
Abstract: Bernoulli prensibi, sürtünmesiz bir akış içerisinde hızdaki ani hızlı artışın, sistemdeki basınç veya potansiyel enerjide bir azalmaya yol açacağını belirtir. Vanalar ayrıca sistemdeki basıncı artıran yüksek hızlı akışları yavaşlatmak veya durdurmak için de kullanılabilir ve yüksek basınçlara karşı önlem alınmadığında veya sistemler işletmeye alınmadan önce hava hacmi içerdiğinde maddi hasar meydana gelebilir. Sistemin yükseldiği yerlerde hava hacimleri boruların tepe noktalarında birikebilir. Hava hacmi veya kabarcıklar sistemde ek basınca veya zorlanmaya neden olabilir. Hava valfleri, bu sebeple basıncın güvenli bir şekilde düşürülmesi ve havanın tahliye edilmesi ve ayrıca sistemin düşük basınç durumundan dolayı ilave havanın vakumlanması amacıyla geliştirilmiştir. Hava vanaları genellikle hareketli/yüzer parçalardan oluşur. Bu vanalar, akış sıkıştırması nedeniyle gövdede toplanan havayı açık kanatlar veya menfezler aracılığıyla tahliye eder. Hava vanası ayrıca tersinir şekilde çalışarak sistemin ihtiyaç duyduğu basınçlı havayı emme potansiyelini de sağlayabilir. Bu tür sistemlerde kontrol mekanizması olarak yüzen toplar veya şamandıralar kullanılmaktadır. Hava valfinde hava tahliyesi tamamlandıktan sonra sıvının yükselmesi ile şamandıralar yüzdürülür ve sistemin tekrar tam sızdırmazlığını sağlar. Gerekli sistemlerde hava valfleri kullanılır, ancak bu sistemler için deneysel yöntemlerle test edilmiş yeni prototipler oluşturularak hava valflerin uygunluğu artırılır. Bu yöntemin maliyeti yüksektir ve araştırma geliştirme çalışmaları için uzun zaman gerektirir. Lakin deneysel tekniklerin dışında, ileri bilgisayar simülasyonlarında akışkanların davranışlarını, tasarım prosedürlerine pratik olarak rehberlik etmeye yetecek kadar yüksek doğrulukla incelemek mümkündür. HesaplamalıAkışkanlar Dinamiği (CFD), bu hava valfi ürünü için model parametreleri doğrulandığında geçerli sonuçlar sağlar. Bu çalışmada, Doğuş Vana firması tarafından üretilen tek küreli ve dört fonksiyonlu hava valfinin hava tahliye ve vakum kapasitesinin belirlenmesi temel amaçlardan biridir. Çok fazlı ve dinamik CFD modelleri, ANSYS FLUENT yazılımı kullanılarak oluşturulmuştur. Çalışmanın sonuçları, hem basınçlı alan hem de akışkanların (yerçekimi) yoğunluk farkından dolayı hareketli katı parçaların ve çok fazlı (hava/su) alanın tek bir modelde simüle edilmesinin mümkün olduğunu ve hava vanalarına ait performansın araştırılması ve iyileştirilmesi için etkili bir platform sağladığını göstermektedir. Ayrıca bu çalışmanın sonraki bölümlerinde, kelebek vanaların çeşitli klape ve gövde tasarımlarını belirleyerek kelebek vana performansını tahmin etmek için CFD kullanarak genel bir karşılaştırma yapmak, sonuçları iyileştirmek için ağ oluşturma yöntemlerini tartışmak ve anlık basınç düşüşlerini nasıl azaltacağınızı öğrenmek ve kelebek vananın akış sisteminde bulunması nedeniyle oluşan ana yük kaybı gibi konular incelenmiştir. Doğuş Vana firması tarafından üretilen DN1800 kelebek vana klapesinde tasarımının değiştirilmesine yönelik araştırmalar yapılarak lokal basınç kaybını azaltmak ve elde edilebilecek faydanın CFD analizi ile belirlenmesi sağlanmıştır. Bu uygulamalarda vana tasarım limitleri firma tanımlamalarına göre takip edilmekte ve ağırlık, mukavemet gibi faktörler dikkate alınmaktadır. Vanalar boru hatlarında kullanıma uygundur, ancak bu vanaların uygunluğu, spesifik sistemler için deneysel yöntemlerle prototipler oluşturularak geliştirilir. Akışkanların davranışlarını, günümüz teknolojisi ile pratik olarak tasarım prosedürlerine rehberlik etmeye yetecek yüksek doğrulukla ileri bilgisayar simülasyonlarında incelemek mümkündür. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) olarak adlandırılan bu yöntem, vana ürünleri için uygun model parametreleri ile geçerli sonuçlar vermektedir.
The Bernoulli principle states that the rapid increase in flow velocity leads to a reduction in pressure or potential energy in the system or vice versa. Valves can also be used to slow down or stop high-speed flows which increases pressure in the system and material damage may occur if high pressure countermeasures are not established or the systems contain air volume before they are in operation. Air pocket can be accumulated at the top of the pipes where the system is hovering. Air volume or bubbles can lead to additional pressure and strain in the system. Air valves have been developed for the purpose of reducing pressure safely and evacuating air and also vacuuming additional air due to the system's lower pressure situation. The air valves are generally made up of moving/floating parts. These valves discharge the air collected in the torso by open flaps or orifices due to the flow compression. Air valve can also provide with the potential to absorb the pressurized air that the system requires by working reversibly. Floating balls or buoys are used as control mechanisms in such systems. After the air evacuation is completed in the air valve, buoys are floated with the rising of the fluid and provide full sealing of the system again. Air valves are used in the required systems, but the suitability of these valves is improved by building new prototypes tested with experimental methods for the specific systems. This method has a large cost and it requires long-time periods for research and development studies. Other than the experimental techniques, it is possible to examine the behavior of fluids in advanced computer simulations with high accuracy which is enough to guide the design procedures practically. Computational Fluid Dynamics (CFD) provides valid results when the model parameters are validated for this air valve product. In this study, one of the main aim is to determine the air evacuation and vacuum capacity of the single-ball four-function air valve which is produced by Doğuş Vana company. The multiphase and dynamic CFD models were built using ANSYS FLUENT software. The results indicate that, both pressurized domain, moving solid parts due to density difference of the fluids (gravity) and multiphase (air/water) domain is possible to simulate in a single model, providing an effective platform to investigate and improve the performance of air valves. And also in the further chapters of this study, a general comparison is seeking about the usage of CFD for predicting butterfly valve performance with specifying the various flap and body designs of valves, discuss meshing methods to improve results and learn how to reduce instant pressure drops and main head loss which is occurred due to butterfly valve's presence in the flow system. Researches on changing the design of DN1800 butterfly valve's flap is done which is produced by Doğuş Valve Company to reduce the local pressure loss and to determine the obtainable benefit by CFD analysis. In the process of these applications, limits of valve design are followed according to designations of the company and factors such as weight and strength were taken into consideration. Valves are convenient for usage in the pipelines, but the suitability of these valves is improved by creating prototypes by experimental methods for the specific systems. It is possible to examine the behavior of fluids in advanced computer simulations with high accuracy which is enough to guide design procedures practically with today's technology. The method called as Computational Fluid Dynamics (CFD) provides valid results with the model parameters are appropriate for these valve products.
URI: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=5XiSE4yCP_gmnukpMEp65ThM4CKsE8AVTae0nsM7mu59100cfRb3mNV3sL1mjm6U
https://hdl.handle.net/20.500.13087/2941
Appears in Collections:Tez Koleksiyonu

Show full item record

CORE Recommender

Page view(s)

30
checked on Oct 3, 2022

Google ScholarTM

Check


Items in GCRIS Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.