Işık sensörlü 1 litrelik toz patlama küresinin geliştirilmesi
Development of a 1 liter explosion chamber equipped with a light sensor
Yazar: FATMA BİLİRGEN
Danışman: PROF. DR. SUPHİ URAL
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Kömür tozu = Coal dust ; Patlama = Explosion ; Sensörler = Sensors ; Toz patlamaları = Dust explosions

Özet:
Bu çalışmada, toz taneciklerinin patlama karakteristiğinin ve kalorifik değerinin aynı anda belirlenmesini sağlayan kompakt bir cihaz geliştirip doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Mevcut 20 L'lik Siwek küresindeki basınç sensörüne ilaveten bu patlama küresinde ışık sensörü kullanılarak patlama anı ve süresi hassas olarak ölçülebilmiştir. Işık sensörü ile patlama kürelerinde patlama hızı tayini ilk defa denenen bir çalışma olmuştur. Işık yayılımı toz patlaması anında oluşan basınç dalgalarının yayılım hızından çok daha hızlı olduğu için ışık sensörü tarafından patlamanın algılanması zaman kaybı olmadan gerçekleşmektedir.  İlk andaki patlamayı algılayabilen bir sensör patlama küresi içerisindeki olayların daha iyi anlaşılması sağlamıştır.  1 L'lik toz patlama küresi kullanılarak ölçülen maksimum basınç (Pmax) değerleri 20 L'lik Siwek kullanılarak elde edilen Pmax değerleri arasında lineer bir orantı olduğu saptanmıştır.  İki veri arasındaki ilişki lineer eğri uydurma yöntemiyle formülüze edilmiştir.  Böylece, 1 L'lik toz patlama küresinde elde edilen sonuçların bu çalışmada geliştirilen lineer eğri ile birlikte mühendislik uygulamalarında güvenli bir şekilde kullanılabilirliğinin mümkün olduğu görülmüştür. 1 L'lik ve 20 L'lik toz patlama kürelerinde aynı kömür için ölçülen Pmax değerleri arasındaki belirleme (determinasyon) katsayısı, R2=0.903 olarak hesaplanmıştır.  1 L'lik patlama küresi ile ölçülen Pmax değerleri ve bu değerlere bağlı olarak hesaplanan patlama indeks katsayısı bu çalışmada geliştirilen lineer eğri yardımıyla 20 L'lik Siwek küresi kullanılarak ölçülen Pmax değerlerine yaklaştırılmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Toz patlaması, patlama küresi, patlama indeksi, maksimum patlama basıncı

Abstract:
In this study, a compact device has been developed and verified to determine the explosion characteristics and calorific value of dust particles simultaneously. In addition to the pressure sensor used in the existing 20 L Siwek, the moment and duration of the explosion could be precisely measured using a light sensor developed in this study. The determination of the detonation speed in the explosion spheres via a light sensor has been a study attempted for the first time in literature.  Since the light speed is much faster than the propagation speed of the pressure waves formed at the time of the dust explosion, the detection of the explosion by the light sensor takes place without loss of time. A sensor that can detect the explosion instantly can be very helpful for a better understanding of the events within the explosion sphere.  It has been determined that there is a linear proportionality between the Pmax values measured using the 1 L explosion chamber and the Pmax values previously obtained using a 20 L Siwek.  The relationship between the two data was formulated using the linear regression method.  Thus, it has been seen that the results obtained in the 1 L powder explosion sphere can be used safely in engineering applications together with the linear curve developed in this study. The determination coefficient between Pmax values measured for the same coal in 1 L and 20 L dust explosion spheres was calculated to be R2=0.903. The Pmax values measured with a 1 L explosion sphere and the explosion index coefficient calculated based on these values were approximated to the Pmax values measured using a 20 L Siwek sphere with the help of the linear curve developed in this study.

Keywords: Dust explosion, explosion vessel, explosion index, maximum explosion pressure