Bir ağır vasıta hava kompresörünün modellenmesi ve performans optimizasyonu
Modeling and performance optimization of a heavy vehicle air compressor
Yazar: MURAT ŞÜKRÜ AYDINER
Danışman: PROF. DR. METE KALYONCU
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Ağır taşıtlar = Heavy vehicles ; Deney tasarımı = Experimental design ; Doğrulama = Verification ; Kompresör = Compressor ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Performans = Performance ; Taguchi yöntemi = Taguchi method ; Veri toplama ve kontrol sistemleri = Data acquisition and control systems

Özet:
Bu çalışmada; bir ağır vasıta hava kompresörünün matematiksel modellenmesi ve performans optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bir test sisteminden elde edilen deneysel veriler kullanarak sistemin modellenmesi ve performans parametrelerinin optimizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Öncelikle sistemin performansını etkileyecek parametreler belirlenerek istenen amaca yönelik olarak optimize edilmiştir. Sistemin parametre sayısının fazla olması ve arama aralıklarının genişliği nedeniyle deney sayısını ve optimizasyon uzayını çok büyük bir hale getirmiştir. Bu sebeple, Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanarak gerekli deneysel test sayısı belirlenmiştir. Deneysel veriler üzerinden kompresörün girişlerine karşın çıkışlarını hesaplamak amacıyla sistemin bir matematiksel modellemesi yapılmıştır. Elde edilen matematiksel modelin geçerliliği deneysel olarak doğrulanmıştır. Devir sayısı, soğutma sıvısı akış hızı ve sıcaklığı, üretilen havanın sıcaklığı, basıncı ve debisi gibi parametreler kompresörün performansına ve verimine etki etmektedir. Minimum enerji sarfiyatı, maksimum hava debisi, minimum doldurma süresi, optimum hava basıncı gibi amaçlar için kompresörün çalışma parametreleri optimize edilmiştir. Optimizasyon sonrası elde edilen optimum parametrelerin sistem performansı üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Yapılan çalışmalara ait sonuçlar tablolar ve grafikler şeklinde verilmiştir.

Abstract:
In this study; Mathematical modeling and performance optimization of a heavy-duty air compressor has been carried out. Modeling of the system and optimization of performance parameters were carried out using experimental data obtained from a test system. Initially, the parameters that will affect the performance of the system are determined and optimized for the desired purpose. Due to the large number of parameters of the system and the width of the search intervals, the number of experiments and the optimization space have become very large. For this reason, the required number of experimental tests was determined using the Taguchi experimental design method. A mathematical modeling of the system was made in order to calculate the compressor's inputs versus outputs over the experimental data. The validity of the obtained mathematical model was verified experimentally. Parameters such as speed, coolant flow rate and coolant temperature, air temperature, air pressure and air flow rate are the performance and efficiency of the compressor. The operating parameters of the compressor have been optimized for purposes such as minimum energy consumption, maximum air flow, minimum filling time, optimum air pressure. The effect of the optimum parameters obtained after the optimization on the system performance was investigated experimentally. The results of the studies are given in the form of tables and graphs.