Hidrolik hızlı bağlantı kaplinlerindeki basınç düşümlerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of pressure drop in hydraulic quick connect couplings
Yazar: MUHAMMET ALİ KARADAĞ
Danışman: DOÇ. DR. ALİ KİBAR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD)

Özet:
Hızlı bağlantı kaplinleri, akışkan hatlarının birbirlerine bağlanmasında oldukça pratik ve ergonomik ürünlerdir. Bu sayede üretim süreci verimliliğini artırırken işçilik maliyetlerini de azaltmaktadır. Ancak hızlı bağlantı kaplinlerinde, düz borulardaki sürekli kayıplara ek olarak sahip olduğu tasarım nedeniyle yerel enerji kayıplarına sebebiyet veren durumlar çoklukla bulunmaktadır. Meydana gelen enerji kayıpları ek pompalama maliyetlerine sebep olurken üretim sürecini verimsiz bir hale getirmektedir. Bu tez çalışmasında ISO 16028 DN 6,3 düz alın valfli hızlı bağlantı kaplininde meydana gelen basınç düşümleri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda elde edilen sonuçlar sayısal sonuçlar ile benzerlik göstermiştir. Bunun yanında mevcut hızlı bağlantı kaplinindeki akışı olumsuz etkileyen bölgeler tespit edilerek enerji kayıplarını azaltmak amacıyla iyileştirme çalışmaları yapılmıştır. Bu doğrultuda ISO 16028 standardına bağlı kalacak şekilde yeni bir akış geometrisi oluşturulmuştur. Hızlı bağlantı kaplininde yapılan iyileştirmelerin enerji kayıpları üzerindeki etkilerini daha iyi inceleyebilmek için yenilikler üç farklı bölgeye ayrılmıştır. En fazla enerji kaybının soket ve uç valflerinin birleşim bölgesinde meydana geldiği tespit edilmiştir. Bu bölgedeki ani daralmanın çok şiddetli olması, viskoz etkilerin belirgin şekilde yükselmesine yol açmıştır. İyileştirme çalışmaları sonucunda en önemli etki, soket arka parçasındaki delik tasarımının iyileştirilmesiyle elde edilmiştir. Ayrıca yeni uç valfi taşıyıcısı tasarımıyla da enerji kayıpları büyük oranda azaltılmıştır. Mevcut hızlı bağlantı kaplininde yapılan iyileştirme çalışmalarıyla, akış katsayısında, sadece uç arkasında yapılan iyileştirme ile 1,48 kat, sadece uç-soket arasında yapılan iyileştirme ile 1,59 kat, sadece soket arkasında yapılan iyileştirme ile 1,73 kat iyileştirme sağlanmıştır.

Abstract:
Quick connect couplings are very practical and ergonomic products for connecting fluid lines to each other. In this way, they increase production process efficiency and reduce labor costs. However, in addition to the continuous losses in straight pipes, there are often situations in quick couplings that cause local energy losses due to their design. These energy losses cause additional pumping costs and make the production process inefficient. In this thesis, the pressure drops occurring in the existing ISO 16028 DN 6.3 flat face valve hydraulic quick coupling are investigated experimentally and numerically. The results obtained in the experimental studies were similar to the numerical results. In addition, improvement works were carried out in order to reduce energy losses by identifying the areas that adversely affect the flow in the existing quick-connect coupling. In this direction, a new flow geometry was created in accordance with the ISO 16028 standard. In order to better examine the effects of the improvements made in the quick coupling on energy losses, the innovations were divided into three different regions. It was found that the highest energy loss occurred at the junction of the socket and plug valves. The abrupt contraction in this region was very severe, leading to a significant increase in viscous effects. As a result of the improvement works, the most significant effect was achieved by improving the hole design in the socket back part. Energy losses have also been greatly reduced by the new design of the plug valve carrier. Improvements made to the existing quick coupling resulted in a 1.48-fold improvement in the flow coefficient only at the back of the plug, a 1.59-fold improvement only between plug and socket, and a 1.73-fold improvement only at the back part of the socket.