Caka ve kendinden flanşlı makinelerde imal edilen havalandırma kanallarındaki hasarların nümerik analizi ve optimizasyonu
Numerical analysis and optimization of damages in ventilation ducts manufactured on folding and self-flanged machines
Yazar: CUMA ALİ BİRİCİK
Danışman: DOÇ. DR. BÜNYAMİN DEMİR
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Endüstriyel havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinde kanal geometrisi, kapalı mekanlarda önemli ölçüde karşımıza çıkmaktadır. Isıtma havalandırma ve iklimlendirme (HVAC) sistemlerinde, zaman ve maliyet tasarrufu sağlamasının yanı sıra klasik (tekdüze) yöntemlerin geliştirilmesi, optimizasyon açısından kritik öneme sahiptir.
Bu çalışma kapsamında, 2000x1500, 1250x750 ve 750x500 mm boyutlarındaki dikdörtgen kesitli ve Ø250, Ø300 ve Ø400 mm çaplarındaki silindirik kesitli kanallar referans alınarak SolidWorks ve ANSYS programları yardımıyla analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlerde, 5N, 15N ve 25N kuvvet değerleri ve buna bağlı olarak gelişen momentumlar uygulanmış olup hasar oluşumlarının hem makine kalıplarında hem de birim flanş ve birim kenet yüzeylerinin birleşim yerlerinde meydana geldiği tespit edilmiştir. Ek olarak galvanizli düz, silindirik kanal parçalarına ve fittings ekipmanlarına kaynaklı bağlantı ve kenar köşelerine hasar simülasyon uygulaması gerçekleştirilmiştir.
Havalandırma sistemlerinde kullanılan geleneksel sac bükme makinelerinden caka ve kendinden flanşlı makinelerin kalıplarında tasarımlar yapılarak optimizasyonlar sağlanmıştır. Bu amaçla endüstriyel havalandırma sistemlerindeki kanal performansı ve pürüzsüzlüğü arttırılarak gelecekteki çalışmalar için önerilerde bulunulmuştur. Kendinden flanşlı makine ve caka makinelerinden geçen sacların köşelerinde oluşabilecek hataları önlemek amacıyla membran ve elastomer(kauçuk) kaplamalar kullanılmıştır. Bu sayede havalandırma sistemlerindeki kenet ve birleşim(flanş) köşelerinin kalitesi arttırılmış ve estetik bir görünüm kazandırılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, 15bin m²'lik ve 25-40 ton ağırlığındaki tesis alanı için üretilen kanal parçalarında fire miktarlarının yarıya indirgendiği gözlemlenmiştir.
Hesaplamaları yapılan makine konstrüksiyonunun ve havalandırma kanallarının mukavemet değerleri sonlu elemanlar yöntemi ile ANSYS ve SolidWorks programlarında simüle edilmiş ve nümerik analizleri gerçekleştirilmiştir. Teorik hesaplama sonuçları ve nümerik analiz sonuçlarının uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Yüksek işletme maliyeti açısından kanal tasarımlarının karşılaştırması yapılmış ve gelecek için malzeme performansı bakımından imalatta yeniliklerin ortaya konması amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Havalandırma kanalları imalatı, kendinden flanşlı makineler, caka makineleri havalandırma sistemlerinde hasarlar,

Danışman: Doç. Dr. Bünyamin DEMİR, Mersin Üniversitesi, Mekanik Anabilim Dalı, Mersin.

Abstract:
In industrial ventilation and air conditioning systems, duct geometry is encountered significantly in closed spaces. In heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems, in addition to providing time and cost savings, the development of classical (uniform) methods is of critical importance in terms of optimization.
Within the scope of this study, SolidWorks and ANSYS analyzes were carried out using rectangular cross-section channels with dimensions of 2000x1500, 1250x750 and 750x500 mm and cylindrical cross-section channels with diameters of Ø250, Ø300 and Ø400 mm as references. In the analyses, 5N, 15N and 25N force values ​​and corresponding fracture momenta were applied, and it was determined that the damage occurred both in the machine molds and at the junctions of the unit ring and unit clamp surfaces. In addition, a damage simulation application was carried out on welded connections and edge corners of galvanized flat, cylindrical channel parts and fittings.
Designs were made in the molds of traditional sheet metal bending machines used in ventilation systems, such as caka and self-flange machines, and optimizations were provided. For this purpose, recommendations were made for future studies by increasing the duct performance and smoothness in industrial ventilation systems. Membrane and elastomer (rubber) coatings were used to prevent errors that may occur at the corners of sheets passing through self-flange machines and caka machines. In this way, the quality of clamp and joint (flange) corners in ventilation systems was increased and an aesthetic appearance was provided. As a result of the study, it was observed that the amount of waste in the duct parts produced for the facility area of ​​15 thousand m² and 25-40 tons was reduced by half. 
The strength values ​​of the calculated machine construction and ventilation ducts were simulated with the finite element method in ANSYS and SolidWorks programs and numerical analysis was performed. It was seen that the theoretical calculation results and numerical analysis results were in harmony. A comparison of duct designs was made in terms of high operating costs and it was aimed to reveal innovations in manufacturing in terms of material performance for the future.

KeyWords: Ventilation duct manufacturing, self-flanged machines, skid steer machines, havalandırma sistemlerinde hasarlar.

Advisor: Assoc. Prof. Dr. Bünyamin DEMİR, Mersin University, Department of Mechanics, Mersin.