Orifislerde üstakım düz boru mesafesinin basınç kaybına etkisinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of the effects of overhead straight pipe di̇stance on pressure loss in orifices
Yazar: MEHMET EKMEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN DÜZ
Batman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada pah verilmiş tek delikli bir orifis plakanın daimi, sıkıştırılamaz ve izotermal boru akışı üzerindeki etkileri sayısal çözümle simule edilmiştir. Akışlar Reynolds ortalamalı Navier stokes denklemler ve SST türbülans modeli kullanılarak çözülmüştür. Orifis basınç kayıpları azaltılması ve orifis üst akım düz boru uzunluğunun kısaltılması çalışmanın ana amacı olmuştur. Burada pah açısı (0, 15, 30, 45, 60) verilmiş orifis plakanın basınç kaybı ve debi okuma hatası üzerindeki etkileri, pahlı yüzün orifis üst akımına bakmasına (sol pahlı) ve aşağı akımına bakmasına (sağ pahlı) göre iki ayrı durum için araştırılmıştır. İlk önce orifis üst akımında uzun düz bir boru akışı ile standart orifis akış ölçer kalibre edilmiştir. Daha sonra orifis üst akımında bir engel oluşturularak üst akım uzunluğu kısaltılmıştır. Engelle bozulan akışın kısa mesafede standart orifis akış ölçerin debi okumasına olan etkileri ölçülmüştür. Orifisli akışlar 5000, 15000, 25000, 40000 ve 100000 Reynolds sayılarında incelenmiştir. Çıkan sayısal sonuçlara göre sağ pahlı orifiste pah açısının basınç kaybı ve debi okuma hatası üzerindeki etkisinin pek olmadığı ve pahsız orifisle aynı olduğu görülmüştür. Sol pahlı orifiste ise 33o civarındaki pah açılarında basınç kaybının en düşük ve 45o civarındaki pah açılarında ise debi okuma hatasının en düşük olduğu görülmüştür. Çalışmada ayrıca orifisli ölçerde basınç fark ölçüm noktalarının debi okuma hatası üzerindeki etkileri de araştırılmıştır. Basınç fark ölçüm noktaları orifisten uzaklaştıkça debi okuma hatasının azaldığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effects of a chamfered orifice plate on permanent, incompressible and isothermal pipe flow are simulated with numerical solution. Flows are solved using Reynolds-avarage Navier stokes equations and SST turbulence model. The main purpose of the study was to reduce orifice pressure loses and shortening the length of the orifice upper flow straight pipe. Here, the effects of the orifice plate with the chamfer angle (0, 15, 30, 45, 60) on the pressure loss and flow read error are investigated for two different cases according to whether the chamfered side faces upflow and downflow of the orifice (left chamfered) and (right chamfered). First the standard orifice flow meter is calibrated with a long straight pipe flow in the orifice upper flow. Then, an obstacle was created in the orifice upper flow and the upper flow length was shortened. The effects of the deteriorating flow due to the obstacle on the flow reading of the standard orifice flow meter were measured at short distance. Orifice flows are analyzed in 5000, 15000, 25000, 40000 and 100000 Reynolds numbers. According to the numerical results, the chamfer angle on the right chamfered orifice has no effect on pressure loss and flow read error and is the same as the chamfered orifice. In the left chamfered orifice,  pressure loss was found to be lowest at chamfer angles around 33 o and flow reading error was lowest at chamfer angles around 45 o. In this study, the effect of pressure difference measurement points on flow reading error in orifice meter was also investigated. It was observed that flow reading error decreases as pressure difference measurement points move away from orifice.