Hidrolik sistemlerde kullanılan ekipmanların teorik ve deneysel basınç düşümlerinin incelenmesi
Examination of theoretical and experimantal pressure drop of the equipments used in hydraulic systems
Yazar: YAVUZ SELİM KORKMAZ
Danışman: PROF. DR. KADRİ SÜLEYMAN YİĞİT
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde artan enerji maliyetleri tüm sektörlerde enerji verimliliğini ön plana çıkarmaktadır. Hidrolik sistemlerde verimlilik, sistemde kullanılan ekipmanlar, akışkan, sızdırmazlık elemanları, sistemdeki kirlilik, sistemin tasarımı gibi birçok duruma bağlıdır. Özellikle yanlış tasarım sonucunda oluşan ses, sıcaklık, kirlilik, aşınma gibi durumlar verimliliği olumsuz etkileyen en önemli nedenlerdir. Hidrolik sistemlerde toplam verimliliği etkileyen diğer önemli bir durum da basınç kayıplarıdır. Bu kayıpların büyük çoğunluğu ekipman kaynaklı olmaktadır.

Bu tez çalışmasında temel hidrolik ekipmanlardan olan banjo döner dirsek, hidrolik yön kontrol valfi ve iğne tip kısma valfinin basınç kayıpları incelenmiş ve sistemdeki verimlilikleri hesaplanmıştır. Tez çalışmasındaki asıl amaç ekipmanların basınç kayıplarının belirlenmesi, hidrolik sistem tasarımcısı ve kullanıcılarına basınç kayıplarının azaltılması ve verimliliğin artırılması için öneriler sunmaktadır. Bu bağlamda, banjo döner dirsek, hidrolik yön kontrol valfi ve iğne tip kısma valfi deney düzeneğinde test edilmiş ve basınç kayıpları ölçülmüştür. Test edilen devre elemanları bilgisayar ortamında modellenmiş ve devre elemanlarının bilgisayar ortamında CFD analizleri yapılmıştır. Sonuç olarak doğru bir bağlantı yapıldığından bir banjo döner dirseğin %33 ila %57'ye kadar basınç kaybını azalttığı tespit edilmiştir. Yön kontrol valfinin P-T ve P-B hattı durumları için yapılan iyileştirmeler sonucunda P-T hattında %30, P-B hattında %55'e kadar basınç kaybında azalma olmuştur. Kısma valfinde akışın durumu incelenmiş, basınç kaybına neden olan bölgeler tespit edilmiş ve üç farklı iğne tipi için akış katsayıları hesaplanmıştır. Her bir iğne tipinin avantajları ve dezavantajları belirlenmiştir. Çalışması yapılan ekipmanların toplam verimlilikleri hesaplanmış ve toplam verimlilikte %8'e varan artış sağlanmıştır.

Abstract:
Energy efficiency has become important today with increasing energy costs. In hydraulic systems efficiency depends on many conditions such as equipment, hydraulic liquid, sealing elements, pollution and the design of the system. Especially the situations such as noise, heat, pollution, wear caused by wrong design are the most important problems affecting efficiency. Another important condition affecting the total efficiency in hydraulic systems is pressure losses. The majority of these losses are caused by equipment used in the system.

In this thesis, the pressure losses and efficiency of the banjo elbow, hydraulic direction valve and needle type throttling valve, which are basic hydraulic equipment, are examined.  The main purpose of the thesis is to determine the pressure drops of the equipment and to offer designers some suggestions to reduce pressure drop and increase efficiency. In this context, the banjo elbow, hydraulic direction valve and needle type throttling valve were used to examine pressure drop and efficiency. The flow in this equipment was simulated by using Computational Fluid Dynamics.  As a result, it was found that pressure drop can be reduced around 33% to 57% in a banjo elbow with an appropriate connection. Around 30% decrease in pressure loss in the P-T line and 55% in the P-B line were achieved with the improvements made for the P-T and P-B states of the directional valve. The flow status of the throttling valve was examined, regions causing pressure loss were identified and flow coefficients were calculated for 3 different needle types. The advantages and disadvantages of each type of needle have been determined. The total efficiency of the equipment has been calculated and an increase of up to 8% has been achieved.