Mum indirme prosesinin otoklav kullanılarak dizaynı ve optimizasyonu
Design and optimization of dewaxing process by using an autoclave
Yazar: BATUHAN ASLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NADER JAVANI ; PROF. DR. ALİ PINARBAŞI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hassas döküm yöntemi = Precision casting method

Özet:
Bu tez kapsamında, kayıp mum tekniğiyle dökümün proseslerinden biri olan alçıdan mum indirme esnasında karşılaşılan; proses süresi, enerji kaybı, düşük ürün kalitesi ve hava kirliliği gibi sıkıntıların giderilmesi amacıyla bir otoklav fırın modeli oluşturulmuş, fırın içi üniform sıcaklık dağılımının sağlanması ve derecelerdeki mumun erime karakteristiklerinin belirlenmesinde nümerik analiz ve sonuçlara göre bir optimizasyon yapılmıştır. Daha sonra model değerlendirilmiş ve daha önceki çalışmalarla mukayese edilerek sonuçlar incelenmiştir.
Otoklav fırın içi sıcaklık dağılımını sağlamak ve derecelerin içerisindeki mumun erime karakteristiklerini incelemek için; akışkanın türü (hava, doymuş su buharı), akışkanın giriş sıcaklığı (400 K, 410 K), akışkanın giriş hızı (1.5 m/s, 3 m/s, 4.5 m/s), proses süresi (3h, 6h) ve fırın geometrisi (tek girişli, 3 girişli) parametreleri karşılaştırılmıştır. Analizlerde; su buharı ile yapılan analizlerin, hava akışkanı ile yapılan analizlere göre fırın içi daha homojen bir sıcaklık dağılımı sağladığı görülür. Akışkanın giriş sıcaklığının artmasıyla, mumlar daha iyi erime karakteristiği göstermiştir. Akışkanın giriş hızının artması, fırın içi ortalama sıcaklıkları arttırmış; ayrıca mumlar daha iyi erime karakteristiği göstermiştir. Proses süresi; sıcaklık dağılımı ve mumun erime karakteristikleri üzerinde orantılı olarak etkilidir. Son olarak; bu analizler, fırın geometrisi yönünden incelendiğinde; 3 girişli ile yapılan analizlerdeki mumların, tek girişli ile yapılan analizlerdeki mumlara göre daha iyi erime karakteristiği göstermesiyle birlikte; tek girişli fırın geometrisinde yapılan analizlerin, 3 girişli fırın geometrisinde yapılan analizlere göre fırın içi daha homojen bir sıcaklık dağılımı sağladığı görülür.

Abstract:
In this study, an autoclave oven model is created in order to overcome the related drawbacks, such as processing time, energy loss, low product quality and air pollution during dewaxing process. Temperature variations have the most deterministic effect on the melting rate, melting time and heat transfer rate. The dewaxıng process is considered as a method for the lost wax process. Numerical analysis and optimization are conducted to deliver more uniform temperature distribution inside the autoclave oven and melting characteristics of wax inside the flasks. Thereafter, the model is evaluated and results are investigated by comparison with previous studies in the literature review.
In order to ensuring uniform temperature distribution inside the autoclave and examining melting characteristics of wax, parameters such as different fluids (including air and saturated vapor), fluid inlet temperatures (400 K, 410 K), fluid inlet velocities (1.5 m/s, 3 m/s, 4.5 m/s), processing time (3h, 6h) and oven geometry (with single inlet and 3 inlets) are compared. Results show that more uniform temperature distributions can be obtained with vapor than air. Increasing the inlet temperature of fluid will have better effect on the melting characteristics of the wax. Also, increasing the inlet velocity of fluid increases the average temperatures inside the oven and waxes show better melting characteristics. Process time affects the temperature distribution and melting characteristics of wax in a linear way. In terms of oven geometry, better melting characteristics are observed for 3 inlets of fluid compared to single inlet while more uniform temperature is obtained with single inlet fluid.