Kılcal reometrenin otomatik kontrol sisteminin tasarlanması ve hesaplama programının yazılması
Automatic control system design and calcuation program writing of capillary rheometers
Yazar: ALİ ERDEM ÖNDER
Danışman: PROF. DR. İSMAİL TEKE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Plastiklerin endüstriyel üretim koşulları altındaki akış davranışlarının tespitinde reoloji önemlidir.Plastiklerin reolojik özelliklerinin tespitinde döner ve kılcal olmak üzere genel olarak iki gruba ayrılan reometreler kullanılır. Genellikle döner reometreler plastiklerin düşük kayma oranlarındaki akış ve elastiklik özelliklerini belirlemek için, kılcal reometreler ise plastiklerin döner reometrelerin ölçtüğü kayma oranlarından daha yüksek kayma oranlarındaki akış davranışını belirlemek için kullanılırlar.Bu çalışmada, plastiklerin akış özelliklerini tespit edebilmek için Dizayn Grup firmasının desteği ile tasarlanıp, imal edilmiş olan kayma oranı kontrollü kılcal reometrenin otomatik kontrol sistemi tasarlanmış, görünen kayma hızı, kayma miktarı, ortalama kayma gerilmesi, görünen kayma viskozitesi, düzeltilmiş kayma hızı, düzeltilmiş kayma viskozitesi ve üst kuralı çarpanının hesaplanması için simulink ile bir hesaplama programı yazılmıştır. Daha sonra bu program verilerin bilgisayar tarafından otomatik olarak toplanabilmesine olanak tanımadığı için bir başka program daha yazılmıştır. Bu son program simulink ile yazılan veri toplama yazılımından ve verilerin işlenip gerekli hesaplamaların yapılmasını sağlayan matlab kodlarından olmak üzere iki parçadan oluşmaktadır.Sistem bir silindir, piston, ısıtma ve sıcaklık kontrol aygıtları, basınç sensörü, hız sensörü ve kalıptan(die) oluşmaktadır. Bu reometrede ihtiyaç duyulan sabit piston hızı bir basma-çekme test cihazından sağlanmış, test cihazı başka testlerde de kullanıldığı için üzerinde bir değişiklik yapılması istenmemiş ve bu nedenle silindir boyunca oluşan basınç ve basma hızı değerleri reometreye yerleştirilen sensörle yazılan program tarafından otomatik olarak bilgisayara aktarılmıştır. Benzer işlemler kalıp boyları değiştirilerek tekrarlanmış ve elde edilen bütün bu veriler hesaplama programı kullanılarak gerekli hesaplamalar yapılmış ve elde edilen sonuçlar rakamlarla ve grafiklerle ekranda gösterilmiştir.Elde edilen sonuçlar Sabancı ve Orta Doğu Teknik Üniversitesi laboratuarlarında Malvern ve Dynisco firmalarının reometre sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve üç reometreden elde edilen sonuçların birbirinden maksimum %1 saptığı gözlenmiştir. Verilerin yakın olması yurt dışından çok yüksek fiyatlarla ithal edilen reometrelerden yaklaşık onbeş kat daha ucuz olarak ülkemizde üretilebileceği sonucuna varılmıştır.Anahtar Kelimeler: Kılcal reometre, veri toplama, MATLAB, programlama, LabView.

Abstract:
Rheology is necessary to know the behavior of materials to comprehend the flow and deformation properties of plastics during industrial manufacturing processes.Two types of rheometers, which are rotational and capillary, are used in flow behavior determination of materials. Rotational rheometers are generally used to determine the flow and elastic properties of plastics in low shear rates. Other than that, capillary rheometers are preferred to determine the flow properties at higher shear rates than rotational ones.In this study automatic control system of a shear rate controlled capillary rheometer, which is designed to determine the flow properties of materials with the cooperation of Dizayn Group, is designed and to see the apparent shear rate, yield stress, average shear stress, apparent shear viscosity, corrected shear rate, corrected shear viscosity and power law index directly a calculation program is written via simulink. Then because of the incapability of this program in automatic data acquisition an another program is written via matlab codes. This second program consists of two parts which are a preliminary data acquisition program in simulink codes and a data processing calculation program in matlab codes to calculate the mentioned results.System simply consist of a barrel, piston, heating and temperature control devices, pressure sensor, speed sensor and die. Required constant piston speed in this rheometer is generated by a tensile-testing machine. Since the testing machine is used also in other tests, it wouldn?t be possible to make revisions on the device. Because of this, the pressure inside the barrel and the piston speed values are acquired automatically by the program via sensors which are placed to the barrel. Afterwards data acquisition procedure is repeated with different die lengths. Finally with the collected data, the necessary calculations are made and the results and the graphs are displayed on the screen via another program.Consequently, the results were compared with other rheometers which are produced by the manufacturers Malvern and Dynisco Instruments in Sabancı and Middle East Technical University and it is seen that there is maximum %1 difference between the results. As a result of this comparison it shows that it is succeeded to make the production of rheometers possible in our country with one fifteenth of the imported products which are very expensive.Keywords: Capillary Rheometer, Data Acquisition, MATLAB, Programming, LabView