Ram kurutma makinelerinde gerçekleşen hava akışının ve kumaş soğutma işleminin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile analizi
Analysis of the air flow and the fabric cooling process with computational fluid dynamics method in stenter dryer machines
Yazar: MUHAMMET TİBET SIĞIRCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ERDOĞAN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hava akımı = Air flow ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Ram makineleri = Stenter machines ; Soğutma = Cooling

Özet:
Bu tez çalışmasında, tekstil endüstrisinde işlevsellik bakımından önemli bir yere sahip olan ram kurutma makinesindeki hava akışı ve ram makinesinin son aşamasında yer alan kumaş soğutma prosesi Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yöntemi ile incelenmiştir. Hava akışı analizlerinde akış alanına ait değişkenlerden hız konturları ve akım çizgileri elde edilerek kumaş kurutmaya olabilecek etkileri ortaya konmuştur. Kumaş soğutma prosesi analizlerinde ise sayısal modellerin geçerliliğini ortaya koymak için bir tekstil fabrikasında aktif olarak kullanılan ram makinesinden kumaş sıcaklığı, soğutma havası sıcaklığı ve soğutma havası hızı ölçümleri gerçekleştirilerek referans endüstriyel veriler elde edilmiştir. Bu veriler kullanılarak soğutma prosesi için oluşturulan sayısal modelin ağ kalitesi ve seçilen türbülans modelinin uygunluğu geçerli kılınmıştır. Daha sonra porozite (B), düze açısı (α), kumaş hızı (Vk) ve soğutma havası hızı (Va) gibi parametrelerin kumaş çıkış sıcaklığı ve kumaş yüzeyindeki sıcaklık dağılımı üzerindeki etkileri ortaya konmuştur. Sayısal modellemeler ANSYS-Fluent programında simüle edilmiştir. Hava akışı analizleri daimi akış koşullarında Standart k-ε modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kumaş soğutma prosesi analizleri ise zamana bağlı olarak Realizable k-ε modeli kullanılarak çözdürülmüştür. Hava akışı analizlerine ait hız verileri görsellerle sunulmuş, hava hızı dağılım konturları ve akım çizgileri elde edilmiştir. Kumaş soğutma prosesi analizlerinde ise kumaşın düze dilimi çıkışındaki sıcaklık değerleri ile kumaş yüzey sıcaklık dağılımları sunulmuştur.

Abstract:
In this thesis, the air flow in the stenter dryer which has an important place in terms of functionality in the textile industry and the fabric cooling process in the last stage of the stenter machine were examined with Computational Fluid Dynamics. In the air flow analysis, velocity contours and streamlines were obtained from the variables of the flow area and their effects on fabric drying were revealed. In fabric cooling process analysis, in order to demonstrate the validity of numerical models reference industrial data were obtained by measuring fabric temperature, cooling air temperature and cooling air velocity from a stenter machine actively used in a textile factory. By using these data, the network quality of the numerical model created for the cooling process and the suitability of the selected turbulence model have been validated. Then, the effects of parameters such as porosity (B), nozzle angle (α), fabric velocity (Vk) and cooling air velocity (Va) on the fabric outlet temperature and temperature distribution on the fabric surface were revealed. Numerical models were simulated in ANSYS-Fluent program. Airflow analysis were performed using the Standard k-ε model under steady flow conditions. Fabric cooling process analysis were solved by using Realizable k-ε model depending on time. The velocity data of the air flow analysis are presented with visuals, the air velocity distribution contours and streamlines are obtained. In the fabric cooling process analysis, the temperature values at the exit of the nozzle slice of the fabric and the fabric surface temperature distributions are presented.