Geri Dön

Detonasyon olaylarının bilgisayar destekli ölçme ve analizi

Başlık çevirisi mevcut değil.

  1. Tez No: 20708
  2. Yazar: İBRAHİM KADI
  3. Danışmanlar: PROF.DR. OĞUZ BORAT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1992
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Marmara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 166

Özet

-ı ı- ÖZET Bu tez, bilgisayar destekli ölçme ve analiz (BDÖA) donanım ve yazılımı hazırlayarak, bir ucu kapalı detonasyon tüpünde LPG-oksijen karışımlarının detonasyon basınç ve hızının zamana göre değişimini deneysel olarak inceleyen bir çalışmadır. Detonasyon; ses üstü ve hipersonik uçaklar, roketleri detonasyon yöntemiyle metal yüzeylerine seramik kaplama, yüzey sertleştirme, ince şerit metallerin kaynağı, metallere plastik şekil verme vb. yüksek teknoloji gerektiren alanlarda kontrollü olarak kullanılmaktadır. Kontrollü olarak kullanılan yanma olaylarında reaktantlarm tutuşma, eksplozyon, detonasyon, deflagrasyon, limitleri ve etkili parametrelerinin bilinmesi yanma odalarının hem güvenliği hem de en uygun verimin alınması için temel teşkil eder. Detonasyonu; reaktantm özellikleri (yakıt-hava tür ve oranları, moleküler yapısı, yakıtın mol ağırlığı, reaktant içerisindeki yabancı maddelerin oranı ve türü, metalik ilaveler vb.) detonasyon tüpü (DT) boyutu ve çapı, DT geometrik şekli, DT pürüzlülüğü, DT malzemesi ve ısıl iletkenlik katsayısı, DT içerisinde bulunan kesit değişikliği ve engeller, reaktantın başlangıç sıcaklığı ve basıncı, tüp konumu, elektromanyetik alan, ateşleme kaynağı ve şiddeti, ateşleme noktasının tüp üzerindeki konumu, hatta reaktantlarm monomoleküler reaksiyonları vb. parametreler etkilemektedir. Detonasyon olaylarını etkileyen bu parametreleri göz önüne alarak deney donanım ve yazılımı hazırlanmıştır. Tasarlanan DT 25,4 mm iç çapında ve 1500 mm boyunda olup üzerinde 14 adet duyarga yerleştirme noktası ve 3 gaz giriş bulunmaktadır. Detonasyon basınç deneylerinde 3 /ıs çözünürlükte kuvars kristal basınç duyargası (KKBD) kullanıldı. Detonasyon hızı ölçümünde basınç duyargası-ııı- kullanılmakla beraber zaman ateletinin düşük olmasından dolayı ençok kullanılan iyonîzasyon duyargasıdır. Kullanılan iyonizasyon deveresinin zaman ateletinin 0,1 jxs civarında olduğu devre zaman atelet hesabı ve devrenin deneysel testi sonucu tesbit edildi. Detonasyon basınç ve hızını etkileyen reaktantın başlangıç şartlarını belli limitler arasında tutmak, deney sonuçlarını daha sonra detaylı bir şekilde kayıt ve analiz etmek amacıyla BDÖA yazılımı hazırlandı. BDÖA tekniği ile deneyler yapılmadan önce klasik yöntemlerle analog osiloskoplarla deneyler yapılarak sinyalin fotoğrafı çekildi, 36 poz alındı ve daha sonra bu pozlar banyo edilerek tab edildi. Klasik yöntemle her bir deneyi yapmak 1-2 saat gibi uzun bir zaman aldı ve çekilen fotoğraflardan ancak bir tanesi bizim ölçmek istediğimiz sinyali yakaladı. Dolayısı ile klasik yöntemlerle yapılan deneyler hem uzun zaman almakta hem de arzu edilen sinyali yakalama ihtimali çok düşükdür. Çekilen bu fotoğrafların değerlendirilmesinde hem insan faktöründen kaynaklanan hem de ölçüm tekniklerinden kaynaklanan hatalar mevcuttur. BDÖ yöntemi ile deneylerin yapılması ve deney sonuçlarının analizi için harcanan zaman kısaltıldı, deneylerin tekrarlanabilirlik özelliği ve hassasiyeti artırıldı. Deney sonuçlarını değerlendirmesi girilen parametrelere göre bilgisayarda otomatik olarak yapılarak insan faktöründen kaynaklanan hatalar elimine edildi. Donanım veya yazılımda yapılacak basit değişiklerle bütün gaz yakıtların detonasyon deneylerini yapmak mümkün hale getirildi. Böylece aynı deney donanımı ile benzer deneyleri farklı parametrelerle daha kısa sürede yapma avantajı elde edildi. Düşük düzeydeki gerilimin ölçülmesinde ve taşınmasında karşılaşılan en önemli problemlerden biri dış parazit sinyallerinden korunmadır. özellikle yüksek hızlı olayların incelenmesinde sistemin ölçme başlangıcının bu düşük-ıv- seviyedeki sinyalle tetiklenmesi gerekiyorsa problem daha da büyümektedir. Normal olarak 220 VAC bir gerilim taşıyan kablo çevresinde 10 VAC'lik bir parazit sinyal mevcuttur, özellikle deney donanımına yakın bölgede çalışan güç kaynakları tetikleme işlemini güçleştirmektedir. Sıcaklık, basınç, debi, iyonizasyon vb. analog veriler yükseltilmeden önce mV seviyesindedir ve parazit sinyallerin karışması durumunda kaybolup gitmektedir, Deneyleri parazit sinyallerden korunmak amacıyla kuvvetli bir toprak hattı deney donanımına bağlandı, deney donanım ekranlandı ve korumalı (ekranlı) kaplar kullanıldı. LPG-Q2 karışımlarıyla 6 farklı HFK değerinde, ölçüm yapılan her bir noktada 3 adet detonasyon basınç ve detonasyon hız deneyleri BDÖ tekniğiyle aynı şartlarda yapıldı. Deney sonuçları, hazırlanan bilgisayar yazılımı kullanılarak otomatikman analiz edildi, analiz sonuçlarından tablolar çıkarıldı, deney sonuçlarına eğri uyduruldu ve grafikleri hazırlandı. Deney esnasında yapılan gözlemlerden ve deney esnasında bilgisayar tarafından yapılan ateşleme zamanı değerlerinin analizinden en kolay ateşleme işleminin HFK=1. 002 değerinde olduğu tesbit edildi. HFK değeri düştükçe (karışım zenginleştikçe) ateşleme işlemi zorlaşmaktadır. HFK< 0.563 den sonra ateşleme işleminin yapılması çok zorlaştı ve deneyler arasındaki bekleme süresi arttı, dolayısıyla bu noktadan sonraki deneyler çalışma dışında bırakıldı. îyonizasyon yöntemiyle yapılan deneylerde sinyal yumuşak bir geçişten sonra ani bir maksimuma ulaşmaktadır. Bu yumuşak geçiş zamanı, alev cephesi önündeki ön ısınmış bölge kalınlığını gösterir. Bilgisayarla bu yumuşak geçiş zamanı büyütülerek incelendi ve bu yumuşak geçiş zamanının ateşleme noktasından uzaklaştıkça küçüldüğü görüldü. Basınç deneylerinde ise basınç sinyalleri maksimum seviyeye ulaşmadan önce küçük şiddetteki şok dalgaları bir geçiştensonra ani bir maksimuma ulaşmaktadır. Bu küçük şiddetteki şok dalgaları detonasyon cephesi önünde şok dalgalarının etkisi altına kalan bölgeyi ve dolayısı ile ön ısınma bölgesini karakterize etmektedir, Detonasyon cephesi önünde şok dalgalarından etkilenmiş bölge kalınlığı ateşleme noktasından uzaklaştıkça azalmakta ve HFK düştükçe ateşleme noktasından aynı mesafede şok dalgasından etkilenmiş bölge kalınlığı artmaktadır, Bunun sebebi ateşleme noktasından uzaklaştıkça alev cephesi hızının artması ve dolayısı ile alev cephesi hızının belli bir süre sonra ses hızını geçmesi (detonasyon cephesi) ve daha önce yola çıkmış dalgaları yakalamasıdır. Detonasyon basınç deneylerinden elde edilen basınç sinyalleri daha sonra zaman ortalaması alınarak değerlendirilmiştir. Ortalama alma zamanı değiştikçe elde edilen basınç değerleri düşmekte veya yükselmekte fakat elde edilen grafiklerin eğimi birbirine benzemektedir. Maksimum detonasyon hız ve basıncı, HFK değeri düştükçe artmakta, buna mukabil maksimum detonasyon hız ve basıncına ulaşma zaman ve ateşleme noktasından uzaklığı artmaktadır, Şok dalgalarının etkisiyle alev cephesi önünde yoğunluk, basınç ve sıcaklık artmakta bu ise ulaşılabilecek maksimum detonasyon şiddetini ve hızını artırmaktadır. Her bir HFK değerinde detonasyon hızı belli bir maksimuma çıktığı gözlenmekte fakat bu maksimumda sabit kalmayıp belli bir düşüşten sonra sabit bir değere yaklaşmaktadır. Detonasyon basıncı ise her bir HFK değerinde maksimum detonasyon basıncından sonra sal mimli bir basınç değişimi göstermektedir. Detonasyon basınç deney dataları, bilgisayar tarafından farklı ortalama alma zaman faktörleri (2.5, 5, 10, 15 /ıs) ile analiz edildiğinde ortalama alma zamanı arttıkça basınç değerleri düşmekte fakat garafiklerin şekli birbirine benzemektedir.

Özet (Çeviri)

-vı- SUMMARY In this study Computer Aided Measurement and Analysis (CAMA) software and hardware have been prepared in order to investigate the detonation phenomena of LPG-O? mixtures in a Detonation Tube (DT), Detonation has an important place in certain industrial applications such as hypersonic aircraft, rocket, ceramic coating by means of detonation gun, surface hardening treat ment, welding of thin metal sheets, metal forming etc. Effective parameters, limits of ignition, explosion, detonation and deflagration of reactants under the controlled conditions of combustion are required for safety and optimum efficiency. Detonation is affected by properties of reactants such as fuel-air ratio, structure of molecules, molar weight of fuel, amount and ratio of admixture, metallic additives, size and shape, roughness, kind of material, and coefficient of heat conductivity of DT, electromagnetic field, source of ignition, etc. Considering these parameters, software and hardware have been designed and constructed in order to mea sure and analyses of detonation phenomena. DT used in this study has an inside diameter of 25.4 mm, length of 1500 mm, 14 sensor holes, and 3 gas intake open ings. Quarts crystal pressure transducers with resolution of 3 pis are used. Ionization electrodes and ionization circuit have been used for detonation velocity. Resolution of ioniza tion circuit has been determined as approximately 0.1 pis, To obtain initial condition of the reactant between definite intervals, and for saving and analysis a suitable software prepared. Before using CAMA technique for ex perimental work, an analogue oscilloscope has been used and photographs of the signals have been taken. Classic method has consumed much more time for each experiment such as 1 to-vix- 2 hours and only one photograph has been catched for the nec essary signal. In view of the necessary time and possibility to catch the required signal the classic method is weak. The source of errors was due to man and technical instrumentation for the photographs obtained. Using the software time con sumption for set up of the experiments and evaluation of data has been decreased and the repeatability and accuracy in creased. Errors due to art effect has been eliminated by us ing computer aided automatic data processing. Similar ex perimental works with the different mixture can be succeeded only making some simple changes in the currently designed system.- -...--.. -.---v^'-- ?;.- The most important problem in measuring and carrying of the signals is existence of the external parasites. Espe cially investigation of high speed phenomenon this problem is much more important. It is determined that the easier igni tion process occurred for access air ratio of 1.002. Ignition process has been get harder with the decreasing of access air ratio. So experiments have been set for the value of access air ratio less than 0.563. The signal obtained by ionization method has been reached a maxima beyond a soft transition period. This soft transition time shows the thickness of preheat zone in front of the flame front. The transition time has been investigated by computer. In the detonation pressure measurement shock wave with minor intensity have been reached an instantaneously maxima beyond a transient one before arriving a maximum level. The shock wave with minor intensity characterize the zone af fected by the shock waves in front of the detonation front that is preheated zone. In the rich mixture, further from ig nition point the thickness of the zone decreases but in creases with the access air ratio. The reason for this situa tion is existence of increased velocity of the flame front-viii- with Increasing distance from the ignition point. In Conclu sion velocity of the flame front passes sound velocity in a certain time period and it catches previously travelled Wave. P.esults of the detonation experiments were evaluated by taking the time average value. The pressure values change with the time step, however the characteristics of the curves remain similar to the each other. As the excess air coefficient decrease the detonation velocity and pressure in crease. As the excess air coefficient decrease in the state of reach mixture, the time and the distance to reach maximum detonation velocity increase. The density, pressure and tem perature in front of the flame front increases with the ef fect of the shock wave so the available maximum detonation intensity and velocity increase. For each access air coef ficient the detonation velocity reached a maxima and than drops and after some fluctuation it reach a constant value. On the other hand the detonation pressure shows fluctuation of pressure variation after the maximum detonation pressure for each access air coefficient.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    68880

    Katmanlı kompozit panellerin anlık basınç yüküne dinamik cevabı

    Dynamic response of laminated composite panels subjected to blast loading

    HALİT S. TÜRKMEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU

  2. Tez No

    126874

    Mimarlık mesleği ve İstanbul Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi mezunlarının mesleki kariyeri: Bir alan çalışması

    Career in architecture and professional career of the graduates of Architectural Faculty of İstanbul Technical University: A field study

    EBRU ERGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞULE ÖZÜEKREN

  3. Tez No

    514459

    Bilim kurgu filmlerinde kent ve iç mekan olgusunun zaman içindeki değişimi: Metropolis, 2001: A Space Odyssey, Blade Runner, ve Minority Report örnekleri

    Evolution of city and interior features in science fiction movies: Examples from Metropolis, 2001: A Space Odyssey, Blade Runner and Minority Report

    ENGİN SAKARYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    İç Mimari ve DekorasyonBaşkent Üniversitesi

    İç Mimarlık ve Çevre Tasarımı Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT ŞUMNU

  4. Tez No

    802592

    Otel işletmelerinde farklı müşteri gruplarının önem verdiği güvenlik olaylarının ve önlemlerinin belirlenmesi

    Determination of security incidents and measures among different customer segments in hotel enterprises

    FUAT ÇİFTÇİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    TurizmAnadolu Üniversitesi

    Turizm İşletmeciliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇAĞIL HALE ÖZEL

  5. Tez No

    663244

    Impacts of climate change on tourism sector in Turkey: Challenges and future prospects

    İklim değişikliğinin Türkiye turizm sektörüne etkileri: Gereksinimler ve gelecek öngörüleri

    AYSUN AYGÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TÜZİN BAYCAN

Geri Dön