Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
T.C.
DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
KONVEYÖRLÜ SERAMİK FIRINI TASARIMI
BİTİRME PROJESİ
Hazırlayanlar
2008508114 Deniz ÇOBAN
2008485076 Özgün ÖZKAN
Danışmn
Doç. Dr. Aytunç EREK
[MAYIS, 2012]
İZMİR
TEZ SINAV SONUÇ FORMU
Bu çalışma … / … / …. günü toplanan jürimiz tarafından BİTİRME PROJESİ
olarak kabul edilmiştir.
Yarıyıl içi başarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden ……… ( …………….…. ) dir.
Başkan Üye Üye
Makine Mühendisliği Bölüm Başkanlığına,
………………….. numaralı ………………… jürimiz tarafından … / … / …. günü saat
…… da yapılan sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden ……. almıştır.
Başkan Üye Üye
ONAY
TEŞEKKÜRLER
Projemizde bize verdiği teknik desteklerden dolayı Dokuz Eylül Üniversitesi Makine
Mühendisliği öğretim üyesi danışmanımız Doç. Dr. Aytunç EREK’e teşekkür ederiz.
Seramik fırınları ile ilgili bilgilerini ve kaynaklarını bizimle paylaştığı için Metalurji ve
Malzeme Mühendisliği öğretim üyesi Prof. Dr. Ali Aydın GÖKTAŞ’a teşekkür ederiz
Bize verdikleri manevi desteklerinden dolayı ailemiz ve arkadaşlarımıza teşekkür ederiz.
I
KONVEYÖRLÜ SERAMIK FIRINI TASARIMI
DENİZ ÇOBAN / ÖZGÜN ÖZKAN
DANIŞMAN: Doç. Dr. AYTUNÇ EREK
Seramik üretiminin son aşamalarında fırında pişirme işlemi vardır. Bu pişirme kademeli
olarak 1190oCye kadar ısıtılan seramiğin sert ve deformasyona karsı dayanıklı hale gelmesi ve
belirli mekanik, fiziksel ve kimyasal özellikler kazandırılmasını sağlar.
Seramik üretimi genellikle sürekli bir sistemdir. Buna bağlı olarakta seramik fırınları
konveyörlü olarak tasarlanır.
Konveyörlü seramik fırınlarında, tasarım gerçekleştirilirken seramiğin pişme süresinin ve
fırının sıcaklık kademelerinin konveyör hızı ve fırın uzunluğuna bağlı olarak değişimini
dikkate almak gerekir.
II
İÇİNDEKİLER
ÖZET--------------------------------------------------------------------------------------------I
TABLO LİSTESİ---------------------------------------------------------------------------------------V
ŞEKİL LİSTESİ---------------------------------------------------------------------------------------VI
BÖLÜM BİR: GENEL BİLGİ
1.1 SERAMİK-------------------------------------------------------------------------------------------1
1.1.1 Seramiklerin Sınıflandırılması-----------------------------------------------------------------1
1.1.1.1 Bünye yapısını esas alarak sınıflandırılması------------------------------------------------1
1.1.1.1.1 Boşluklu Seramik Malzeme------------------------------------------------------------------1
1.1.1.1.2 İnce seramikler - Fayanslar ----------------------------------------------------------------1
1.1.1.2Genel Kategorilere göre sınıflandırma-------------------------------------------------------2
1.1.1.2.1 Geleneksel Seramikler-----------------------------------------------------------------------2
1.1.1.2.2Yeni Seramikler-------------------------------------------------------------------------------2
1.1.2 Seramik Malzemenin Üretimi------------------------------------------------------------------3
1.1.2.1 Hamurun hazırlanması----------------------------------------------------------------3
1.1.2.2 Şekillendirme----------------------------------------------------------------------------3
1.1.2.3 Kurutma----------------------------------------------------------------------------------3
1.1.2.4 Pişirme;----------------------------------------------------------------------------------3
1.2. Seramik Fırınları----------------------------------------------------------------------------------4
1.2.1 Periyodik Fırınlar--------------------------------------------------------------------------------4
1.2.1.1 Sahra Fırını-----------------------------------------------------------------------------4
1.2.1.2 Kamara Fırını-----------------------------------------------------------------------------------5
1.2.1.3 Kubbeli Yuvarlak Fırın-------------------------------------------------------------------------5
1.2.1.4 Kassel Fırını-------------------------------------------------------------------------------------5
1.2.1.5 Çan Fırını-------------------------------------------------------------------------------5
1.2.1.6 Elektrikli Kamara Fırını--------------------------------------------------------------5
III
1.2.2 Sürekli Fırınlar---------------------------------------------------------------------------------6
1.2.2.1 Ring Fırını----------------------------------------------------------------------------------------6
1.2.2.2 Zikzak Fırını-------------------------------------------------------------------------------7
1.2.2.3 Tünel Fırını--------------------------------------------------------------------------------7
1.3 KONVEYÖRLER-----------------------------------------------------------------------------8
1.3.1 Konveyör çeşitleri---------------------------------------------------------------------------------8
1.3.1.1 Bantlı Konveyörler------------------------------------------------------------------------------8
1.3.1.2 Rulolu Konveyörler-----------------------------------------------------------------------------9
1.3.1.3 Modüler Bantlı Konveyörler---------------------------------------------------------12
1.3.1.4 Tek Bantlı Konveyörler---------------------------------------------------------------15
1.3.1.5 Zincir Konveyörler--------------------------------------------------------------------15
1.3.2 Konveyörlerin Kullanım Alanları----------------------------------------------------------16
1.3.2.1 Gıda Sanayi-------------------------------------------------------------------------------------16
1.3.2.2 Lojistik Sektörü----------------------------------------------------------------------17
1.3.2.3 Hava Alanları------------------------------------------------------------------------18
1.3.2.4 Diğer Kullanım Alanları-----------------------------------------------------------18
1.4 FIRINDA KULLANILAN YALITIM MALZEMELERİ----------------------------19
1.4.1 Ateş Tuğlası---------------------------------------------------------------------------------------19
1.4.2 Seramik Elyaf Blanket--------------------------------------------------------------------------20
1.4.3 304 Kalite paslanmaz Çelik-------------------------------------------------------------------20
BÖLÜM İKİ: TASARIM
2.1. Isıl Hesaplamalar---------------------------------------------------------------------------------21
2.1.1. Birinci Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları---------------------------------------------24
2.1.2. Birinci Kademe için Gereken Isı Gücü------------------------------------------------------24
IV
2.1.3. İkinci Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları-----------------------------------------------25
2.1.4. İkinci Kademe için Gereken Isı Gücü-------------------------------------------------------25
2.1.5. Üçüncü Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları--------------------------------------------26
2.1.6. Üçüncü Kademe için Gereken Isı Gücü----------------------------------------------------26
2.1.7. Dördüncü Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları-----------------------------------------27
2.1.8.Dördüncü Kademe için Gereken Isı Gücü--------------------------------------------------27
2.1.9. Beşinci Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları---------------------------------------------28
2.1.10. Altıncı Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları--------------------------------------------28
2.1.11. Yedinci Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları-------------------------------------------29
2.1.12. Fan Debisinin Belirlenmesi-----------------------------------------------------------------30
2.2. Tasarım Şekilleri---------------------------------------------------------------------------------31
BÖLÜM ÜÇ: ANALİZ
3.1. Duvarlardaki Sıcaklık Dağılımının Ansys ile Analizi-------------------------------------39
3.1.1. Birinci Kademe için Sıcaklık Dağılımı------------------------------------------------------40
3.1.2. İkinci Kademe için Sıcaklık Dağılımı-------------------------------------------------------54
3.1.3. Üçüncü Kademe için Sıcaklık Dağılımı-----------------------------------------------------55
3.1.4. Dördüncü Kademe için Sıcaklık Dağılımı--------------------------------------------------56
3.1.5. Beşinci Kademe için Sıcaklık Dağılımı--------------------------------------------57
3.1.6. Altıncı Kademe için Sıcaklık Dağılımı---------------------------------------------58
3.1.7. Yedinci Kademe için Sıcaklık Dağılımı--------------------------------------------59
KAYNAKLAR-----------------------------------------------------------------------------VIII
V
TABLO LİSTESİ
Tablo 1.2: Seramik malzemelerle ilgili genel bilgiler----------------------------------------------7
Tablo 1.2: Ateş tuğlarının genel özellikleri---------------------------------------------------------19
Tablo 1.3: Seramik elyaf blanketlerin genel özellikleri-------------------------------------------20
Tablo1.4: 304 Kalite paslanmaz çeliğin bileşenleri-----------------------------------------------20
Tablo 2.1: Gerekli ısı iletim ve taşınım katsayıları------------------------------------------------21
Tablo 3.1: Malzemelerin ısı iletim katsayıları------------------------------------------------------39
Tablo 3.2: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri----------------------------------------------53
Tablo 3.3: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri----------------------------------------------54
Tablo 3.4: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri----------------------------------------------55
Tablo 3.5: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri----------------------------------------------56
Tablo 3.6: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri----------------------------------------------57
Tablo 3.7: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri----------------------------------------------58
Tablo 3.8: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri----------------------------------------------59
VI
ŞEKİL LİSTESİ
Şekil 2.1. Fırın boyutları-------------------------------------------------------------------------------21
Şekil 2.2. Fırın eğrisi ( Zaman – Sıcaklık )---------------------------------------------------------------------22
Şekil 2.3. Fırın Eğrisi ( Fırın boyu – Sıcaklık )----------------------------------------------------------------22
Şekil 2.4. Fırının 0-74 metre arası kademelendirilmesi-------------------------------------------------------23
Şekil 2.5. Fırın duvarları izolasyon malzemeleri ve uzunlukları--------------------------------------------23
Şekil 2.6. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi----------------------------------------------------24
Şekil 2.7. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi----------------------------------------------------25
Şekil 2.8. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi----------------------------------------------------26
Şekil 2.9. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi----------------------------------------------------27
Şekil 2.10. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi---------------------------------------------------28
Şekil 2.11. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi---------------------------------------------------28
Şekil 2.12. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi---------------------------------------------------29
Şekil 2.13. Tahrik sistemi zincir baklası-------------------------------------------------------------33
Şekil 2.14. Tahrik sistemi zinciri ve dişlisinin montaj resmi--------------------------------------34
Şekil 2.15 Tahrik dişilisinin konveyör rulolarına montajı-----------------------------------------35
Şekil 2.16. Fırının kare profillerle desteklenmiş alt yüzeyi ve U profilden imal edilmiş destek
saclarına sahip ayakları-------------------------------------------------------------------------------36
Şekil 2.17. Konveyörlü seramik fırınının montajı---------------------------------------------------37
Şekil 2.18. Konveyörlü seramik fırınımızın montajının tam görüntüsü--------------------------38
VII
Şekil 3.1. Fırın duvarları izolasyon malzemeleri ve uzunlukları---------------------------------39
Şekil 3.25. Fırının birinci kademesi ( T = 410°C) için sıcaklık dağılımı------------------------53
Şekil 3.26.Fırının ikinci kademesi ( T = 780°C) için sıcaklık dağılımı--------------------------54
Şekil 3.27.Fırının üçüncü kademesi ( T = 1130°C) için sıcaklık dağılımı----------------------55
Şekil 3.28.Fırının dördüncü kademesi ( T = 1190°C) için sıcaklık dağılımı-------------------56
Şekil 3.29.Fırının beşinci kademesi ( T = 1125°C) için sıcaklık dağılımı----------------------57
Şekil 3.30.Fırının altıncı kademesi ( T = 600°C) için sıcaklık dağılımı-----------------------58
Şekil 3.31.Fırının yedinci kademesi ( T = 428°C) için sıcaklık dağılımı----------------------59
1
BÖLÜM BİR
GENEL BİLGİ
1.1 SERAMİK
Seramikler bir çeşit inorganik bileşiktir. Bir ya da birden fazla metalin, metal olmayan
elementler ile birleştirilmesi ve sinterlenmesi sonucu oluşurlar.
Seramikler; kil, kaolen ve benzeri gibi kayaların dış etkenler sonucu parçalanması ile
oluşan maddelerin yüksek sıcaklıkta pişirilmesi ile meydana gelirler.
Bu gruba örnek olarak; cam, tuğla, kiremit, taş, beton, aşındırıcı tozlar porselen ve
refrakter malzemeler verilebilir.
Kilin en önemli özelliği uygun üretim sürecinden sonra sertliği arttırılıp deformasyonu
engellenebilir, bu üretim sürecinden sonra bazı özel etkenler dışında dış ortamdan
etkilenmezler. Seramik malzemeye istenilen özellikleri kazandırmak için üretim sırasında kil
hamuruna bazı maddeler katmak, farklı şekillendirme yöntemleri kullanmak ve bu hamuru
uygun bir şekilde pişirmek yeterlidir.
1.1.1 Seramiklerin Sınıflandırılması
1.1.1.1 Bünye yapısını esas alarak sınıflandırılması
1.1.1.1.1 Boşluklu Seramik Malzeme
a) Kaba seramikler
- Pişmiş toprak malzeme
Tuğla ve Kiremit
Taşıyıcı döşeme malzemesi
Değişik kaplama malzemesi
Dekoratif malzeme
Diğer pişmiş toprak malzeme
- Ateşe dayanıklı malzeme (refrakter malzeme)
1.1.1.1.2 İnce seramikler - Fayanslar
Adi fayanslar
Karo ve Sıhhi tesisat fayansları
Kalaylı fayanslar
Mozaik fayanslar
Plaket fayanslar
Bisküvi fayanslar
B)Yarı boşluklu seramikler
Kaplama malzemesi
Sıhhi tesisat malzemesi
C)Boşluksuz seramik malzemeler
a) Greler
Karo ve Mozaik greler
Sıhhi tesisat greler
Kimyasal endüstrisi greler
2
b) Porselenler
Sıhhi tesisat malzemesi
Alçak ve yüksek gerilim izolatörleri
Mutfak eşyası
Mozaik porselenler
Özel porselenler
Bisküvi porselenler
1.1.1.2Genel Kategorilere göre sınıflandırma
1.1.1.2.1 Geleneksel Seramikler
Kil, çimento ve cam gibi silikat sanayi mamulleridir.
1.1.1.2.2Yeni Seramikler
Geleneksel seramiklerin aksine kristaller, sentetik kristaller, forroelektrikler, sermetler,
pür oksitler ve nükleer materyal mamulleri içerir. Yeni seramikler;
Yumuşak Porselen
Sert Porselen
Ateş Kili Mamulleri
Isıya Mukavim Malzemeler
İnşaat Malzemeleri
Beyaz Fayans
Renkli Fayans
Yarı Pişmiş Çini
Yarı pişmiş Porselen
Pişmiş Çini
Kemik Çini
Tek Bileşikli Seramiklerdir
Bizim çalışmamızda renkli fayansları dikkate alacağız.
Renkli Seramikler:
Sırlı veya sırsız, renkli ve gözeneklidirler. Üretimi kilin şekillendirilmesi ve 1190oC de
pişirilmesi üzerinedir.
3
1.1.2 Seramik Malzemenin Üretimi
Seramik üretimi dört ana proseste gerçekleştirilir. Bunlar;
Hamurun hazırlanması
Hamurun şekillendirilmesi
Hamurun kurutulması
Hamurun pişirilmesidir.
1.1.2.1 Hamurun hazırlanması;
Önceliğimiz kilin elde edilmesidir. Bunun için kil yataktan veya ocakta
çıkartılır.
Daha sonrasında kil çürütme havuzlarında dinlendirilir.
Gerekli maddeler kile karıştırılır.
Parçalanıp öğütülme işlemi gerçekleştirilir.
Kilin inceltilme işlemine geçilir.
Gerekli miktarda rutubetlendirilir.
1.1.2.2 Şekillendirme;
Farklı yöntemler uygulanarak kile şekillendirme işlemi uygulanır.
1.1.2.3 Kurutma;
Şekillendirme için gerekli olan kilin içinde bulunan suyun şekillendirme
sonrasında ısı yardımı ile buharlaştırılma prosesidir.
Bu proses sayesinde malzeme pişirilmeye uygun hale getirilir.
1.1.2.4 Pişirme;
Pişirme prosesi sonrası kil sert ve deformasyona karşı dayanıklı bir hal alır.
Belirli mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olur.
4
1.2. Seramik Fırınları
Seramik malzemelerinin üretim aşamalarında bahsettiğimiz pişirme prosesi seramik
fırınlarında gerçekleşmektedir. Seramik fırınları; fırının çalışma prensibi, fırın şekli, ısının
aktarılış şekli ve enerji türüne göre farklı sınıflara ayrılırlar.
Seramik fırınlarını sınıflandırırken çalışma prensibine göre; periyodik çalışanlar ve
sürekli çalışanlar olarak iki ana gruba ayırabiliriz.
1.2.1 Periyodik Fırınlar
Pişirilecek malzeme fırına konulur, pişirme işlemi gerçekleşir, soğutulur ve fırından
çıkartılır. Pişirme işlemi periyodik olarak tekrarlanır.
1.2.1.1 Sahra Fırını
İlkel bir fırın tipidir.
Açık havada çalışabilirler bu sebeple uygun hava şartları gereklidir.
Kil yatakları yakınına kurulurlar.
Tuğla harmanlarında şekillendirilen tuğlaların pişirilmesi işlemini
gerçekleştirirler.
Pişirme süresi yaklaşık 10-20 gündür.
Sıcaklık dağılımı çok kötüdür.
5
1.2.1.2 Kamara Fırını
Başlangıçta ateş alt kısımda yanarken daha sonradan ateş yan kısımlara
alınmıştır.
Tavanları düz yada çatı şeklindedir.
Kömür, gaz ve petrol kullanılabilir
Refrakter malzemelerin pişirilmesinde kullanılırlar.
1.2.1.3 Kubbeli Yuvarlak Fırın
Kamara fırınlarıyla aynı iş için kullanıldıkları gibi ısı bakımından daha
verimlidirler.
1.2.1.4 Kassel Fırını
Uzun fırınlarının gelişmişidir
Ateşleme alından yapılır
1.2.1.5 Çan Fırını
Pişecek malların üstüne istif edildiği sabit platform ve malların üzerine
kapandığı fırına adını da veren çan şeklindeki esas fırından oluşur.
1.2.1.6 Elektrikli Kamara Fırını
Günümüzde hemen her yerde kullanılan klasik fırın türüdür.
Fırındaki sıcaklık üzerinden elektrik akımı geçirilen rezistans teller ile
sağlanır.
6
1.2.2 Sürekli Fırınlar
Pişirme sıcaklığı sürekli sağlanır, fırının belli bir bölgesi sürekli sıcaktır. Fırının
söndürülmesine gerek yoktur ve doldurma boşaltma işlemleri sürekli olarak
gerçekleştirilirler.
1.2.2.1 Ring Fırını
1856 yılında Hofman tarafından ilk kez uygulanmıştır.
Pişecek olan mal dururken ateş bölgesi hareket eder.
Yanma hızı yaklaşık 24m/h dir.
Pişirilen ürünler tuğla gibi kaba seramik ürünlerdir.
7
1.2.2.2 Zikzak Fırını
Ring fırından farkı fırın kanal kesitinin üstten bakışta zikzak şeklinde
yerleşmiş pişme odalarından oluşur.
Ring fırınlara oranla daha az yer kaplarlar
Sıcaklık dağılımı ring fırınlardan daha iyidir.
Tuğla ve kiremitler pişirilirler
1.2.2.3 Tünel Fırını
İlk kez 1840 yılında yapılmış, 1910 yılında esas şeklini almaya başlamıştır.
Diğer sürekli fırınların aksine ateş bölgesi sabit, pişecek mallar ise
hareketlidir
Kanalları düz olarak uzanır
Genellikle uzunlukları 20-200m arasındadır
Tünel fırın arabası yardımı ile malların hareketi sağlanır.
Pişirilen mallar; karolar, elektro porselenler, özel seramik ürünler.
Sıcaklık kayıpları azdır.
Tünel genişliği 3,50m
Yüksekliği ise 2,20m dolayındadır
Tablo 1.2: Seramik malzemelerle ilgili genel bilgiler
8
1.3 KONVEYÖRLER
Yükleri ya da gereçleri yerden ya da havadan taşımaya yarayan kapalı devre sistemlerin
genel adıdır.
1.3.1 Konveyör çeşitleri;
1.3.1.1 Bantlı Konveyörler
Hızlı ve uygun fiyatlı taşıma sağlar. Taşınacak malzemelerin yüzeylerinde düzgünsüzlük
olduğu taktirde bantlı konveyörler kullanılır.
Kaygan, tutucu, yağa dayanıklı, enine T profilli ve fırfırlı gibi çeşitleri mevcuttur.
9
Şekillerine göre çeşitleri;
1.3.1.2 Rulolu Konveyörler
Çeşitli yüklerin taşınmasında konveyör kullanımı idealdir. Fabrika içerisinde parça,
malzeme taşınması biriktirme, depolama ve paketleme için aktarmada kullanılır. 100-
500kg/m ağırlıkları taşıyabilirler.
10
Kullanılan malzeme çeşitleri; normal çelik saç üzeri antipas, paslanmaz çelik.
Rulo ölçüleri; 40-60-76-89-102-108-114-133mm çap.
Rulolu konveyör çeşitleri;
- Düz Tahrikli Rulolu Konveyör
- Dönüşlü Tahrikli Rulolu Konveyör
11
- Düz Avare Rulolu Konveyör
- Dönüşlü Avare Rulolu Konveyör
- Düz Makaralı Konveyör
12
1.3.1.3 Modüler Bantlı Konveyörler
Paketleme alanlarında kullanılırlar. Paslanmaz ve asetal bant çeşitleri vardır.
- Düz Modüler Bantlı Konveyör
13
- Dönüşlü Modüler Bantlı Konveyör
- Eğimli Modüler Hasır Bantlı Konveyör
14
- Düz Modüler Hasır Bantlı Konveyör
- Dönüşlü Modüler Hasır Bantlı Konveyör
- Eğimli Modüler Hsır Bantlı Konveyör
15
1.3.1.4 Tek Bantlı Konveyörler
Paketleme hatlarında kullanılırlar.
1.3.1.5 Zincir Konveyörler
Palet üzerindeki ürünlerin taşınmasında kullanılır. Transfer konveyörü olarak
kullanılırlar. Rulolu konveyörlerin rulo aralarından pistonlar sayesinde yükselirler ve ürünü
kaldırarak diğer konveyöre taşırlar.
16
1.3.2 Konveyörlerin Kullanım Alanları
1.3.2.1 Gıda Sanayi
17
1.3.2.2 Lojistik Sektörü
18
1.3.2.3 Hava Alanları
1.3.2.4 Diğer Kullanım alanları;
Otomotiv Sanayi
Beyaz Eşya Sanayi
İlaç Sanayi
Tekstil Sanayi
Matbaa Sanayi
Metal Sanayi
19
1.4 FIRINDA KULLANILAN YALITIM MALZEMELERİ
Fırınımızda izolasyon malzemesi olarak; en içte ateş tuğlası, daha sonrasında işese
seramik elyaf blanket en dışta ise paslanmaz çelik saç kullanıldı.
1.4.1 Ateş Tuğlası
Fırın izolasyonlarında fırının iç yüzeyinde
kullanılırlar. Çok yüksek sıcaklıklarda ısıdan
etkilenmedikleri gibi bir deformasyona da
uğramazlar. Termal iletkenlikleri düşüktür bunun
yanında ısı depolama kapasiteleri de düşüktür.
İzolasyonda fırınlar için vazgeçilmez olma
sebeplerinden biride hafif olmalarıdır. Fırın ağırlığın
artmasını engeller ve işletme maliyetini azaltırlar.
Ateş tuğlalarının çeşitlerine göre genel özellikleri
şöyledir;
23 26 28 30 32
Kullanım
Sıcaklığı C
123 1430 1510 1620 1730
Yoğunluk
kg/m3
580 800 880 1030 1250
Termal İletkenlik W/mK
200C 1.04
400C 1.25 1.88 1.81 2.72 3.41
600C 1.39 2.09 2.02 2.93 3.48
800C 1.60 2.3 2.16 2.30 3.55
1000C 1.81 2.51 2.37 3.07 3.69
1200C 2.58 2.65 3.35 3.89
Soğuk Baskı
Mukavemeti
Mpa
1.8 2.2 2.5 2.5 2.5
Kırılma
Modülü
1.0 1.5 1.6 1.7 2.1
Genleşme %
(1100C)
0.48 0.48 0.49 0.50 0.55
Al2O3 % 50 56 67 73 77
Fe2O3 % 0.9 0.80 0.6 0.5 0.4
CaO % 0.29 0.29 0.24 0.22 0.20
SiO2 % 45 42 29 24 21
Tablo 1.2: Ateş tuğlarının genel özellikleri
20
1.4.2 Seramik Elyaf Blanket
Endüstriyel alanlarda yüksek sıcaklarda
kullanılan bir yalıtım malzemesidir. Direk ateşle
temas etmemesi gerektiği için fırının iç yüzüne
direk kaplanamaz. Nemli, buharlı, yağlı ve asitli
ortamlarda rahatlıkla kullanılabilirler. İnorganik
olarak üretilen ürünlerdir. İnsan sağlığına
zararları yoktur.
Termal soka karşı dirençli, çok iyi derecede
ısı yalıtımı bulunan yalıtım malzemeleridir. Isı
depolama kapasiteleri düşüktür. Isı yalıtımı dışında ses yalıtımında da iyidirler.
Endüstriyel fırınlardan demir çelik endüstrisine kadar birçok kullanım alanları vardır.
Seramik elyaf blanketlerin teknik özellikleri şöyledir;
Sınıflandırma Sıcaklıgı 1260 °C
1430 °C
Yoğunluk ( kg/ m³)) 96/128 96/128
Isısal Küçülme % 1,5 1,6
Termal İletkenlik W/m°K - 600 °C/800°C/1000 °C
0,22 0,11/0,15/0,22
Kimyasal Kompozisyonu - Al2O3 %/SiO2 %/Zr O2 %
48 / 51 35 / 44 / 12-15
Tablo 1.3: Seramik elyaf blanketlerin genel özellikleri
1.4.3 304 Kalite paslanmaz Çelik
En çok kullanılan paslanmaz çeliklerden
biridir. Bir çok endüstriyel uygulamada
kullanılırlar. Çatal-bıçak, düdüklü tencere,
lavabolara kadar birçok yerde 304 kalite
paslanmaz çelik kullanılır. 304 kalite
paslanmaz çeliklerin bileşenleri Tablo-4 de
görülmektedir.
Standart Adı Kalite %C %Cr %Ni %Mn %P %Si %S
ASTM 304 304 0,08 18,00-20,00 8,00-10,50 0,045 1,00 2,00 0,03
ASTM 304L 304L 0,03 18,00-20,00 8,00-12,00 0,045 1,00 2,00 0,03
ASTM 304H 304H 0,04-0,10 18,00-20,00 8,00-12,00 0,045 1,00 2,00 0,03
Tablo1.4: 304 Kalite paslanmaz çeliğin bileşenleri
21
İKİNCİ KISIM
TASARIM
2.1. Isıl Hesaplamalar
Isı kaybının hesaplanabilmesi için gereken fiziksel parametreler tablo 2.1’ de verilmiştir.
Tablo 2.1: Gerekli ısı iletim ve taşınım katsayıları
Sıcaklık(°C) Isı iletim katsayısı(W/mK) Isı taşınım
katsayısı(W/m2K)
Sac Seramik fib. blanket Tuğla Hava
400 16,2 0,22 1,25 25
600 16,2 0,22 1,34 25
800 16,2 0,22 1,6 25
1000 16,2 0,22 1,85 25
1200 16,2 0,22 2,58 25
Isı transferinin gerçekleştiği kesit alanının hesaplanabilmesi için aşağıda fırın boyutları
verilmiştir.
Şekil 2.1. Fırın boyutları
Her kademe farklı uzunlukta olduğu için farklı alanlar mevcuttur. Bu alanlar kademe
hesaplarında ayrı ayrı gösterilecektir.
3 m
3 ,408m
1m 1,408m
22
Şekil 2.2. Fırın eğrisi ( Zaman – Sıcaklık )
Yukarıda, fırına giren seramiğin zamanla sıcaklığında meydana gelen değişiklik
görülmektedir.
Şekil 2.3. Fırın Eğrisi ( Fırın boyu – Sıcaklık )
Fırın kademelendirilmesi yukarıdaki tablolara göre yapılmıştır.Basit olarak gösterecek
olursak ;
0,00; 50
3,78; 410
13,51; 780
17,30; 1130
19,46; 1190 21,08; 1190
23,78; 1125
27,57; 600
34,59; 428
40,00; 150
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00
Zaman - Sıcaklık
0; 50
7; 410
25; 780
32; 1130
36; 1190 39; 1190
44; 1125
51; 600
64; 428
74; 150
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Fırın Boyu - Sıcaklık
23
0 7 25 32 44 51 61 74
Şekil 2.4. Fırının 0-74 metre arası kademelendirilmesi
Duvar boyunca olan ısı kaybını bulabilmemiz için gereken formüller ;
ISI İLETİMİ;
: ısı akısı
= . A : ısı kaybı
ISI TAŞINIMI; : ısı akısı
ı
m : Kütle k : Isı iletim katsayısı
c : Özgül Isı h : Isı taşınım katsayısı
: Sıcaklık Değişimi A : Isı transferinin gerçekleştiği kesit alanı
Direnç gösterimlerine yardımcı olması amacıyla fırın duvarları izolasyon malzemeleri ve
uzunlukları ;
Şekil 2.5. Fırın duvarları izolasyon malzemeleri ve uzunlukları
0.4 cm 13 cm 7 cm
SAC SERAMİK ELYAF BLANKET TUĞLA
1.kademe 2.kademe 3.kademe 4.kademe 5.kademe 6.kademe 7.kademe
24
2.1.1. Birinci Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları
Birinci kademe fırının ilk 7 metrelik kısmıdır ve iç kısmın maksimum sıcaklığı,
Tmax=410°C’dir.
Yan duvarlar için kesit alanı ; A1 = 7 x 1 = 7 m2
Üst ve alt duvarlar için kesit alanı ; A2 = 7 x 3 = 21 m2
hiç ktuğla kser. ksac hdış
Şekil 2.6. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi
Yan yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Bir yan yüzeyden olan ısı kaybı
Alt ve üst yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Üst yüzeyden olan ısı kaybı
2.1.2. Birinci Kademe için Gereken Isı Gücü
Birinci kademede fan olmadığı için kabul ettik. İkinci, üçüncü ve dördüncü
kademelerde de fan olmadığı için kabul edilir.
22 adet R2011 tipi rezistans (3,6 kW) seçilmişti.
Tiç=410°C Tdış=25°C
25
2.1.3. İkinci Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları
İkinci kademe fırının 7-25 metre arasındaki kısmıdır ve iç kısmın maksimum sıcaklığı,
Tmax=780°C’dir.
Yan duvarlar için kesit alanı ; A1 = 18 x 1 = 18 m2
Üst ve alt duvarlar için kesit alanı ; A2 = 18 x 3 = 54 m2
hiç ktuğla kser. ksac hdış
Şekil 2.7. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi
Yan yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Bir yan yüzeyden olan ısı kaybı
Alt ve üst yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Üst yüzeyden olan ısı kaybı
2.1.4. İkinci Kademe için Gereken Isı Gücü
56 adet R2011 tipi rezistans seçilmişti.
Tiç=780°C Tdış=25°C
26
2.1.5. Üçüncü Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları
Üçüncü kademe fırının 25-32 metre arasındaki kısmıdır ve iç kısmın maksimum sıcaklığı,
Tmax=1130°C’dir.
Yan duvarlar için kesit alanı ; A1 = 7 x 1 = 7 m2
Üst ve alt duvarlar için kesit alanı ; A2 = 7 x 3 = 21 m2
hiç ktuğla kser. ksac hdış
Şekil 2.8. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi
Yan yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Bir yan yüzeyden olan ısı kaybı
Alt ve üst yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Üst yüzeyden olan ısı kaybı
2.1.6. Üçüncü Kademe için Gereken Isı Gücü
36 adet R2011 Tipi rezistans seçilmiştir.
Tiç=1130°C Tdış=25°C
27
2.1.7. Dördüncü Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları
Dördüncü kademe fırının 32-44 metre arasındaki kısmıdır ve iç kısmın maksimum
sıcaklığı, Tmax=1190°C’dir.
Yan duvarlar için kesit alanı ; A1 = 12 x 1 = 12 m2
Üst ve alt duvarlar için kesit alanı ; A2 = 12 x 3 = 36 m2
hiç ktuğla kser. ksac hdış
Şekil 2.9. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi
Yan yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Bir yan yüzeyden olan ısı kaybı
Alt ve üst yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Üst yüzeyden olan ısı kaybı
2.1.8.Dördüncü Kademe için Gereken Isı Gücü
48 adet R2011 tipi rezistans seçilmiştir.
Tiç=1190°C Tdış=25°C
28
2.1.9. Beşinci Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları
Beşinci kademe fırının 44-51 metre arasındaki kısmıdır ve iç kısmın minimum sıcaklığı,
Tmin=600°C’dir.
Yan duvarlar için kesit alanı ; A1 = 7 x 1 = 7 m2
Üst ve alt duvarlar için kesit alanı ; A2 = 7 x 3 = 21 m2
hiç ktuğla kser. ksac hdış
Şekil 2.10. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi
Yan yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Bir yan yüzeyden olan ısı kaybı
Alt ve üst yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Üst yüzeyden olan ısı kaybı
2.1.10. Altıncı Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları
Beşinci kademe fırının 51-61 metre arasındaki kısmıdır ve iç kısmın minimum sıcaklığı,
Tmin=428°C’dir.
Yan duvarlar için kesit alanı ; A1 = 10 x 1 = 10 m2
Üst ve alt duvarlar için kesit alanı ; A2 = 10 x 3 = 30 m2
hiç ktuğla kser. ksac hdış
Şekil 2.11. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi
Tiç=600°C Tdış=25°C
Tiç=428°C Tdış=25°C
29
Yan yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Bir yan yüzeyden olan ısı kaybı
Alt ve üst yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Üst yüzeyden olan ısı kaybı
2.1.11. Yedinci Kademe için Isı Kayıp Hesaplamaları
Yedinci kademe fırının 61-74 metre arasındaki kısmıdır ve iç kısmın minimum sıcaklığı,
Tmax=150°C’dir.
Yan duvarlar için kesit alanı ; A1 = 13 x 1 = 13 m2
Üst ve alt duvarlar için kesit alanı ; A2 = 13 x 3 = 39 m2
hiç ktuğla kser. ksac hdış
Şekil 2.12. İzolasyon kısımlarının direnç olarak gösterimi
Yan yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Bir yan yüzeyden olan ısı kaybı
Alt ve üst yüzeylerden olan ısı kaybını bulmak için ;
Üst yüzeyden olan ısı kaybı
Tiç=150°C Tdış=25°C
30
2.1.12. Fan Debisinin Belirlenmesi
Beşinci kademeden başlayarak seramiğin 150°C’ ye kadar soğumasında fan büyük rol
oynamaktadır. Kullandığımız fanın debisini hesaplamak istersek malzemenin kaybettiği
enerji, kayıp edilen enerji ve fandan dolayı oluşan enerjinin toplamına eşit olacaktır. Yani ;
31
2.2. Tasarım Şekillerinin Açıklanması
ŞEKİL-1
Şekil-1 de gördüğümüz konveyör sisteminin tahrikini sağlayan zincir sisteminin bir
bakla grubudur. Bu sistemde iki adet dış, iki adette iç bakla bulunmaktadır. İç baklalar
birbirlerine aralarından geçen rulo ile bağlanırken, dış baklalar bu sisteme pim yardımı
ile bağlanmaktadır.
ŞEKİL-2
Bakla gruplarının birbirlerine bağlanması ile oluşan tahrik zincirimiz, dişli
zincirlerine şekilde monte edilmiştir. Zincir dişlisi ve zincirin birbirlerine uygun
üretilmiş olması bu sistem için çok önemlidir. Bu sistemi oluştururken rulo çapımız olan
60mm yi zincir dişlisinin dış çapı olarak kabul ettik ve 12 dişten oluşan bir zincir dişlisi
tasarımı gerçekleştirdik. Montaj sırasında en önemli ayrıntı ise iki zincir dişlisinin
merkezleri arası mesafenin, iki rulonun merkezleri arası mesafe olan 75mm olarak
alınması gerektiğiydi.
ŞEKİL-3
Şeklimizde zincir dişlilerinin ve zincirlerin konveyör rulolarına montaj şeklini
görüyoruz. Sistemin çalışma prensibi; motorun bir mile verdiği tahrikin diğer millere
kayıpsız olarak aktarılmasıdır. Tüm ruloların aynı devir sayısında ve aynı yöne dönmesi
gerekmektedir. Bunun için ikişerli olarak yapılan gruplandırmalarda sisten ilk rulodan
aldığı tahriki ikinci mile bir zincir-zincir dişlisi sistemi yardımı ile iletir. Aynı anda
ikinci rulomuzda bu tahriki üçüncü mile ayrı bir zincir-zincir dişlisi sistemi ile
iletmektedir. Sistem bu şekilde tahrik edilir.
Bu sistemdeki ruloların çizgisel hızı konveyör sistemimizin hızın eşittir. Fırın
uzunluğumuz 74m, fırın giriş çıkış sürelerin arası fark 40dk dır. Buradan konveyör hızı
V=74/40=1,85m/d olarak hesaplanır.
Ruloların devir sayısını hesaplamak içinse çapları 60mm(0,06m) olan çizgisel hızları
da 1,85m/d. Buradan n=1,85/0,06=30,833 d/d olarak hesaplanır.
Redüktörlü motorun çıkış devride 30,833 d/d olarak hesaplanmış olur.
32
ŞEKİL-4
Şekilde fırını ve konveyör sistemini taşıyan alt yüzeyi görüyoruz. U profilden yapılmış
1000mm yüksekliğinde u profil ayakları şekilde görebiliyoruz. Bu ayakların arasına saç
parçalar atarak ayakların deforme olmasını ve birbirlerinden ayrılmalarını önledik.
Tablasını kalın, ağır döküm bir parça yapmaktansa daha ince döküm bir parça kullanarak
kutu profilleri enine boyuna ve çapraz olarak kaynakla birleştirdik. Bu sayede hem
maliyeti hem de sistemin ağırlığını azaltmış olduk.
ŞEKİL-5
Şekilde fırınımızın montajlı halini görüyoruz. Konveyörlü fırınları üretirken, üretim
kolaylığı, kullanılacağı yere taşınması da dikkate alınıyor. Zaten profillerin ve sacların
maksimum uzunluğunun altı metre olduğunu da dikkate alınca fırının uzun tek bir parça
halinde üretilmesi mümkün değildir. Bu sebeple şekilde de görebileceğimiz gibi baş
kısımlarında daha kısa olmak koşulu ile altışar metre uzunluğunda üreterek kullanılacağı
yerde montajının gerçekleşmesini daha uygun bulduk.
ŞEKİL-6
Şeklimizde sistemin montajlı tam halini görüyoruz. Fırın uzunluğunu 74 metre olduğu
sistemin konveyör uzunluğunu 94 metre olarak aldık. Fırın girişinden önce 10 metre,
fırın çıkışından sonra 10 metrelik açık alan bulunuyor. Açık alanları uzun tutmamızın bir
sebebi de seramik üretiminin sürekli bir sistem oluşu, fırına girişinden önce ve fırından
çıkışından sonra diğer konveyör sistemleriyle farklı birimlerle bağlantılı olduğu için bu
onar metrelik açık alanların uygun olduğunu düşündük.
3333
Şekil 2.13: Tahrik Sistemi Zincir Baklası
33
3434
Şekil 2.14: Tahrik Sistemi Zinciri ve Zincir Dişlisinin Montaj Resmi
34
Şekil 2.15. Tahrik Dişlilerinin Konveyör Rulolarına Montajı
35
Şekil 2.16. Fırının Kare Profillerle Desteklenmiş
Alt Yüzeyi ve U Profillerden İmal Edilmiş
Destek Saclarına Sahip Ayaklar
36
Şekil 2.17. Konveyörlü Seramik
Fırınımızın Montajı
37
Şekil 2.18 Konveyörlü Seramik
Fırınımızın Montajının Tam Görüntüsü
38
39
BÖLÜM ÜÇ
ANALİZ
3.1. Duvarlardaki Sıcaklık Dağılımının Ansys ile Analizi
Analize başlamadan önce bilmemiz gereken fiziksel parametreler Tablo 3.1’de, duvar
izolasyon katmanları Şekil 3.1’ de verilmiştir.
Tablo 3.1: Malzemelerin ısı iletim katsayıları.
Sıcaklık (°C) Isı İletim Katsayısı (W/mK)
Sac Ser. Elyaf Blanket Tuğla
400 16,2 0,22 1,25
600 16,2 0,22 1,34
800 16,2 0,22 1,60
1000 16,2 0,22 1,85
1200 16,2 0,22 2,58
Şekil 3.1. Fırın duvarları izolasyon malzemeleri ve uzunlukları
Burada duvarın solundan ve sağından akan havanında ısı transferine etkisi olduğunu
düşünürek, ısı transferine etki eden toplam 5 tane eleman olduğunu görmekteyiz.
0.4 cm 13 cm 7 cm
SAC SERAMİK ELYAF BLANKET TUĞLA
40
3.1.1. Birinci Kademe için Sıcaklık Dağılımı
Öncelikle eleman tanımlaması yapmamız gerekmektedir.
Main Menu : Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete…
Şekil 3.2.Eleman tipi seçimi
İletimin gerçekleşeceği kısımlar için “2D conduction 32” seçilir.
Şekil 3.3. İletim gerçekleşecek kısımlar için eleman tipi
41
Taşınımın gerçekleşeceği kısımlar içinse “convection 34” seçilir.
Şekil 3.4. Taşınım gerçekleşecek kısımlar için eleman tipi
Hangi çeşit elemanlar kullanacağımız belirlendi. Artık bu pencereden çıkabiliriz.
Şekil 3.5. Belirlenmiş eleman tipleri
42
Sırada analiz sırasında kullanacağımız sabit değerlerin girilmesi var.
Main Menu : Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete…
Şekil 3.6. Analiz sabitinin girilmesi
Bu analizlerde sabit değer olarak ısı transferinin gerçekleştiği kesit alanı değeri 1 m2
alınır. Bunun amacı sıcaklığın birim alandaki değerini bulmaktır.
Şekil 3.7. Isı transferinin gerçekleştiği kesit alanı
43
Sabit değerler girildikten sonra analiz sırasında kullanılacak elemana gerekli fiziksel
parametreler atanmalıdır.
Main Menu : Preprocessor Material Props. Material Models…
Şekil 3.8. Birinci model ısı transferinin gerçekleşme şekli
“Model Number 1” dış ortam ile fırının dış yüzeyi arasındaki havayı temsil etmektedir ve
ısı taşınım katsayısı h = 25 W/m2K ‘ dir.
Şekil 3.9.Birinci model için hava taşınım katsayısı
44
İkinci elemanın fiziksel özelliklerinin tanımlanması için yeni bir model açılır. Burada
dikkat edilmesi gereken ikinci elemanın 0,4 cm’ lik sac olduğu ve üzerinde ısı taşınımı
yerine ısı iletimi gerçekleşeceğidir. Ayrıca her yerinde aynı özelliği gösterdiği için izotropik
bir malzemedir.
Şekil 3.10. İkinci model için ısı transferinin gerçekleşme şekli
“Model Number 2” ; 0,4 cm’ lik sacı temsil etmektedir ve ısı iletim katsayısı k =
16,2 W/mK’ dir.
Şekil 3.11. İkinci model için ısı iletim katsayısı
45
Üçüncü elemanın fiziksel özelliklerinin tanımlanması için yeni bir model açılır.
Şekil 3.12. Üçüncü model için ısı transferinin gerçekleşme şekli
“Model Number 3” ; 13cm’lik seramik fiber blanketi temsil etmektedir ve ısı iletim
katsayısı k = 0,22 W/mK’ dir.
Şekil 3.13. Üçüncü model için ısı iletim katsayısı
46
Dördüncü elemanın fiziksel özelliklerinin tanımlanması için yeni bir model açılır.
Şekil 3.14.Dördüncü model için ısı transferinin gerçekleşme şekli
“Model Number 4” ; 7 cm’lik 23 kalite tuğlayı temsil etmektedir ve ısı iletim katsayısı T
= 410°C için k = 1,25 W/mK’ dir.
Şekil 3.15.Dördüncü model için ısı iletim katsayısı
47
Beşinci elemanın fiziksel özelliklerinin tanımlanması için yeni bir model açılır. Burada
dikkat edilmesi gereken beşinci elemanın fırının içersindeki hava olduğu ve üzerinde ısı
transferi yerine ısı taşınımı gerçekleşeceğidir.
Şekil 3.16. Beşinci model için ısı transferinin gerçekleşme şekli
“Model Number 5” fırının içerisindeki havayı temsil etmektedir ve ısı taşınım katsayısı h
= 25 W/m2K ‘ dir.
Şekil 3.17. Beşinci model için hava taşınım katsayısı
48
Elemanların tanımlanmasının ardından modelleme işlemine geçilmektedir. Fakat daha
öncesinde modelleme yapacağımız çalışma alanının oluşturulması gerekmektedir. Bunun
için ;
Utility Menu : WorkPlane WP Settings…
Gerekli değerler girilip çalışma alanımız oluşturulduktan sonra modelleme işlemine
başlayabiliriz. Bu işlem için yukarda tanımladığımız elemanların başlangıç ve bitiş
noktalarını çalışma alanı üzerinde “Node” larla belirlememiz gerekmektedir. Bunun için ;
Main Menu : Preprocessor Modeling Create Nodes On Working Plane…
Bu Node ‘ lar arasında elemanlarımızı oluşturabilmemiz için hangi elemanın hangi
eleman tipinde hangi modele ait olduğunu belirtmemiz gerekmektedir. Bunun için ;
Main Menu : Preprocessor Modeling Create Elements Elem Attributes…
Şekil 3.18. Birinci modelin eleman tipinin belirlenmesi
Yukarıdaki atamaları yaptıktan sonra artık birinci elemanı modelleyebiliriz. Bunun için ;
49
Main Menu : Preprocessor Modeling Create Elements Auto Numbered
Thru Nodes
Artık daha önceden oluşturduğumuz node’ lardan birincisi ve ikincisi arasında 1. Elemanı
oluşturabiliriz. 1. Eleman oluşturulduktan sonra 2. Eleman için atamalar yapılır.
Şekil 3.19. İkinci modelin eleman tipinin belirlenmesi
İkinci elemanın atamaları yapıldıktan sonra modelleme için ;
Main Menu : Preprocessor Modeling Create Elements Auto Numbered
Thru Nodes
Daha önceden oluşturduğumuz ikinci ve üçüncü node arasında ikinci elemanı
oluşturabiliriz.
50
İkinci elemanı oluşturduktan sonra Elem Attributes’ten 3. Elemanın atamalarını yapmaya
başlarız.
Şekil 3.20. Üçüncü modelin eleman tipinin belirlenmesi
Üçüncü elemanın atamaları yapıldıktan sonra modelleme için ;
Main Menu : Preprocessor Modeling Create Elements Auto Numbered
Thru Nodes
Daha önceden oluşturduğumuz üçüncü ve dördüncü node arasında üçüncü elemanı
oluşturabiliriz. Üçüncü elemanı oluşturduktan sonra Elem Attributes’ten 4. Elemanın
atamalarını yapmaya başlarız.
51
Şekil 3.21. Dördüncü modelin eleman tipinin belirlenmesi
Dördüncü elemanın atamaları yapıldıktan sonra modelleme için ;
Main Menu : Preprocessor Modeling Create Elements Auto Numbered
Thru Nodes
Daha önceden oluşturduğumuz dördüncü ve beşinci node arasında dördüncü elemanı
oluşturabiliriz.
Dördüncü elemanı oluşturduktan sonra Elem Attributes’ten 5. Elemanın atamalarını
yapmaya başlarız.
Burada 5. Elemanın fırının içerisindeki hava olduğunu unutmamak gerekir.
Şekil 3.22. Beşinci modelin eleman tipinin belirlenmesi
Daha önceden oluşturduğumuz beşinci ve altıncı node arasında beşinci elemanı
oluşturabiliriz.
Böylece bütün elemanlarımızı modellemiş olduk. Bundan sonra analizin çözüm kısmına
geçilmektedir.
52
Analizin çözüm kısmında öncelikle ısı transferinin gerçekleşeceği fırının iç kısmının ve
dış ortamın sıcaklığını sabit bir yük olarak 1. ve 6. Node’a atamamız gerekmektedir.
Main Menu : SolutionDefine LoadsApplyThermalTemperatureOn Nodes
Birinci Node’a atanan sıcaklık değeri yani dış ortamın sıcaklığı T = 25°C ;
Şekil 3.23. Sabit sıcaklık değerlerinin girilmesi
Altıncı Node’a atanan sıcaklık değeri yani fırının iç kısmının sıcaklığı T = 410°C;
Şekil 3.24. Sabit sıcaklık değerlerinin girilmesi
53
Artık analizi çözdürebiliriz ;
Main Menu : Solution Solve Current LS…
Analiz sonucu olarak hem düğüm noktalarındaki sıcaklıkları hemde duvar boyunca
meydana gelen sıcaklık değişimlerini görebiliriz.
Şekil 3.25. Fırının birinci kademesi ( T = 410°C) için sıcaklık dağılımı
Tablo 3.2: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri
,
Değerlerden görüldüğü gibi ısının fırının dışına çıkmamasını sağlayan kısım 3. ve 4.
düğüm arası yani seramik fiber blanketin olduğu kısımdır.
Node Sıcaklık(°C)
1 25
2 25,238
3 25,384
4 376,49
5 409,76
6 410
54
3.1.2. İkinci Kademe için Sıcaklık Dağılımı
Şekil 3.26.Fırının ikinci kademesi ( T = 780°C) için sıcaklık dağılımı
Tablo 3.3: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri
Node Sıcaklık(°C)
1 25
2 25.475
3 25,768
4 727,56
5 779.52
6 780
55
3.1.3. Üçüncü Kademe için Sıcaklık Dağılımı
Şekil 3.27.Fırının üçüncü kademesi ( T = 1130°C) için sıcaklık dağılımı
Tablo 3.4: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri
Node Sıcaklık(°C)
1 25
2 25.714
3 26.155
4 1080,9
5 1129.3
6 1130
56
3.1.4. Dördüncü Kademe için Sıcaklık Dağılımı
Şekil 3.28.Fırının dördüncü kademesi ( T = 1190°C) için sıcaklık dağılımı
Tablo 3.5: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri
Node Sıcaklık(°C)
1 25
2 25.753
3 26.217
4 1138,2
5 1189.2
6 1190
57
3.1.5. Beşinci Kademe için Sıcaklık Dağılımı
Şekil 3.29.Fırının beşinci kademesi ( T = 1125°C) için sıcaklık dağılımı
Tablo 3.6: Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri
Node Sıcaklık(°C)
1 25
2 25.679
3 26.098
4 1029.3
5 1124,3
6 1125
58
3.1.6. Altıncı Kademe için Sıcaklık Dağılımı
Şekil 3.30.Fırının altıncı kademesi ( T = 600°C) için sıcaklık dağılımı
Tablo 3.7. Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri
Node Sıcaklık(°C)
1 25
2 25.355
3 25.574
4 549,95
5 599.65
6 600
59
3.1.7. Yedinci Kademe için Sıcaklık Dağılımı
Şekil 3.31.Fırının yedinci kademesi ( T = 428°C) için sıcaklık dağılımı
Tablo 3.8. Düğüm noktalarındaki sıcaklık değerleri
Node Sıcaklık(°C)
1 25
2 25.355
3 25.574
4 549,95
5 599.65
6 600
KAYNAKLAR
Isı ve Kütle Geçişinin Temelleri, Frank P. Incropera & David P. Dewitt
Net Konveyör ve Otomasyon ve Makine sanayi. Web sayfası, www.konveyor.net 2012
Altıngöz Ateş Tuğla Reflakter San. Ve Tic. LTD. ŞTİ. Web sayfası, www.altıngöz.com 2012
Asya Endüstriyel Ürünler Dış Ticaret. Web sayfası,
http://www.asyaendustriyel.com/tr/index.php?p=productdetail&cid=3&id=3 2012
Ateş Tuğla Reflakter. Web sayfası,
http://www.atestugla.com.tr/?gclid=CJDGs_HL9a8CFUVc3wodhD5wTw 2012
Kil & Taş Reflakter Malzeme San. Ve Tic. Ltd. Şti. Web sayfası,
http://www.kiltas.com/prddetail.php?urun_id=9 2012
Akm Metalurji Sanayi Temsilcilik & Dış Tic. Ltd. Şti. Web sayfası, http://www.akm.com.tr
2012
http://www.belgeler.com/blg/c7j/seramik-firinlar