T.C.DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ HAVA KANALITASARIMI

BİTİRME PROJESİ

HALİL KUTLU

Projeyi Yöneten

Yard. Doç. Dr. Dilek KUMLUTAŞ

Haziran, 2007

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

TEŞEKKÜR

Araştırma projesinde olduğu gibi bitirme projesinde de sorularımın ve

sorunlarımın çözümlenmesinde bana değerli vaktini ayıran, en önemlisi öğrencisine

çok yakın bir arkadaş gibi davranan Yard. Doç. Dr. Dilek Kumlutaş`a sonsuz

şükranlarımı sunarım.

Beni ben yapan, desteklerini benden hiçbir zaman esirgemeyen, her türlü şartta

yanımda olan, bu yaşa kadar getiren, kıymetlilerim; anneme, babama hayattaki en

önemli varlığım kardeşim Tuğba Nur Kutlu’ya teşekkür ederim.

Bu projenin her adımında teknik bilgisi ve fikirleri ile yolumu aydınlatan Makine

Mühendisi Birol İnan`a ve Ali Çetinkaya ‘ya da ayrıca teşekkür ederim.

Ayrıca VB6.0 programı hakkındaki sorularıma cevap veren Yard. Doç. Dr. Serhan

Küçüka’ya ve çok yakın arkadaşım Serhat Tural’a da teşekkür ederim

Halil KUTLU

ÖZET

Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme uygulamalarında sıcak veya soğuk

havanın ilgili yerlere ulaştırılması hava kanalları yardımıyla olur. Hava kanalı sistem

tasarımı; kanal için yeterli hacmin elde edilebilirliği, ortamdaki hava yalıtımı, gürültü

seviyesi, kanallardaki hava kaçağı, kanallardaki ısı kazançları ve kayıpları,

dengeleme, yangın ve duman kontrolü, sistemin ilk yatırım maliyeti, sistemin

işletime maliyeti göz önüne alınarak yapılır. Bu projede hava kanallarının tasarımını

gerçekleştirmek için VB 6.0 programı yardımıyla bir programı oluşturulmuştur

Çalışmanın ilk bölümünde hava kanalı ve hava kanalı tasarımı hakkındaki

genel bilgilere yer verilmiştir.

İkinci bölümde hava kanalı tasarımı konusu daha ayrıntılı ele alınmış, tasarım

şekli ve yöntemleri anlatılmıştır.

Üçüncü bölümde bilgisayar destekli hava kanalı tasarımı anlatılmış, yapılan

program açkılanmıştır.

Son bölümde basınç kaybı hesabı hem programla hem de özgül sürtünme

direnci ve dairesel eşdeğer çaptan dikdörtgen kanal boyutlarına geçiş tablosu

kullanılarak karşılaştırılmıştır.

İÇİNDEKİLER

İçindekiler V

Tablo Listesi VIII

Şekil Listesi IX

Bölüm Bir

GİRİŞ

Sayfa

1. Hava Kanalı ve Hava Kanalı Tasarımı Hakkında Genel Bilgiler 1

Bölüm İki

HAVA KANALI SİSTEMİ TASARIMI

2. Hava Kanalı Sistemi Tasarımı 3

2.1. Kavramlar 3

2.1.1. Bernoulli Denklemi 3

2.1.2. Yük ve Basınç 5

2.1.2.1. Statik Basınç ve Dinamik Basınç 5

2.1.2.2. Toplam Basınç 7

2.1.3. Sistem Analizi 8

2.1.4. Sistemdeki Basınç Değişimleri 9

2.1.5. Akışkan Direnci 11

2.1.5.1.Sürtünme Kayıpları 11

2.1.5.1.1. Darcy ve Colebrook Denklemleri 11

2.1.5.1.2. Pürüzlülük Faktörü 14

2.1.5.1.3. Sürtünme Diyagramı 17

2.1.5.1.4. Dairesel Olmayan Kanallar 19

2.1.5.1.4.1.Dikdörtgen Kanallar 19

2.1.5.1.4.2.Yassı Oval Kanallar 21

2.1.5.2.Dinamik Kayıplar 22

2.1.5.2.1. Yerel Kayıp Katsayıları 22

2.1.6. Kanal Kısım Kayıpları 24

2.1.7. Fan – Sistem Bağlantısı 24

2.1.7.1.Sistem Karakteristik Eğrileri 25

2.1.7.2.Fan Performans Eğrileri 26

2.1.7.3.Sistem Performans Eğrileri 27

2.1.7.4. Test Ayarlama ve Dengelemede Göz Önüne

Alınan Hususlar30

2.2. Kanal Tasarımında Göz Önüne Alınması Gereken Hususlar 31

2.2.1. Ortam Basıncı Bağlantıları 31

2.2.2. Yangın ve Duman Kontrolü 32

2.2.2.1.Yangın ve Duman Emniyeti Hakkındaki Standartlar 33

2.2.2.2.Yangın ve Duman Damperleri 33

2.2.2.2.1. Yangın Damperleri 34

2.2.2.2.2. Duman Damperleri 34

2.2.3. Kanal Yalıtımı 35

2.2.4. Kanal Sistemindeki Hava Kaçağı 37

2.2.5. Sistem ve Kanal Gürültüsü 41

2.3. Kanal Tasarım Yöntemleri 42

2.3.1. Eşit sürtünme direnci yöntemi 43

2.3.2. Statik geri kazanım yöntemi 43

2.3.3. Uzatılmış plenumlar yöntemi 43

2.3.4. T-Yöntemi Optimizasyon 44

2.3.5. Hız yöntemi 44

2.3.6. Sabit hız yöntemi 44

2.3.7. Toplam basınç yöntemi 45

Bölüm Üç

BİLGİSAYAR DESTEKLİ HAVA KANALI TASARIMI

3. Bilgisayar Destekli Hava Kanalı Tasarımı 46

3.1. Bilgisayar Destekli Tasarımı 46

3.1.1. Microsoft Visual Basic 47

3.1.1.1. Visual Basic Çalışma Ortamı 48

3.1.2. Kanal Tasarım Programı 52

3.1.2.1. Programın Amacı ve Temel Mantığı. 52

3.1.2.2. Rakamlarla Kanal Tasarım Programı 53

3.1.2.3. Program Bileşenleri 53

3.1.2.3.1. Program Arayüzü 53

3.1.2.3.2. Basınç Kaybı Hesabı Bölümü 54

3.1.2.3.3. Hız Hesab 61

3.1.2.3.4. Kesit Alanı Hesabı 63

3.1.2.3.5. Dairesel Ölçülere Geçiş 64

3.1.2.3.6. Birim Çevirileri 64

3.1.2.3.7. Özel Direnç Kayıp Katsayıları 65

3.1.2.3.8. Eşit Sürtünme Direnci Hesabı 66

Bölüm Dört

SONUÇLAR

4. Sonuçlar 68

4.1. Örnek Hava Kanalı Sistemi 68

4.2. Hava Kanalı Tasarımı Programıyla Elde Edilen Sonuçlar 69

4.3. Diyagram ve Tablo Kullanılarak Elde Edilen Sonuçlar 70

4.4 Sonuç 71

TABLO LİSTESİ

Sayfa

Tablo 2.1. Kanal Pürüzlülük Katsayıları. 15

Tablo 2.2. Dikdörtgen Kanalların Dairesel Eşdeğerleri 20

Tablo 2.3. Yassı Oval Kanalların Dairesel Eşdeğerleri 21

Tablo 2.4. Duman Damperleri Sızdırmazlık Sınıfı 34

Tablo 2.5. Kanal Sızma Sınıfları 39

Tablo 2.6. Kanal Tipine Göre Tavsiye Edilen Kanal Kaçak Sınıfları 39

Tablo 2.7. Kanal Yerine Göre Tavsiye Edilen Kanal Kaçak Sınıfları 40

Tablo 2.8. Hava Debisi Yüzdesi Olarak Sızma Miktarları 40

Tablo 3.1. Kanal Tasarımı Programında Kullanılan Formlar ve Fonksiyonları 53

ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa

Şekil 2.1. Kanal İçindeki Akışta Basınç Değişimi 10

Şekil 2.2. Moody Diyagramı 14

Şekil 2.3. Pürüzlülük Değerleri İçin Malzemeye Bağlı Düzeltme Faktörü 17

Şekil 2.4. Sürtünme Diyagramı 18

Şekil 2.5. Sistem Karakteristik Eğrisi 25

Şekil 2.6. Radyal Tip Bir Fan İçin Fan Performans Eğrisi 26

Şekil 2.7. Sistem Performans Eğrileri 27

Şekil 2.8. Çıkış Kanalında Hızın Gelişimi. 28

Şekil 2.9. Fan Girişinde Dönmeye Neden Olan Bağlantılar ve Düzeltilmesi 30

Şekil 2.10. Kanallarda Toplam Isı Geçiş Katsayısı 36

Şekil 2.11. Kanal Sızma Sınıfları 38

Şekil 2.12. Avrupa Standartlarına Göre Kanal Sızma Sınıfları 41

Şekil 3.1. Visual Basic Karşılama Arayüzü 47

Şekil 3.2. Visual Basic`de Proje Arayüzü 48

Şekil 3.3. Standart Araç Çubuğu 49

Şekil 3.4. Project Explorer Penceresi 49

Şekil 3.5. Properties, Form Layout ve Toolbox Pencereleri 50

Şekil 3.6. Form Tasarımcısı 51

Şekil 3.7. Code Editor 51

Şekil 3.8. MDIForm 1 54

Şekil 3.9. Form 2 55

Şekil 3.10. Kanal Parçasının Tipinin Belirlenmesi 56

Şekil 3.11. Eşit Sürtünme Direnci, Eşdeğer Çap ve Kanal Boyutları Hesabı 57

Şekil 3.12. Basınç Kaybı Hesaplanması 58

Şekil 3.13. Yeni Kanalın Boyulandırılıması ve Akış Hızının Hesaplanması 59

Şekil 3.14. Yeni Kanalın Boyutlandırılması ve Basınç Kaybı Hesaplanması 60

Şekil 3.15. Akış Hızının Hesaplanması 62

Şekil 3.16. Debi ve Hızdan Kesit Alanı Hesabı 63

Şekil 3.17. Dairesel Ölçülere Geçiş 64

Şekil 3.18. Birim Çevirileri 65

Şekil 3.19. Özel Direnç Kayıp Katsayıları 66

Şekil 3.20. Eşit Sürtünme Direnci Hesabı 67

Şekil 4.1. Hava Kanalı Sistemi 68

Şekil 4.2. Hava Kanalı Tasarımı Programıyla Yapılan Örnek Hesaplama 69

Şekli 4.3. Diyagram ve Tablo Kullanılarak Yapılan Örnek Hesaplama 70

BÖLÜM BİR

GİRİŞ

1. Hava Kanalı ve Tasarımı Hakkında Genel Bilgiler

Kapalı ortamlardaki ticari veya endüstriyel amaçlı uygulamalarda ortam havasının, amaca

göre gereken koşullarda (Kuru termometre sıcaklığı, bağıl nem, zararlı partiküllerden

arınmış olma, belirli bir yenilenme sıklığı vb) tutulması için uygulanan klimatizasyon ve

havalandırma işlemleri için en önemli noktalardan biri de hava kanalları ve hava kanallarının

tasarımıdır.

Hava kanalları, havanın hava koşullandırma cihazı ile havası koşullandırılacak ortam

arasında gidiş ve gelişini sağlayan “kanal sistemi”nin temel elemanlarıdır. Kanal sistemi ise

hava kanalları, menfezler, dirsekler, redüksiyonlar, fanlar ile bunların bir takım yardımcı

elemanlarından ( plenum, damper…) oluşan bir bütündür.

Ticari veya endüstriyel amaçlı hava kanalı sistemlerinin tasarımında şu hususlar göz

önüne alınmalıdır:

Ø Mekanın kullanılabilirliğine göre kanal için yeterli hacmin elde edilebilirliği

Ø Ortamdaki hava dağılımının uygunluğu

Ø Ortamda oluşacak gürültü seviyesi

Ø Kanallardaki hava kaçağı

Ø Kanallardaki ısı kazancı ve kayıpları

Ø Dengeleme

Ø Yangın ve duman kontrolü

Ø Sistemin ilk yatırım masrafları

Ø Sistemin işletme masrafları

Kanal tasarımındaki eksiklik ve hatalar;

Ø Sistemin hatalı çalışması

Ø Fazla ilk yatırım ve/veya işletme maliyetinin ortaya çıkması

Ø Yetersiz hava dağılımından dolayı konforsuzluk

Ø Ses yalıtımının eksikliği ve hava hızının aşırı değeri vb sebeplerden dolayı

aşırı gürültü

Ø Sistemin dengelenmesinin güçlüğü

gibi sonuçları doğurabilir. Unutulmamalıdır ki HVAC sistemleri uygulandığı ortamlarda en

fazla enerji tüketen ve ilk yatırım maliyeti en yüksek olan sistemlerden biridir. Günümüzde

ekonomi, tasarımda en önemli nokta halini almıştır. Yanlış tasarımların doğurduğu tüm

sonuçlar ekonomik açıdan zarar yaratacaktır.

BÖLÜM İKİ

HAVA KANALI SİSTEMİ TASARIMI

1. Kavramlar

1.1. Bernoulli Denklemi

[3] Bernoulli denklemi akış çizgilerinin oluşturduğu bir boru boyunca sürtünmesiz akan

akışkan elemanına etki eden kuvvetlerin momentum değişimine eşitlenmesiyle elde edilir.

Sürekli rejim halinde bu eşitliğin integrasyonu sonucunda

)/.(,2

2

kgmNsabitgzdP=++ ò r

n(1)

denklemi elde edilir. Bu denklemde

=n Akış çizgisi hızı, m/s

=P Mutlak basınç, Pa

=r Akışkan yoğunluğu, kg/m3

=g Yerçekimi ivmesi, m/s2

=z Yükseklik, m

anlamlarındadır. Sistem içinde akışkan yoğunluğunun sabit olması durumunda, (1) denklemi

)/.(,2

2

kgmNsabitgzP=++

rn

(2)

şeklinde yeniden yazılabilir. (2) denklemi ideal sürtünmesiz bir akışta ve sürekli rejim için

yazılabildiği gibi, genişletilerek gerçek sistemlerde kanallar içerisindeki akışlar için de

yazılabilir. Kanalın iki farklı kesidi arasındaki akışkan direncinin ilişkisi basınç cinsinden

PzPVzPVD+++=++ 222

22

111

21

22g

rg

r(3)

şeklinde ifade edilir. Burada

=V Kanaldaki ortalama akışkan hızı, m/s

=DP Kanalın 1 ve 2 numaralı kesitleri arasındaki, sürtünme ve dinamik kayıplardan

dolayı olan toplam basınç kaybı, Pa

grg = , Özgül ağırlık, N/m3

anlamlarındadır.

1zP ve 2zP , z1 ve z2 yüksekliklerindeki atmosfer basınçları olmak üzere; (3) denkleminin

her iki tarafına 1zP ve 2zP basınçları eklenip çıkarılırsa

22222

22

11111

21

22 zzzz PPPzPVPPzPV+-D+++=+-++ g

rg

r(4)

ifadesi elde edilir. Herhangi bir yükseklikteki için atmosfer basıncı, referans atmosfer basıncı

cinsinden

11 zgPP aaz r-= (5)

22 zgPP aaz r-= (6)

şeklinde ifade edilebilir.

(5) ve (6) denklemleri, (4) denkleminde yerlerine taşınır, iki kesit arasında ilerleme

sırasında havada sıcaklık değişimi olmadığı göz önüne alınarak rrr == 21 kabulüyle

sadeleştirmeler ve düzenlemeler yapılırsa toplam basınç farkı

( )( )444 3444 21

44444 344444 21beP

zzg

P

VPVPP asst

D

--+

D

÷÷ø

öççè

æ+-÷

÷ø

öççè

æ+=D

-

- 12

21

22

2,

21

1,21 22rr

rr

(7)

haline gelir. Burada

( )111, zs PPP -= , z1 yüksekliğindeki statik basınç, Pa

( )212, zs PPP -= , z2 yüksekliğindeki statik basınç, Pa

=1V 1 kesitindeki ortalama akışkan hızı, m/s

=2V 1 kesitindeki ortalama akışkan hızı, m/s

=ar Ortam havasının yoğunluğu, kg/m3

=r Kanal içerisindeki hava veya gazın yoğunluğu, kg/m3

=D -21tP 1 ve 2 noktaları arasındaki toplam basınç farkı, Pa

21-DP = 1 ve 2 noktaları arasındaki, sürtünme ve dinamik kayıplardan dolayı olan toplam

basınç kaybı, Pa

anlamlarındadır.

1.2. Yük ve Basınç

Yük ve basınç genellikle birbiri yerine kullanılabilen terimlerdir.Yük, akışkanın akışı

esnasında oluşan akışkan sütununun yüksekliği iken; basınç, akışkanın birim alana dik yönde

etkidiği kuvvettir.Sıvılar için yük tanımının, akan akışkan cinsinden ölçülmesi daha uygun

iken, gaz veya hava akışında kullanılan basınç tanımının genellikle bir sıvı sütunu olarak

ölçülmesi uygundur.Sözgelimi kanal içindeki basınç 15 mmHg olarak tanımlandığında,

basınç 15 mmHg karşılığı Pa olup yaklaşık 2000 Pa `dır.Burada yük ise cıva sütunu

cinsinden yükseklik olan 15 mm dir.

1.2.1. Statik Basınç ve Dinamik Basınç

Statik basınç akışkanın statik durumda kap çeperlerine uyguladığı basınçtır. Statik basınç

P ile gösterilir ise statik basınç ile yük arasındaki bağıntı,

hgP r= (8)

dır ve buradan,

gPhr

= (9)

yazılabilir. Bu denklemlerde

=P Statik basınç, Pa

=h yük, m

=r Akışkan yoğunluğu, kg/m3

=g Yerçekimi ivmesi, m/s2

anlamlarındadır.

Dinamik basınç ise akışkanın dinamik durumundan (hızından) kaynaklanan basınçtır.

Dinamik basınç,

2

2VPvr

= (10)

şeklinde ifade edilir. Burada

=vP Dinamik basınç, Pa

=V Ortalama akışkan hızı, m/s

anlamlarındadır. Standart şartlardaki hava için ( )3/204,1 mkg=r (10) denklemi,

2602,0 VPv = (11)

şeklinde yeniden yazılabilir. Akışkanın ortalama hızı ise debi ifadesinden,

AQV 1000

= (12)

şeklinde bulunur. Bu eşitliklerde

=Q Gazın veya havanın hacimsel debisi, L/s

=A Kanalın enine kesit alanı, mm2

anlamlarındadır.

Dinamik yük ise,

gV

gP

h v

2

2

==r

(13)

şeklinde ifade edilir.

1.2.2. Toplam Basınç

Toplam basınç, statik basınç ve dinamik basıncın toplamına eşittir ve

2

2VPPPP svstr

+=+= (14)

şeklinde ifade edilir. Burada

=tP Toplam basınç, Pa

=sP Statik basınç, Pa

anlamlarındadır.

1.3. Sistem Analizi

Kanal sistemindeki her kısım için sürtünme ve dinamik kayıplar

beseg

r ir

n

k

m

jii

nni

bePikPijPfPtP

+=

D-D+D+D=D ååå===

,,3,2,1111

K

l

(15)

denkleminden hesaplanabilir. Burada

=D itP i kısmındaki net toplam basınç değişimi, Pa

=DifP i kısmındaki sürtünmeden dolayı olan basınç kaybı, Pa

=D ijP i kısmındaki fan sistem etkisini de göz önüne alarak j fitting elemanlarından dolayı

olan toplam basınç kaybı, Pa

=D ikP i kısmındaki k cihazından dolayı olan basınç kaybı, Pa

irbePD = i kısmındaki r bacalarından dolayı olan baca etkisi, Pa

m = i kısmındaki fitting eleman sayısı

n = i kısmındaki cihaz sayısı

nbes = i kısmındaki besleme kanalları sayısı

neg = i kısmındaki egzoz besleme kanalları sayısı

=l i kısmındaki baca sayısı

anlamlarındadır.

(7) denkleminden, dış ortamdaki havadan farklı bir basınçta yatay olmayan her bir kanal

için baca etkisi

( )( )12 zzgbeP a --=D rr (16)

denkleminden bulunur. Burada

=ar Ortam havasının yoğunluğu, kg/m3

=r Kanal içerisindeki hava veya gazın yoğunluğu, kg/m3

=g Yerçekimi ivmesi, m/s2

=21 zvez Akış yönünde referans seviyesinden olan yükseklik, m

Bir kanal sistemi için gerekli olan fan toplam basıncı

beseg

egbes

t

nniFi

tiPFi

tiPP

+=

ÎD+

ÎD= åå

,,3,2,1 K

(17)

denklemi yardımı ile bulunabilir. Burada Fbes ve Feg bir fanın besleme ve egzoz

taraflarındaki kanal kısımların gruplarıdır.

Tasarım hava akışının dengelenmesi konusunda basınçı sağlamak için bu denklemlerin

sağlanması gerekir. Sistemin dengelenmesi hususunda yalnızca damperlere güvenmek hem

ekonomik değildir, hem de damperler rahatsız edici gürültü oluşumuna neden olabilir.

1.4. Sistemdeki Basınç Değişimleri

Kanal kesitinin sabit olan kısımlarında, toplam ve statik basınç kayıpları birbirine eşittir.

Kanalın genişleyen kısımlarında ise dinamik basınç ve toplam basınç düşerken, statik basınç

artabilir. Statik basıncın arttığı bu bölgeler statik geri kazanım bölgeleri olarak

adlandırılırlar.

Kanal kesitinin daraldığı kısımlarda, dinamik basınç hava akış yönünde artarken toplam

ve statik basınçlar azalır.

“Çıkış ağzında toplam basınç düşümü, buradaki çıkış elemanının şekline ve akış

karakterine bağlıdır. C0 çıkış kayıp katsayısı, 1 değerinden büyük, küçük veya 1`e eşit

olabilir. Çıkış kayıp katsayısının 1`den küçük olduğu durumlarda çıkış ağzındaki basınç

negatif olup atmosfer basıncının altındadır. Şekil 2.1`de bu anlatılanlar özetlenmiştir.

1 kısmındaki toplam basınç kaybı, giriş ağzının şekline bağlıdır. Girişteki akışın arka

kısmındaki toplam basınç, hemen akışın ön kısmında sıfıra eşit olan atmosfer basıncı ile giriş

elemanındaki basınç kaybının farkına eşittir. Burada dinamik basınç daima pozitiftir.

Şekil 2.1`de hava akışına karşı sistem direnci, toplam basınç değişim çizgisiyle

belirlenmiştir. 3 ve 4 kısımlarında fan sistem etkisi basınç kayıplarını da içermektedir. Fan

toplam basıncının bilinmesi halinde, fan seçiminde fan statik basıncının bulunması için

0,vts PPP -= (18)

denklemi kullanılır. Bu denklemde

=sP Statik fan basıncı, Pa

=tP Toplam statik fan basıncı, Pa

=0,vP Fan çıkışı dinamik basıncı, Pa

Şekil 2.1. [3]Kanal İçinde Akışta Basınç Değişimi

anlamlarındadır.

1.5. Akışkan Direnci

Kanal sistem kayıpları, mekanik enerjinin ısı enerjisine tersinmez bir dönüşümüdür. Bir

kanal içerisindeki akışta iki tip kayıp vardır. Bunlar sürtünme kayıpları ve dinamik

kayıplardır.

1.5.1. Sürtünme Kayıpları

Sürtünme kayıpları akışkan viskozitesinden kaynaklanıp, laminer akışta moleküllerin,

türbülanslı akışta ise değişik hızda hareket eden akışkan parçacıklarının aralarındaki

momentum değişimi sonucunda ortaya çıkar. Sürtünme kayıpları bütün kanal uzunluğu

boyunca oluşur.

1.5.1.1. Darcy ve Colebrook Denklemleri

Boru hatlarındaki akışlarda, sürtünme kayıpları

2

1000 2VDLf

P hf

r÷÷ø

öççè

æ

=D (19)

şeklinde hesaplanır. (22) denklemi Darcy Denklemi olarak adlandırılır. Burada

=D fP Basınç cinsinden toplam sürtünme kaybı, Pa

=f Sürtünme katsayısı, boyutsuz

=L Kanal uzunluğu, m

=hD Hidrolik çap, mm

=V Akışkan hızı, m/s

=r Akışkan yoğunluğu, kg/m3

anlamlarındadır.

Sürtünme katsayısı akış karakterine göre değişmektedir. Akış karakteri temel olarak iki

türlüdür. Bunlar laminer ve türbülanslı akışlardır. Herhangi bir akışın karakteri boyutsuz

Reynolds sayısına bağlıdır. Reynolds sayısı

umr hh DVDV

==Re (20)

denklemi ile bulunur. Burada

=hD Hidrolik çap, mm

=V Akışkan hızı, m/s

=r Akışkan yoğunluğu, kg/m3

=m Viskozite, Pa.s

=u Kinematik viskozite, m2/s

anlamlarındadır. Akışkan yoğunluğu, viskozitesi ve kinematik viskozitesi akışkana ait

termofiziksel özellikler olup akışkana ait tablolardan bulunabilir. Hidrolik çap ise kanal

kesitinin şekline bağlı olup şöyle ifade edilir:

PADh

4= (21)

Burada

=hD Hidrolik çap, mm

=A Kesit alanı, mm2

=P Islak çevre, mm

anlamlarındadır. Hidrolik çap tanımı genellikle dairesel olmayan kanallarda kullanılır ve

dairesel kanal için hidrolik çap gerçek çapa eşittir.

Reynolds sayısı ile akış karakteri genel olarak şu şekilde ifade edilmektedir:

Re < 2000 Akış Laminer

2000 < Re < 10000 Laminer – Türbülanslı Geçiş Bölgesi

10000 < Re Akış Laminer

Laminer akış bölgesinde, sürtünme katsayısı sadece Reynolds sayısına bağlıdır.

Türbülanslı akış bölgesinde ise, sürtünme katsayısı Reynolds sayısına ek olarak, kanal

yüzeyi pürüzlülüğüne, kanal içindeki çıkıntılara (örneğin ekleme elemanlarından

kaynaklanan çıkıntılar) da bağlıdır. Dairesel kesitlerdeki akışların davranışlarını Moody

Diyagramından okumak uygundur. Moody diyagramında yatay eksen Reynolds sayısı,

soldaki düşey eksen boyutsuz sürtünme katsayısı, sağdaki eksen ise kanalın yüzey

pürüzlülüğünün çapına (veya hidrolik çapına) oranıdır. Moody Diyagramı Şekil 2.2`de

gösterilmiştir.

Hidrolik olarak düz (pürüzsüz) kanallarda, sürtünme katsayısı yine sadece Reynolds

sayısına bağlıdır, ancak bu bağlılık laminer akıştakinden farklıdır. Genel olarak düz olmayan

pürüzlü yüzeylerde sürtünme katsayısı sadece pürüze ve Reynolds sayısına bağlıdır, ancak

belirli bir Reynolds sayısının üzerindeki pürüzlülük değerlerinde, sürtünme katsayısı

Reynolds sayısından bağımsız hale gelir. Bu durum tam pürüzlü kabul edilen akış halidir.

Hidrolik olarak düz ve tam pürüzlü bölgelerin sınırları arasında kalan geçiş bölgesinde

sürtünme katsayısı hem pürüze hem de Reynolds sayısına bağlıdır. İklimlendirme ve

havalandırma uygulamalarında, birçok hava akışının dahil olduğu bu bölgede sürtünme

katsayısı

úúû

ù

êêë

é+-=

fDf h Re51,2

7,3log21 e

(22)

denkleminden bulunur. Bu denklem Colebrook denklemi olarak bilinir ve sürtünme katsayısı

buradan açık olarak bulunamadığından iterasyon yöntemi kullanılır. Burada

=e Malzemenin mutlak pürüzlülük katsayısı, mm

=Re Reynolds sayısı, boyutsuz

=hD Hidrolik çap, mm

anlamlarındadır.

1.5.1.2. Pürüzlülük Faktörü

İlgili denklemlerde kullanılmak üzere pürüzlülük değeri e için hazır diyagram veya

tablolardan yararlanılması uygun olur. Genel olarak imalatçı verilerine göre, tam

genişletilmiş esnek metal olmayan kanalların mutlak pürüzlülüğü 1,1 ila 4,6 mm arasında

değişir. Tam genişletilmiş esnek metal kanalların mutlak pürüzlülüğü ise 0,1 ila 2,1 mm

arasında değişir. Hava kanalları ile ilgili pürüzlülük katsayıları Tablo 2.1`de verilmiştir.

Şekil 2.2.Moody Diyagramı

Tablo 2.1. Kanal Pürüzlülük Katsayıları [3]

KanalMalzemesi

PürüzlülükSınıfı

Pürüzlülüke,(mm)

Kaplanmamış temiz karbon çeliği (0,05 mm)PVC plastik boru (0,01 - 0,05 mm)Alüminyum (0,04 - 0,06 mm)

Düz 0,03

Galvanize çelik, boyuna dikişli, 1200 mm ek (0,05 - 0,1mm)Galvanize çelik, spiral dikişli, 3000 mm ek (0,06 - 0,12mm)Galvanize çelik, 1, 2 ve 3 spiral dikişli, 3600 mm ek(0,09 - 0,12 mm)

Orta Düz 0,09

Galvanize çelik, boyuna dikişli, 760 mm ek (0,15 mm) Ortalama 0,15Cam yünü kanal, rijidCam yünü kanal, hava tarafı astar kaplı (1,5 mm)

Orta Kaba 0,9

Cam yünü kanal, hava tarafı sprey kaplı (4,5 mm)Esnek metal kanal (tam genişliği 1,2 - 2,1 mm)Çeşitli dokuma ve telli esnek kanal(tam genişliği 1 - 4,6mm)Beton (1,3 - 3 mm)

Kaba 3

Dairesel kanallarda sürtünme basınç kaybı hesaplanırken pürüzlülük, sıcaklık ve basınca

bağlı olarak düzeltme katsayıları kullanılmaktadır. Bunun için

PT KKKsfPmKKgfP

=

= ,, (23)

denklemleri kullanılmaktadır. Burada

=gfP , Gerçek koşullarda sürtünme basınç kaybı

=mK Malzemeye bağlı düzeltme faktörü

=K Sıcaklık ve basınca bağlı düzeltme faktörü

=TK Sıcaklığa bağlı düzeltme faktörü

=PK Basınca bağlı düzeltme faktörü

=sfP , Standart koşullarda sürtünme basınç kaybı

anlamlarındadır.

Malzemeye bağlı düzeltme faktörü mK Şekil 2.3`den okunur. Malzemenin pürüzlülük

durumu, kanalın çapı ve hava hızı önem teşkil eder.

Basınca bağlı düzeltme faktörü PK ve sıcaklığa bağlı düzeltme faktörü TK ise birer

bağıntıyla bulunurlar.

( )[ ]825,0

9,0226,5

273293

00002256,013,101

÷øö

çèæ

+=

-=

TK

zK

T

P

(24)

(27) bağıntısında

z = Yükseklik, mm

T= Kanal içerisindeki havanın gerçek sıcaklığı, 0C

anlamlarındadır.

1.5.1.3. Sürtünme Diyagramı

Yuvarlak kanallardaki sürtünmeden oluşan özgül sürtünme kayıpları (akışkan direnci,

Pa/m) Sürtünme Diyagramı yardımı ile belirlenebilir. Sürtünme diyagramı Şekil 2.4`de

verilmiştir.

Şekil 2.3.Pürüzlülük Değerleri İçin Malzemeye Bağlı Düzeltme Faktörü

Şekil 2.4 [1]Sürtünme Diyagramı

Bu diyagram, 1220 mm aralıklarla geçmeli bağlantıya sahip, pürüzlülüğü 0,09 mm

değerindeki dairesel kesitli galvanizli kanallardaki standart hava özellikleri için geçerlidir.

Bunların yanında sürtünme diyagramında

Ø Orta düzlükteki pürüzlülük katsayısı olan kanal malzemeleri halinde

Ø 20± 15 0C değerine kadar olan hava sıcaklıklarındaki değişimler halinde

Ø Deniz seviyesinden 500 m yüksekliğe kadar olan yerlerde

Ø Ortam basıncına göre± 5kPa kadar olan kanal basınçlarındaki değişimler halinde

okunan değerler için herhangi bir düzeltmeye ihtiyaç yoktur. Bu değişiklikler, standart hava

sürtünme diyagramından okunan değerlerde± %5 mertebesinde hataya neden olur. Bu

durumları aşan değişiklikler var ise, (malzeme, basınç, yükseklik, sıcaklık) kanaldaki

sürtünmeden doğan basınç kayıpları (22) denklemi ile bulunabilir.

1.5.1.4. Dairesel Olmayan Kanallar

Dairesel olmayan kanallar dikdörtgen ve oval kanallardır. Dairesel olmayan kanallar için,

gerekli işlemlerde kullanılmak üzere dairesel kesitli kanallara benzetmek amacıyla ve

denkliği sağlamak için bir eşdeğer çap tanımı kullanılmaktadır. Dairesel kanalların aynı

debi, direnç ve uzunluk halinde dikdörtgen veya oval kesitli eşdeğerlerinin elde edilebilmesi

için eşdeğer çap bağıntıları türetilmiştir. Bu bağıntılar şöyledir:

1.5.1.4.1. Dikdörtgen Kanallar

( )( ) 25,0

625,0

3,1ba

abDe+

= (25)

(28) bağıntısında,

=eD Dikdörtgen kanal için dairesel eşdeğer çap, mm

=a Kanalın bir kenarının uzunluğu, mm

=b Kanalın diğer kenarının uzunluğu, mm

anlamlarındadır. Pratik kullanım için bu bağıntı kullanılarak Tablo 2.2 hazırlanmıştır. Bu

tablodaki değerler ile dikdörtgen kanalların boyutlandırılması kolaylaşır. Herhangi bir

tasarım yöntemiyle dairesel kesitli kanal çapı bulunur ve Tablo 2.2 kullanılarak eşdeğer

kanal çapı, kenar oranı ile birlikte elde edilir.

Tablo 2.2. Dikdörtgen Kanalların Dairesel Eşdeğerleri [3]

1.5.1.4.2. Yassı Oval Kanallar

( )

( )aAaP

aAaaS

PSDe

-+=

-+÷÷ø

öççè

æ=

=

2

4

55,1

2

25,0

625,0

p

p(26)

(29) bağıntılarında

=S Kanalın kesit alanı, mm2

=P Kanalın çevre uzunluğu, mm

=A Kanalın büyük eksen uzunluğu, mm

=a Kanalın küçük eksen uzunluğu, mm

anlamlarındadır. Oval kanal boyutlandırılması için de bu bağıntılardan yararlanılarak Tablo

2.3 hazırlanmıştır. Kullanım şekli Tablo 2.2 ile aynıdır. Burada da eşdeğer çap eksen

uzunlukları ile ilişkilendirilmiştir.

Tablo 2.3. Yassı Oval Kanalların Dairesel Eşdeğerleri [3]

1.5.2. Dinamik Kayıplar

Dinamik kayıplar, hava akış yolunu ve/veya kesit alanını değiştiren fiting elemanlarının

neden olduğu akıştaki bozukluklar yüzünden ortaya çıkar. Bu elemanlar giriş, çıkış ağızları,

kesit değişimleri ve birleşme parçaları olabilirler. Bu kayıpların ifade edilebilmesi için yerel

kayıp katsayıları tanımlanmıştır.

1.5.2.1. Yerel Kayıp Katsayıları

Boyutsuz olarak tanımlanan yerel kayıp katsayıları akışkan direncini bulmak için

kullanılır. Bunun için yerel kayıp katsayılarının kullanılmasının sebebi, bu katsayının

dinamik olarak benzer (geometrik olarak benzer kesme gerilmeleri, aynı Reynolds sayıları ve

dinamik benzerlik için gerekli diğer kriterler) akışlar için aynı olmasıdır. Akışkan direncini

gösteren kayıp katsayısı,

v

jj

PP

VP

CD

=D

=

2

2r(27)

şeklinde verilir. Bu denklemde

=C Yerel kayıp katsayısı, boyutsuz

=D jP j fiting elemanı toplam basınç kaybı, Pa

=r Akışkan yoğunluğu, kg/m3

=vP Dinamik basınç, Pa

=V Ortalama akışkan hızı, m/s

anlamlarındadır.

Esas olarak dinamik kayıplar bir kanal boyunca oluşur ve statik kayıplardan ayrı

düşünülemez. Fakat hesap kolaylığı açısından dinamik kayıpların bir bölgede yoğunlaştığı ve

sürtünme kayıplarını kapsamadığı kabul edilmektedir. Sürtünme kayıpları genellikle bağıl

olarak uzun fiting elemanlarında dikkate alınır. Genellikle fiting elemanındaki sürtünme

kayıpları, bir fiting elemanının ekseninden bir sonraki fiting elemanının eksenine kadar olan

kanal uzunluğu olarak göz önüne alınır. Birbirine çok yakın olan fiting elemanlarında (6

hidrolik çap uzunluğundan yakın) anlatılan kayıp katsayıları mantığı geçerli olamamaktadır.

Bu tip durumlar için literatürde gerekli veri mevcut değildir.

(30) denkleminden, birleştirme parçaları dışındaki tüm fiting elemanları için toplam

basınç kaybı,

0,0 vj PCP =D (28)

şeklinde bulunur. Burada 0 indisi dinamik basıncın hesaplandığı kesiti göstermektedir. Eğer

gerekiyorsa (hızı bilinen kesit istenen kesit değil ise), kesit değişimine gidilebilir. Sözgelimi

0 kesitine göre tanımlı katsayıdan hızı istenen i kesitine göre geçiş,

2

0

0

÷÷ø

öççè

æ=

VV

CC

i

i (29)

şeklinde olmaktadır. Burada V, ilgili kesitlerin hızlarıdır. Debi sabit olduğundan hızlar

arasında

ii AVAVQ == 00 (30)

bağıntısı yazılabilir. Gerekli hızlar bu bağıntıdan hesaplanabilir. Ayrılma – birleşme

durumlarında ise,

dvdj

avaj

PCPPCP

,

,

=D

=D(31)

denklemleri kullanılır. Burada a indisli terimler ayrılma kısmına, d indisli terimler ise düz

(ana) kısma ait değerlerdir. Fitingler için yerel kayıp katsayıları EK – 1`de verilmiştir.

Burada bulunamayan değerler için ASHRAE Fitting Database (2002)`e bakılmalıdır.

1.6. Kanal Kısım Kayıpları

Kanalların basınç kaybı hesabında inceleme şekli itibariyle kanal sistemi kısımlara ayrılır

ve bu kısımlar kanallar, fittingler ve cihazlardan oluşabilir. Bu nedenle de kısımlar için

toplam basınç kaybını (sürtünme basınç kayıpları + dinamik kayıplar) ifade etmek gerekir.

Bunun için

21000 2VC

DLfP

h

r÷÷ø

öççè

æ+=D å (32)

denklemi kullanılır. (35) denklemi Darcy – Weisbach Denklemi olarak bilinir ve (22) ve (30)

denklemlerinin bir sonucudur. åC kanal sistemi kısmındaki kayıp katsayılarının

toplamıdır ve her bir fiting elemanının kayıp katsayısı o bölümün dinamik basıncına göre

yazılmalıdır.

1.7. Fan – Sistem Bağlantısı

Uygulama yerinde yapılan ölçümlerdeki fan performans verisi, üretici firma

katalogundaki verilerle uyuşmayabilir. Bu durumun başlıca nedenleri fanların yanlış çıkış

bağlantıları, fan girişinde düzgün olmayan akışlar ve girdap oluşumlarıdır. Bu durumlar

fanın aerodinamik karakterini olumsuz etkiler ve fan beklenen performansı göstermeyebilir.

Yalnızca bir tek yanlış bağlantı bile fan performansını düşürebilir.

Normal olarak bir fan, giriş ağzının açık, çıkış ağzının ise düz kanal olması halinde test

edilir. Bu şekilde hazırlanan deney tesisatı fana doğru düzgün bir akış ve fan çıkışında etkin

statik basınç kazancının sağlanmasına neden olur. Başka bir deyişle bu şartlar ölçüm için

uygun, fan performansının mümkün olan en üst seviyede gözlemlenebileceği şartlardır.

Uygulamadaki tesisatta giriş ve çıkış ağızları şartları iyi bir şekilde gerçekleştirilemez ise

fanın performansı düşer. Uygun fan seçiminde ve uygulanmasında, bu etkenlerin dikkate

alınması ve fanın standart kanal tasarım yöntemlerinden hesaplanan basınç ihtiyacı bir

miktar arttırılmalıdır. Zira uygulamada mimari kısıtlamalar veya başka şartlar gereği fan

istenilen şekilde monte edilmeyebilir veya sistem çalıştıktan sonraki bir zamanda revizyon

gerektiği an bir problem yaşanabilir.

Bu anlatılanların matematiksel bir ifadesi için burada bazı tanımlar verilecektir.

1.7.1. Sistem Karakteristik Eğrileri

Kanal sistemlerinde hava debisiyle basınç kaybı değişimini gösteren eğrilerdir. Bu eğriler

karakteristik olduklarından sistemin o anki şekli ve konfigürasyonu üzerinden çizilmektedir.

Eğriler, sistem içerisinde zamanla değişen debilere karşılık gelen basınç kayıplarını ifade

ederler. Sistem karakteristik eğrileri tüm sistem için çizilebildikleri gibi sistemin temsili bir

kısmı için de çizilebilirler. Böylelikle analiz kolaylığı sağlanmaktadır. Şekil 2.5`de kanal

çapı sabit bir kısım için çizilen bir sistem eğrisi verilmiştir.

Şekilden de görüldüğü üzere, hava debisi arttıkça statik basınç kaybı önce yavaş, sonra

hızla artmaktadır. Değişen hava debilerine göre sürtünme kaybı

Şekil 2.5. Sistem Karakteristik Eğrisi

2

1

2

2

1÷÷ø

öççè

æ=

QQ

PP

f

f (33)

bağıntısıyla hesaplanır.

1.7.2. Fan Performans Eğrileri

Fan performans eğrileri, fanın üflediği hava debisi ile statik basıncı arasındaki bağıntıyı,

güç miktarlarını da gözeterek gösteren eğrilerdir. Esasen bir fanın bir eğrisi olabileceği gibi

birden fazla eğrisi de olabilir. Çünkü grafiğe bir eğri daha eklenmesini sağlayan, yeni bir

devir sayısıdır. Fanlar tek devir sayısına sahip olabilecekleri gibi birden çok devir sayısına da

sahip olabilirler. Bunun yanında piyasada görülen fan performans eğrileri bir fan ailesinin

performansını göstermektedirler. Yani “eğri” diye telaffuz edilmesine rağmen bir eğri ailesi

söz konusudur. Şekil 2.6`da radyal tip bir fana ait performans eğrisi görülmektedir.

1.7.3. Sistem Performans Eğrileri

Sistem karakteristik eğrileri ile fan performans eğrilerinin aynı Basınç - Debi düzleminde

gösterilmesi ile oluşan eğriler sistem performans eğrileri olarak adlandırılırlar. Bu eğriler

kullanılarak çalışma koşullarındaki değişikliklere karşı sistemin davranışı tasarım aşaması ve

sonrasında incelenebilmektedir.

Fan seçimi yapılırken hava kanalındaki basınç kayıplarını yenecek bir seçim yapılır.

Bununla birlikte havalandırma sistemlerinde hem debi, hem de direnç zamanla değişir. Bir

damper ayarı, bir eleman eklenip çıkarılması, hava filtrelerinin kirlenmesi gibi basit olaylar

sistem karakteristik eğrisinin değişmesine yol açabilecektir. Bu nedenle bütün bu değişimleri

sistem performans eğrisi üzerinden gözlemlemek etkili bir yöntemdir. Örnek bir sistem

performans eğrisi Şekil 2.7`de verilmiştir.

Şekil 2.6. Radyal Tip Bir Fan İçin Fan Performans Eğrisi

Şekil 2.7. Sistem Performans Eğrileri [3]

Fan performansının düşüşü Şekil 2.7 üzerinden şu şekilde açıklanabilir. Sistemin basınç

kayıpları hesaplanmış, fan performans eğrisi ile hesaplanmış ve dolayısı ile amaçlanan kanal

sistemi eğrisinin kesişim noktası olan 1 numaralı noktada çalışacak şekilde bir fan seçimi

yapılmıştır. Ancak, fanın sisteme olan bağlantılarının fan performansına etkisi konusunda

hiçbir kabul yapılmamıştır. Bu şekilde elde edilmiş olan kanal sistemi eğrisi kesikli çizgiyle

gösterilmemiş eğridir.

Fanın sisteme olan bağlantılarının fan performansına olan etkisini göz önüne alarak

hesaplanmış kanal sistemi eğrisi kesikli çizgiyle gösterilmiş eğridir. Fan performansı

eğrisiyle gerçek kanal sistemi eğrisinin kesişimi 4 noktasındadır. Bu sebeple 1 ve 4 noktaları

arasındaki fark kadar gerçek akıştaki debi küçüktür. Tasarım akış debisini yakalamak için, 1

ve 2 noktaları arasındaki basınç farkına eşit bir basınç kaybı, hesaplanmış basınç kaybına

eklenmelidir. Dolayısı ile yeni bir fan seçilmeli ve seçilen fan 2 noktasında çalıştırılmalıdır.

Fan – sistem etkisinden dolayı oluşan kayıpları tanımlamak amacıyla sistem etki

katsayıları belirlenmiştir. Bu katsayılar ASHRAE Kanal Fitting Veritabanından elde

edilebilir.

Esas olarak kanal sistemleri için tasarlanmış fanlar, genellikle çıkış kanalı ile test edilirler

(ASHRAE 1985b). Şekil 2.8`de fanlar için çıkış kanallarındaki hızın gelişimi gösterilmiştir.

Şekil 2.8. Çıkış Kanalında Hızın Gelişimi [3]

Hava hızının kanal içerisinde %100 düzgün bir dağılıma sahip olabilmesi için gereken

mesafe (%100) etkin kanal uzunluğu olarak adlandırılır. Bu uzunluğun hesaplanması için

V0 > 13 m/s;4500

00 AVLe = (34)

V0 < 13 m/s;4500

0ALe = (35)

bağıntıları kullanılır. Bu bağıntılarda

=0V Kanaldaki hava hızı, m/s

=eL Etkin kanal uzunluğu, m

=0A Kanal kesit alanı, mm2

anlamlarındadır.

Bir fanda standart performans için, hava fana giriş ağzından eksenel yönde, düz bir

şekilde, bir öndönmeye sahip olmaksızın girmelidir. Giriş ağzında düzgün olmayan akış, fan

performansındaki azalmanın en yaygın nedenidir. Şekil 2.9`de bu tarz performans

düşmelerine örnek verilmiş ve çözüm yolları gösterilmiştir.

İdeal giriş ağzı şartları, havanın fana eksenel bir doğrultuda ve ön dönme olmaksızın

düzgün bir şekilde girmesiyle gerçekleşir. Şekil 2.9 (1) ve (2) `deki durumlarda eksenel ve

radyal fan girişlerindeki fiting elemanının hatalı seçimi sonucu fan girişinde türbülans, dönüş

ve çarka doğru düzgün olmayan bir akış oluşur. Bu nedenle fan performansları düşmektedir.

Ayrıca giriş ağzında ters dönmeli bir girdap, fanın çektiği enerjiyi önemli ölçüde arttırır.(3)

ve (4)`de bu durumlara önerilen çözümler gösterilmiştir. Giriş ağzına uygun ölçüde düz

kanal eklenmesi ve fiting şeklinin değiştirilerek içine kanatlar eklenmesi ile problem

çözülebilmektedir.

1.7.4. Test Ayarlama ve Dengelemede Göz Önüne Alınan Hususlar

Fan sistem etkileri sadece fan seçiminde sistem direnç karakteristikleri ile beraber değil,

aynı zamanda tasarım hesapları ve/veya fan performans verisi ile doğrudan doğruya

karşılaştırma olanağı için, sahada yapılan Test, Ayarlama ve Dengeleme deneyleri

sonuçlarının hesabında da kullanılır. Fan girişindeki girdabın ve yetersiz fan giriş ve çıkış

kanal sistem bağlantılarının sistem performansına etkisi doğrudan doğruya ölçülemez.

Fan giriş ve çıkışındaki statik basınç bazı sistemlerde doğrudan ölçülür. Birçok durumda,

fan toplam (veya statik) basıncı belirlemede kullanılan statik basınç ölçümleri, fan giriş ve

çıkışından doğrudan doğruya yapılmaz, ancak fan girişinden ve çıkışından bağıl olarak kısa

Şekil 2.9. Fan Girişinde Dönmeye Neden Olan Bağlantılar ve Düzeltilmesi [4]

bir mesafe uzaklıktaki yerlerde yapılır. Bu durumda sahada yapılan ölçümlerden, fan toplam

basıncını hesaplamak için

( ) ( ) svsvst FSEFSEPPPFSEPPPP ,11144,4,2525,5, ++D++++D++= -- (36)

bağıntısı kullanılır. Burada

=tP Fan toplam basıncı, Pa

=sP Statik basınç, Pa

=vP Dinamik Statik basınç, Pa

=D - yxP x ve y düzlemleri arasındaki basınç kayıpları toplamı, Pa

=FSE Fan sistem etkisi, Pa

1 = Fan girişi

2 = Fan çıkışı

4 = Fanın egzoz kısmındaki statik basınç ölçüm düzlemi

5 = Fanın besleme kısmındaki statik basınç ölçüm düzlemi

s = Girdap

anlamlarındadır. Fan toplam basıncının bilinmesi durumunda fan statik basıncı (21)

denklemi ile hesaplanabilir.

2. Kanal Tasarımında Göz Önüne Alınması Gereken Hususlar

2.1. Ortam Basıncı Bağlantıları

Ortam basıncı, fanların yerinin ve kanal sisteminin şeklinin tasarlanması ile belirlenir.

Sözgelimi ortamda bulunan ve ortama hava veren bir besleme fanı, ortam havasının basıncını

arttırır, ortamdan hava alan egzoz fanı ise ortam havasının basıncını azaltır. Ortamda bu iki

fan birden kullanılıyorsa, ortam basıncının değişimi bu iki fanın bağıl kapasitelerinin bir

fonksiyonudur. Besleme fanı kapasitesi egzoz fanı kapasitesinden büyükse ortam basıncı

pozitif, egzoz fanı kapasitesi besleme fanı kapasitesinden büyükse ortam basıncı negatif

değerdedir. Bununla birlikte egzoz ve hava alma ağızlarının yerleri ve konumlarının doğru

belirlenmesi ile rüzgar nedeniyle oluşan basınç değişimleri minimuma indirilebilir.

2.2. Yangın ve Duman Kontrolü

[4] Yangınlarda ölüm ve yaralanmaların büyük çoğunluğu, katlar arasına ve merdiven

boşluğuna dolan duman nedeniyle olmaktadır. İstatistiki çalışmalarda; ölümlerin %90’ından

fazlasına zehirli dumanın neden olduğu görülmektedir. Yangın sırasında oluşan duman

deride ve solunum sisteminde ağır hasar meydana getirmekte ve yoğun dumanda insanlar

yollarını kaybetmekte, paniğe kapılmaktadır. Çevredeki eşyaların yanması, karbon monoksit

ve diğer zehirli gaz konsantrasyonunu artırmakta ve buna bağlı zehirlenmeler görülmektedir.

Duman yayılmasının önlenmesi ve hacimlerin dumandan arındırılması; hem can

güvenliği bakımından, hem diğer bölümlere dumanın verdiği maddi zararın azaltılması ve

hem de yangına kolay müdahale edilebilmesi bakımından yangın güvenliğinin en başta gelen

önlemlerindendir. Dumanın bir hacim içinde yayılmasının önlenmesi için duman tahliye

bacaları, bir hacimden diğer hacimlere geçişinin önlenmesi için duman damperleri veya

perdeleri ve bir hacme dumanın girmemesi için basınçlandırma sistemleri yapılır. Duman

çekiş bacaları veya havalandırma bacalarının görevi, dumanı bina veya bir hacim içine

yayılmadan dışarı atmaktır. Büyük hacimlerde dumanın yayılmasını önlemek için tavandan

sarkan duman bölmeleri de gereklidir. Modern mimaride, yüksek ve kapalı yapılarda en üst

noktaya duman alarm sisteminden kontrol edilen otomatik duman tahliye kapakları yapılır.

Bir bina içindeki her yangın bölmesinde ve özellikle yangın kaçış yolları ve merdivenlerinde,

duman bacaları yapılması gerekir. Duman bacalarında doğal çekiş veya yangından

etkilenmeyen bir güç kaynağı ile yaratılan zorlanmış çekiş uygulanmalıdır. Duman baca

ağızları daimi açık olabileceği gibi, yangın anında elle kolaylıkla açılabilen mekanik

düzenlerle de çalıştırılabilirler.

Duman hareketlerinin kontrolü;

ü Bölgelere ayırma,

ü Duman tahliye kanalları, kapakları, bacaları yapılması,

ü Yangın veya duman damperleri kullanılması,

ü Basınçlandırma yapılması,

mekanizmalarının tek tek ya da birkaçının birlikte kullanılmasıyla gerçekleştirilir.

2.2.1. Yangın ve Duman Emniyeti Hakkındaki Standartlar

Bu konuda kaynak olarak dikkate alınan standartlar Amerikan standardı NFPA, UL

Standart, “Design of Smoke Management Systems, ASHRAE”, SMACNA ve Alman

standartlarıdır. Bu standartlar konuyla ilgili bilimsel yaklaşımlardan, sistem seçimine ve

uygulama detaylarına kadar uzanan geniş kaynaklardır. Bununla birlikte ülkemizde yerel

yönetimlerin yangınla ilgili yönetmelikleri bulunmaktadır. Uygulamada bu yönetmeliklere

uyulması gerekmektedir.

2.2.2. Yangın ve Duman Damperleri

Burada, konuyla doğrudan ilgili olduğundan yangın ve duman damperlerine bir kez daha

değinilecektir.

Geçmişte yangından korunma amacı ile kullanılan, yangının yangın geçirmez bölmelerde

hapsedilmesine dayalı olan yöntemler, yangına dayanıklı bina elemanlarının kullanımıyla,

(duvar, döşeme vb) gerçekleşmekte idi. Günümüzde ise mekanik tesisat alanında kullanılan

yöntemler, daha gelişmiş ve karmaşıklaşmıştır. Sprinkler sistemi (otomatik yerel yangın

söndürme sistemleri) kullanımı yaygınlaşmıştır. Bununla birlikte yangın damperi de

yöntemin bir parçasıdır, fakat sprinkler sisteminin varlığında kullanılmadığı da olmaktadır.

Duman kontrol sistemleri hızla gelişmektedir. Bu amaçlar için duman damperleri

geliştirilmiştir. Daha sonraki gelişmeler ise hem duman hem de yangın damperi olarak

kullanılabilecek kombine sistemleri ortaya koymuştur. Buna göre günümüzde kullanılan dört

tip yangın ve duman damperi bulunmaktadır:

ü Yangın damperi

ü Tavan yangın damperi

ü Duman damperi

ü Kombine yangın duman damperi

Ayrıca yangın damperleri dinamik ve statik olarak da sınıflandırılmalıdır. Dinamik

damperler hava akımı varken kapanabilme özelliğine sahiptirler.

2.2.2.1. Yangın Damperleri

Bu damperler hava dağıtım sistemlerinde normal durumda açık olacak şekilde

tasarlanırlar. Belirli bir sıcaklık artışını hissettiklerinde hava akımını veya alev yayılmasını

önlemek üzere kapanırlar. Otomatik kapanma genellikle eriyebilir bir bağlantı yardımı ile

olur. Bu bağlantı damperi yay kuvvetine karşı kurulu olarak tutmaktadır. Sıcaklık etkisiyle

eriyen bağlantıda yay boşalır ve damper kapanmış olur. Yangın damperleri ile ilgili

Amerikan standardı UL Standart 555`dir.Yangın damperlerinin uygulanması, geçiş

açıklıkları, tipleri ve detayları ile ilgili olarak SMACNA “Fire, Smoke and Radiation

Damper Installation Guide for HVAC System” isimli yayın geniş bilgi vermektedir.

2.2.2.2. Duman Damperleri

Duman damperleri duman geçişini önlemek üzere tasarlanmışlardır. Genel olarak klape

tipi (tek kapama elemanı) veya çok kanatlı (parçalı kapama elemanı) olarak yapılırlar.

Çalışmaları genellikle otomatik kumanda ile olur. Bu kumanda duman dedektörü ile,

kumanda merkezinden elle veya verilen bina otomasyon programına göre kumanda

merkezinden bilgisayarla gerçekleştirilir. Duman damperleri ile ilgili Amerikan standardı

olan UL 555 S standardına göre duman damperleri 5 sızdırmazlık sınıfına ayrılmıştır. Bunlar

0, I, II, III ve IV`dır. Tablo 2.4`de bu sınıfların sızma miktarları verilmiştir.

Buna göre 0 sızdırmazlık sınıfındaki damperler ancak nükleer tesisler gibi mutlak

sızdırmazlık istenen noktalarda kullanılır. Bina HVAC tesisatında genellikle II ve III sınıfı

damperler kullanılmaktadır.

Tablo 2.4. Duman Damperleri Sızdırmazlık Sınıfı [4]

Duman kontrolü konusu ise oldukça geniş bir konu olup ayrı bir proje kapsamında

incelenmesi gerekmektedir.

2.3. Kanal Yalıtımı

[3] Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme tesisatlarının hava yayılım sisteminin bir

parçası olarak yerleştirilen, hava kanallarının ve dağıtım kutularının tüm yeni

konstrüksiyonları ASHRAE Standart 90.1 Bölüm 9.4`e göre ısı yalıtımı yapılmalıdır.

Besleme hava debisini, besleme hava sıcaklıklarını, serpantin gücünü hesaplamak için kanal

ısı kayıp veya kazançları bilinmelidir. Kanallardaki ısı geçişi ile giren veya çıkan hava

sıcaklıkları

( )( )1

2121000

--+

=

úû

ùêë

é-÷

øö

çèæ +

=

yTyT

T

TTTUPLQ

ale

ale

(37)

denklemleri ile bulunabilir. Bu denklemlerde

UPLAVy r

= (Dikdörtgen kanallarda)

ULDVy r5,0

= (Yuvarlak kanallarda)

A = Kanalın kesit alanı, mm2

V = Ortalama hız, m/s

D = Kanalın çapı, mm

L = Kanalın uzunluğu, m

=Q Kanal duvarlarından olan ısı kaybı/kazancı, W

=U Kanal duvarındaki toplam ısı geçiş katsayısı, W/m2K

P = Çıplak veya yalıtılmış kanal çevresi, mm

r = Yoğunluk, kg/m3

eT = Kanala giren havanın sıcaklığı,0C

lT = Kanaldan çıkan havanın sıcaklığı,0C

eT = Kanal etrafındaki ortam sıcaklığı,0C

Yalıtılmış ve yalıtılmamış kanalların U toplam ısı geçiş katsayıları değerlerinin

belirlenmesinde Şekil 2.10 kullanılır.

Şekil 2.10. Kanallarda Toplam Isı Geçiş Katsayısı [4]

2.4. Kanal Sistemindeki Hava Kaçağı

Bugün için kanal basıncı ve sızdırmazlık sınıfı belirtildiğinde kanal sisteminden müsaade

edilen hava kaçağı hesaplanabilmektedir. Bu sızma veya kaçak miktarları kanal yüzeyi

cinsinden (L/sm2) olduğu gibi toplam hava debisinin yüzdesi cinsinden de ifade edilebilir.

ASHRAE ve SMACNA standardına göre sızdırmazlık sınıfları ve kanal kaçak

sınıflandırmasını gösteren denklem

65,0

720

SL P

QCD

= (38)

dir. Burada

=LC Sızma sınıfı

Q = Kanaldan olan kaçak debisi, L/sm2

SPD = Kanal içi ile dışı arasındaki basınç farkı, Pa

anlamlarındadır. Bu denklemden yararlanarak oluşturulan bazı sızma sınıfı serileri Şekil

2.11`de verilmiştir.

Tablo 2.5 `de kaliteli olarak imal edilen kanal konstrüksiyonu ve conta uygulamalarında

elde edilebilen sızma sınıfları özetlenmektedir. Burada menfez, anemostat gibi elemanların

kanala bağlantıları ile ilişkili veriler gösterilmemiştir. Tablo 2.6 `daki veriler de tasarımcıya

fikir açısından yardımcı olmak amacıyla verilmiştir. [4] Tablo 2.7`da da mekanlara göre

tavsiye edilen kaçak sınıfları verilmiştir. Daha önceden de ifade edildiği gibi kaçak miktarı

sadece kanal yüzeyi cinsinden değil, toplam hava debisi yüzdesi cinsinden de ifade

edilebilmektedir. Tablo 2.8`de toplam hava debisi yüzdesi olarak hava kaçakları ifade

edilmiştir.

Kabul edilebilir sızdırmazlık sınıfını belirlemede projeci sorumludur. Hava kaçaklarının

yaratacağı enerji maliyetleri ile ilk yatırım maliyetlerini dengeleyerek optimum çözümü

bulmalıdır. Sınıf 3 sızdırmazlık değerine; iyi bir işçilik ve dikkatli bir birleşme yöntemi ve

sızdırmazlık elemanı seçerek bütün kanal sistemlerinde ulaşılabilir. Avrupa standartlarında

ise üç sızdırmazlık sınıfı tarif edilmektedir. Bu sızdırmazlık sınıfları

A. En düşük sınıf 400 Pa’da 1,320 L/s.m2 kaçak

B. Orta sınıf 400 Pa’da 0,440 L/s.m2 kaçak

C. En yüksek sınıf 400 Pa’da 0,15 L/s.m2 kaçak

dır.

Kanal sisteminde belirlenen kaçak miktarı, sistem toplam hava miktarına (dolayısı ile fan

debisine) ilave edilmelidir.

Şekil 2.11. Kanal Sızma Sınıfları [4]

Tablo 2.5. Kanal Sızma Sınıfları [4]

Tablo 2.6. Kanal Tipine Göre Tavsiye Edilen Kanal Kaçak Sınıfları

Tablo 2.7. Kanal Yerine Göre Tavsiye Edilen Kanal Kaçak Sınıfları

Tablo 2.8. Hava debisi yüzdesi olarak sızma miktarları [4]

Kanaldaki hava sızması nedeniyle olan enerji kaybı oldukça önemli bir konudur. Temiz

odalardaki güneş enerjisi hava kolektörlerinde, endüstriyel işlemlerde ve nem giderme

uygulamalarında bu konunun önemli bir yeri vardır. Her bir uygulama için uygun olan

contalama kriteri tasarımcı tarafından belirlenmelidir. Statik basıncı 750 Pa değerinin

üzerindeki basınçlarda çalışacak şekilde tasarlanmış (alçak konut binaları dışındaki) tüm

yeni kanal konstrüksiyonları, ASHRAE Standart 90.1 Bölüm 9.4`e göre sızdırma testine tabi

tutulmalıdır. 250 Pa ve üzerindeki statik basınçlarda çalışmak üzere tasarlanmış kanallarda

esas yapıştırıcı olarak basınca duyarlı bantlar kullanılmalıdır. Contaların uygun olmadığı

durumlarda, lehimli veya kaynaklı kanal konstrüksiyonu kullanılmalıdır.

2.5. Sistem ve Kanal Gürültüsü

İklimlendirme sistemlerindeki gürültünün başlıca kaynakları, difüzörler, menfezler,

fanlar, fitingler ve çeşitli cihazların neden olduğu titreşimlerdir. Tesisatın en ucundaki

cihazlardaki ses kontrolü konusu, ilave bir sesin oluşmaması için, tüm çalışma durumlarında

tasarım amacına yönelik uygun cihazların seçimi ve doğru montajını kapsar. Fanın

oluşturduğu ses gücü, fanın cinsine, hava debisine ve basıncına bağlıdır. Kanal sistemindeki

ses kontrolü, doğru kanal planını, boyutlandırılmasını ve gerekiyorsa ses yalıtımının

yapılmasını gerektirir. Bir sistem tarafından oluşturulan gürültü, hem kanal hızı hem de

sistem basıncı ile artar. Bu konudaki yöntemler için ASHRAE 2003 Applications, Bölüm 47

incelenmelidir.

Şekil 2.12. Avrupa Standartlarına Göre Kanal Sızma Sınıfları [4]

3. Kanal Tasarım Yöntemleri

[4] HVAC uygulamalarında kanal tasarım yöntemlerinin çeşitleri bulunmakla beraber,

herhangi bir tasarım durumu için “ideal” olan, minimum yatırım maliyeti ve enerji sarfiyatı,

maksimum verimlilik sağlayan bir yöntem yoktur. Bunun yerine tavsiye edilen ve pratikte

sıklıkla tercih edilen yöntemler vardır. Bu yöntemlerin biri kullanılabileceği gibi, birden

fazla sayıda yöntem de tercih edilebilir.

Yöntem tercihinde önemli olan nokta tercihin maliyet unsurlarını dikkate alınarak

gerçekleştirilmesidir. Kanal malzemesi maliyeti, kanal yalıtımı (veya iç kaplama),

fittinglerin tipi ve maliyetleri, gerekli uygulama boşluğu, fan gücü, dengeleme şartları, sesin

azaltılması, hava dağıtım ve ısı geri kazanım ekipmanları bu unsurlardan bazılarıdır. Kanal

tasarımı için kullanılan yöntemler:

Ø Eşit Sürtünme Direnci Yöntemi

Ø Statik Geri Kazanım Yöntemi

Ø Uzatılmış (Genişletilmiş) Plenum Yöntemi

Ø T-Yöntemi

Ø Hız Yöntemi

Ø Sabit Hız Yöntemi

Ø Toplam Basınç Yöntemi

dir. Bunlardan bazıları ciddi tasarım bilgi ve tecrübesi gerektirdiğinden bu özellikleriyle

yaygın olarak kullanılan yöntemlerden ayrılırlar. Hız yöntemi ve sabit hız yöntemi bu

gruptadır.

Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme sistemleri ile buhar, gaz ve duman taşıyan egzoz

sistemlerinin kanal tasarımları için pratikte en yaygın olarak kullanılan yöntemler ise eşit

sürtünme direnci yöntemi, statik geri kazanım yöntemi ve T yöntemidir. Eşit sürtünme

direnci ve statik geri kazanım yöntemleri optimizasyon yapamayan yöntemler olmasına

karşın T yöntemi, pratik bir optimizasyon sağlar.

Bu yöntemler kesinlik, maliyet ve kullanım özellikleri bakımından farklı sonuçlar

verebilir.

3.1. Eşit Sürtünme Direnci Yöntemi

Bu yöntem kanal tasarımında en çok tercih edilen yöntemlerden biridir. Genellikle düşük

hızlı sistemlerde besleme, egzost ve dönüş havası kanallarının boyutlandırılması için

kullanılır.

Bu yöntemde besleme kanallarında akış yönünde hız otomatik olarak giderek azalır,

böylelikle ses üretimi ihtimali de düşer. Bu yöntemin dezavantajı ise çeşitli kanal

kollarındaki basınç düşümlerinin eşitlenmesi konusunda bir önlem getirmemesidir. Bu

nedenle simetrik sistemler ve dallanmayan tek kanallar için uygundur.

Esası tüm sistem için birim kanal uzunluğu (m) başına sürtünme kaybı (Pa/m) sabit bir

değerde tutulması kabulüne dayanır. Uygulama şekli ileriki bölümde verilecek örnek

hesaplamada anlatılacaktır.

3.2. Statik Geri Kazanım Yöntemi

Bu yöntem her basınç ve hızdaki besleme kanalları için uygulanabilmektedir. Buna karşın

dönüş ve egzost kanalları için kullanılamamaktadır. Hesap tarzı olarak eş sürtünme

yönteminden daha karmaşık olmakla birlikte, teorik olarak bütün kollarda ve çıkışlarda

düzgün dağılımlı bir statik basınç yaratması açısından avantajlı bir yöntemdir.

Yöntemin ana fikri, kanalın ilerleyen bölümlerinde kanal boyutlarını değiştirerek, kanalın

ayrılma noktalarında aynı statik basıncı elde etmektir. Bunun için kanaldaki hızlar sistematik

olarak azaltılır. Her kanal parçasının önünde hız düşürülerek dinamik basınç statik basınca

dönüştürülür, böylelikle kanal parçasındaki basınç kaybı karşılanır. Bu şekilde ayrılma

noktasında, bir öncekine yakın veya bir öncekiyle aynı statik basınçlar elde edilir. Ortalama

kanal sistemlerinde statik geri kazanma %75 oranındadır. İdeal şartlarda bu oran %90`a

kadar yükselir.

Bu yöntemin avantajı kanal sisteminin dengede kalmasıdır. Bunun sebebi kayıp ve

kazançların hızla orantılı olmasıdır. Dezavantajı ise uzun kolların sonunda, özellikle bu kol

diğerlerinden çok uzunsa aşırı büyük kanal boyutları vermesidir. Ayrıca bu bölgelerde

boyutların büyümesinin yanında hızlar da çok düştüğünden ısı kayıp ve kazançlarına karşı

yalıtım gerekir.

3.3. Uzatılmış (Genişletilmiş) Plenum Yöntemi

Uzatılmış plenum(kutu) genellikle fan çıkışında, karışım ünitesinin, değişken hava debi

ünitesinin vb. bulunduğu bir ana kanaldır. Bu plenum üzerinde çeşitli hava çıkış açıklıkları

veya kol çıkışları bulunmaktadır. Plenumlar sulu sistemlerdeki kolektörlere benzer bir

fonksiyona sahiptirler.

Avantajları; düşük ilk yatırım maliyeti, düşük işletim maliyeti, dengeleme kolaylığı ve

dal kanalı veya çıkış değişikliklerine adapte edilebilmesidir. Bu sistemin dezavantajı düşük

hava hızlarının kanal duvarlarından hava akışı nedeniyle büyük ölçüde ısı kayıp ve

kazançlarına neden olmasıdır. Genellikle sıcak hava ile konut ısıtması gibi küçük fakat çok

dallı sistemlerde kullanılır.

3.4. T-Yöntemi

Bu yöntem yeni geliştirilmiş bir kanal dizaynı optimizasyon yöntemidir. Bu yöntemde

sistemin ilk yatırım maliyeti, işletme maliyeti, enerji maliyeti, çalışma saati, yıllık enflasyon

oranı, faiz oranları vs. gibi parametreler de göz önüne alınır. Bu yöntemin uygulanmasında

esas olarak uygun bilgisayar programlarından yararlanılır.

3.5. Hız Yöntemi

Tecrübeli bir projeci kanal sistemi boyunca uygun hızlar takdir ederek basit bir şekilde

kanal boyutlandırılması gerçekleştirebilir. Birkaç çıkışı olan ve kolayca dengelenebilen basit

kanal sistemlerinin dışında, bu yöntem kullanılmamalıdır. Bu yöntemde fanın yanındaki

bölümden başlayarak ilk hız seçilir ve her dal ya da çıkışın ardından tecrübeye dayalı bir hız

indirgemesi yapılır. Kanal sisteminin çeşitli bölümlerinde ortaya çıkan basınç kayıpları

dikkate alınmaz ve dengeleme uygun yerlere damper konularak gerçekleştirilir. Sistem basit

olduğundan damper sayısı ve maliyeti de az olacaktır.

3.6. Sabit Hız Yöntemi

Bu yöntemde de tecrübeye dayanarak optimum bir hız seçilir, bütün kanal sistemi

boyunca bu hızı koruyacak şekilde boyutlandırma yapılır. Bu yöntem en çok yüksek basınçlı

kanal sistemlerinde kullanılır. Bu kanal sistemlerinde havayı kullanım alanlarına dağıtmadan

önce hızı ve sesi düşürmek üzere genişletilmiş terminal kutuları kullanılır.

Sabit hız yönteminin kullanıldığı ikinci ana uygulama alanı ise endüstriyel toz toplama

kanal boyutlandırılmasıdır. Tozların ve tekstil endüstrisinde olduğu gibi elyafın taşınabilmesi

için belirli minimum hız değeri bulunmaktadır. Dolayısıyla bu tür endüstriyel egzost

kanallarında hız değeri söz konusu sınır değerin altına düşmeyecek şekilde boyutlandırma

yapılır.

3.7. Toplam Basınç Yöntemi

Bu yöntem statik geri kazanım yönteminin daha özelleştirilmiş halidir. Bu yöntem

projeciye kanal sisteminin her kısmında gerçek sürtünme ve dinamik kayıpları belirleme

imkânı yaratır. Avantajı kanal bölümlerinin gerçek basınç kayıplarının ve temin edilmesi

gerekli toplam fan basıncının bilinmesidir.

BÖLÜM ÜÇ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ HAVA KANALI

TASARIMI

1. Bilgisayar Destekli Tasarım

Bilgisayar destekli tasarım (Computer Aided Design) oldukça geniş bir konu olduğundan,

bu bölümde çalışmanın amacına uygun olarak kısaca açıklanacaktır.

Bilgisayar destekli tasarım mühendislik anlamında, tasarım sürecinin bilgisayar

ortamında gerçekleştirilmesidir. Araştırma, modelleme, test etme, geliştirme, uygulama gibi

tasarım süreçlerinin tümü bilgisayar ortamında gerçekleştirilebilir durumdadır. Binlerce ürün

çeşidinin çoğuna ait tasarım süreçlerinin her bir bölümünün gerçekleştirilmesi için

oluşturulmuş bilgisayar programları mevcuttur. Bu programlar çok kapsamlı yazılımlar olup,

mühendislik mesleğinin vazgeçilmez birer parçası olmuştur. Bununla birlikte sadece

mühendislik mesleğinin değil, kapsamında tasarım olan tüm mesleklerde bilgisayar destekli

tasarım geniş yer tutmaktadır.

Makine mühendisliği konusu ile ilgili yaygın olarak kullanılan programlardan bazıları,

AUTOCAD, I-DEAS, CATIA, PRO ENGINEER, FLUENT, ANSYS ve AUTODESK

Mechanical Desktop, SOLIDWORKS, CIMATRON `dur. Çağımız koşullarında mesleğe

başlayan bir makine mühendisi bu ve bu gibi programları kullanabilmelidir.

Öte yandan yazılım geliştirme bölümü hem mühendislik hem de tasarımla ilgili tüm

mesleklerde önemli bir yer tutmaktadır. Özel bir alan olmasına rağmen yazılım geliştirme

sadece uzmanlarının değil, bu konuda yeterli bilgiye sahip her meslekten insanın uğraşı

haline gelmiştir. Öyle ki işi yazılım geliştirme olmadığı halde farklı mesleklerden insanlar

yazılım geliştirme konusuna zaman harcayarak kendi mesleklerinde yazılım geliştirme

konusunda oluşan boşluğu karşılayabilmektedirler. Sözgelimi bir mühendis, aynı zamanda

çok iyi bir programcı olabilmekte, mühendislikle ilgili programların oluşturulması

aşamasında çalışabilmektedir.

Yazılım geliştirme işi için de dünyada geniş kullanım alanı bulmuş bilgisayar programları

bulunmaktadır. Bunların bir kısmı uzman seviyesindeki kişilerin kullanabildiği programlar,

bir kısmı ise normal bilgi seviyesindeki kişilerin kullanabildiği programlardır. Microsoft

Visual Basic, Borland C+, Visual C+ bu programlardan bazılarıdır. Bu çalışmada oluşturulan

program Microsoft Visual Basic 6.0 ortamında yaratılmıştır. Bu noktada Microsoft Visual

Basic hakkında genel bir bilgi verilecektir.

1.1. Microsoft Visual Basic

[5] 1963 yılında Darmouth College’de John G. Kemeny ve Thomas E. Kurtz tarafından

Basic dili geliştirilmiştir. Daha sonralarda Microsoft tarafından PC’lerde kullanılmak üzere

uyarlanmıştır. Microsoft Qbasic ve Microsoft-Dos Qbasic’de dahil olmak üzere çeşitli

sürümleri bulunmaktadır. Microsoft ileriki yıllarda Basic dilini geliştirerek Windows

ortamına uyarlamış ve geliştirilen bu yeni dile Visual Basic adını vermiştir. Microsoft en son

Visual Basic’in 6.0 sürümünü piyasaya sürmüştür. Visual Basic, devamlı geliştiği bu süre

sonunda; yüksek hızlı uygulamalar, OLE Serverlar, ActiveX kontrolleri ve daha birçok

projeyi geliştirebilecek hale gelmiştir. Visual Basic yapısal bir programlama dili olan Basic

dilinden türetilmiş olmasına rağmen olaya bağlı bir programlama dilidir.

Yapısal ya da yordamsal uygulamalarda, uygulama kodun hangi kısımlarının

çalışacağını ve hangi sırada çalışacağını denetler. Uygulama kodun ilk satırı ile başlar ve

gerektiğinde yordamları çağırarak uygulama boyunca önceden tanımlanmış bir yolu izler.

Olaya bağlı bir uygulamanın çalışması, önceden belirlenmiş bir yolu izlemez. Farklı kod

bölümleri olaylara bağlı olarak çalışır. Olaylar, kullanıcın eylemlerinden, sistem yada diğer

uygulamalardan gelen iletilerden tetiklenir. Olaya bağlı programlamanın en gerekli bölümü

bir uygulamada oluşabilecek olası tüm olaylara yanıt veren kodlar yazmaktır.

Şekil 3.1.Visual Basic Karşılama Arayüzü

Visual Basic çalıştırıldığında ekrana Şekil 3.1 deki dialog penceresi gelir. Bu dialog

penceresinde 3 adet sekme bulunur. New sekmesinde oluşturulmak istenilen yeni proje için

alternatifler bulunmaktadır. Genellikle Standart.EXE seçeneği seçilerek yeni bir projeye

başlanır. Eğer istenirse diğer seçeneklerde kullanılarak ActiveX denetimleri, Dll dosyaları,

DHTML sayfalar oluşturulabilir. Existing sekmesi ile daha önceden oluşturulmuş projeler

sürücü ve klasör seçimi yapılarak açılabilir. Recent sekmesi ise üzerinde çalışmış

olduğumuz projelerin bir listesini verir ve bunlar arasından istenen seçilerek çalıştırılabilir..

1.1.1. Visual Basic Çalışma Ortamı

Visual Basic’de bir proje başlatıldığında Şekil 3.2 gibi bir görüntü ile karşılaşılır. Bu

görüntüyü elde edebilmek için açılışta "Standart EXE” seçeneğini kullanılmalıdır.

Proje geliştirme ekranında aşağıdaki araçlar bulunur.· Menü Çubuğu· Araç Çubuğu· Project Explorer· Properties penceresi· Form Layout penceresi· Araç Kutusu· Form Designer

Şekil 3.2.Visual Basic`de Proje Arayüzü

Menü çubuğu Visual Basic penceresinin üst tarafında duran metin satırıdır. Diğer

Windows uygulamalarında bulunan menü çubukları ile hemen hemen aynıdır. File

menüsünde projeyi açma - kaydetme gibi işlemler, Edit menüsünde standart edit işlemleri,

View menüsünde programın mevcut olan fakat ekranda açık olmayan pencerelerini açma

işlemleri, Project menüsünde form ekleme-kaldırma gibi proje ile ilgili işlemler, Format

menüsünde forma eklenen nesnelerin düzenleme işlemleri, Debug menüsünde program

çalışırken programı kontrol etmeye yarayan işlemler bulunur. Run menüsü aracılığı ile

programı çalıştırabilir veya durdurabiliriz. Tools menüsünde Visual Basic’i

özelleştirebileceğimiz ve Projeye menü ekleyebileceğimiz seçenekler bulunur. Add-Ins

menüsü ise raporlar ve database oluşturma seçeneklerini bulundurur.

Menü çubuğunun hemen altında Şekil 3.3 de`görülen araç çubuğu bulunur.

Project Explorer penceresi projede bulunan elemanlara erişimi sağlar. Bu pencerede

formalar, sınıflar ve modüller listelenir. Bu pencerenin araç çubuğunda 3 adet buton bulunur.

Project Explorer penceresi içerisinden bir form seçip View Object butonuna tıklayarak form

görüntülenebilir. View Code butonu Code Editöre ulaşmayı sağlar. Toggle Folders butonu

ise tüm form ve modülleri kategoriler halinde görebilmeyi sağlar. Project Explorer

penceresinde bir öğeye sağ düğme ile tıklanırsa birçok işlev sunan bir menü açılır. Şekil 3.4

de Project Explorer penceresi gösterilmiştir.

Şekil 3.3.Standart Araç Çubuğu

Şekil 3.4.Project Explorer Penceresi

Visual Basic’de bütün nesnelerin kendilerine has özellikleri bulunur. Properties penceresi

kullanılarak nesnelere ait özellikler değiştirilebilir. Bir nesne seçildikten sonra Properties

penceresinde seçili olan nesneye ait özellikler yer alır. Visual Basic’de formlar da birer

nesnedir. Properties penceresinin altında aktif olan özelliğe ait bir açıklama görülebilir.

Form Layout penceresi ile formun çalışma esnasında ekranda nasıl görüleceğini

belirlenir. Toolbox uygulama arabirimini oluşturmak için gereken denetimleri içerir.

Toolbox’da bulunan bütün simgeler birer denetimi temsil etmektedir. Toolbox’a yeni

denetimler eklenebilir veya varolan denetimler çıkarılabilir. Toolbox’da bulunan bir

denetimi kullanmak istenirse mouse ikonu ile denetim üzerine bir kez tıklanır ve ardından

formumuza bu denetim çizilir. Properties, Form Layout ve Toolbox pencereleri Şekil 3.5`de

gösterilmiştir.

Şekil 3.5.Properties, Form Layout ve Toolbox Pencereleri

Şekil 3.6`da ekranın ortasında Form Tasarımcısı görülmektedir. Form tasarımcısı form

görünümünün, form üzerindeki denetimlerin düzenlendiği yerdir.

Visual Basic’de kod derleyici editöre Code Editor adı verilir. Code Editor bir form

üzerine veya nesneye çift tıklayarak veya sağ click yaptıktan sonra View Code seçeneğini

Şekil 3.6.Form Tasarımcısı

Şekil 3.7.Code Editor

kullanarak açılabilir. Code Editor, Project Explorer penceresinden bir öge seçimi yapıldıktan

sonra View Code butonuna tıklayarak da açılabilir. Şekil 3.7`de Code Editor görülmektedir

Bu pencerenin üst tarafında iki adet açılır liste kutusu bulunmaktadır. Sol taraftaki açılan

metin kutusunda (Object), form içerisinde bulunan nesnelerin bir listesi bulunur, sağ

taraftakinde (Procedure) ise seçili nesneye ait olaylar bulunur, aşağıdaki bölüm ise kodların

yazılacağı kısımdır.

1.2. Kanal Tasarımı Programı

Kanal Tasarım programı önceden de belirtildiği üzere Microsoft Visual Basic 6.0

ortamında hazırlanmış, basit bir mantığa sahip, hazırlanırken aşırı detaydan kaçınılmış,

geliştirilebilir/değiştirilebilir bir programdır. Bu şekilde oluşturulmasının sebebi ileriki

uygulamalarda kuvvetle muhtemel yenilenmesi ve değişmesi gerekeceği gerçeğidir.

1.2.1. Programın Amacı ve Temel Mantığı

Program temel olarak kullanıcının belirli parçalardan oluşan bir hava kanalı hattının

basınç düşümünü hesaplamasına ve kanalın boyutlandırılmasına yardımcı olmak amacıyla

hazırlanmıştır. Bunun yanında bir takım pratik ve bir takım özel hesaplamalar ayrıca

eklenmiştir. İleri Visual Basic uygulamalarının bu programda yer aldığı söylenemez. Bunlar

yerine basit ama fonksiyonel komutlar, döngüler ve prosedürler kullanılmıştır. Programın

kodlarının içerisine bir de özel direnç değerleri tablosu yerleştirilmiştir ki bu uygulama

sayesinde kullanıcı, programın kodunda barındırdığı bilgiyi tablodan bakmadan; doğrudan

elle girerek sorgulayıp bulabilmektedir. Programın pratik kullanım açısından piyasadaki

ticari benzerleri ile rekabet edecek düzeyde olmadığını peşinen kabullenmekte yarar vardır.

Bunun yerine teorik gerçekleri otomatize eden bir yapıdadır. Fakat geliştirilebilirlik özelliği

sayesinde istenirse hem pratik kullanım açısından, hem de detaylılık açısından istenilen

rekabetçi düzeye getirilebileceğinin de burada belirtilmesi gereklidir.

Program esas olarak basınç kayıplarının bir tek listede düzenli bir şekilde listelenerek alt

alta toplanıp toplam basınç kaybına ve kanalın boyutlandırılması amacıyla çalışmaktadır. Bu

işlem programın içinde ayrı bir modül olup, programın içinde yer alan diğer modüller de

doğrudan veya dolaylı olarak bu işleme hizmet etmektedir.

1.2.2. Rakamlarla Kanal Tasarım Programı

Kanal tasarım programı için yaklaşık 237 adet nesne kullanılmıştır. 7 Form, 1 MDIForm ,

2 Option Button, 1 MSFlexGrid, 37 TextBox, 94 Label, 18 Frame, 24 Commobox 4

Command Button, 43 Image, 4 Inoutbox, 2 Msgbox nesneleridir. Yaklaşık 4000 satır komut

yazılmış ve kontrol için program yaklaşık 100 defa baştan çalıştırılıp denenmiştir. Tez

aşamasıyla beraber yaklaşık 500 saat ekran başında geçirilmiştir.

1.2.3. Program Bileşenleri

Kanal tasarım programı yapısal olarak 8 adet formdan oluşmaktadır. Formların her biri

kendine özel bir işlem yapmak için hazırlanmış olup biri hariç hepsi birbirinden bağımsızdır.

Bu formlar Tablo 3.1`deki gibi özetlenebilir:

FORM NO FONKSİYONUMDIForm1 Program Arayüzü

1 Basınç Kaybı Hesabı2 Hız Hesabı3 Kesit Alanı Hesabı4 Dairesel Ölçülere Geçiş5 Özel Direnç Kayıp Katsayıları6 Düz Kanal İçin Eşit Sürtünme Direnci Hesabı7 Birim Çevirileri

1.2.3.1. Program Arayüzü

Program arayüzü kanal tasarım programının ilk görünen yüzüdür. Amacı hem programa

bir başlangıç yüzü oluşturmak, hem de kullanıcının programın diğer kısımlarına ulaşmasını

kolaylaştırmaktır. Bunun için MDIForm1 oluşturulmuş ve başlığı “Hava Kanalı Tasarımı”

olarak değiştirilmiştir. Program fikir aşamasında iken programın içinde olması düşünülen

tüm formlar burada menu editor yardımı ile menüler oluşturularak ifade edilmiştir. Daha

sonra bu menüler değiştirilerek son halini almıştır. Menülerin programdaki isimleri, asıl

fonksiyonlarının isimleri kısaltılarak verilmiş, böylelikle ulaşmada pratiklik sağlanmıştır.

Tablo 3.1. Kanal Tasarımı Programında Kullanılan Formlar ve Fonksiyonları

MDIForm1 de 4 adet menu vardır. Bunlardan biri açılır menu şeklinde oluşturulmuştur.

Diğerleri birer kısayoldur. Menulerden ilgili formlara ulaşma işlemi ise ilgili menunun

“click” prosedürüne görünürlük kodu yazılarak sağlanmıştır. Bu durum aşağıdaki gibi

örneklenebilir:

Private Sub mnuBKH_Click()

Form1.Visible = True

MDIForm1.Visible = False

End Sub

Bu kod ile form1 nesnesi çağırılarak basınç kaybı hesaplama modülü başlıklı uygulama

görüntülenmiş olmaktadır. Bunun dışında form1 `de programı sonlandıran command butonu

da bulunmaktadır. MDIForm1 Şekil 3.8 `da gösterilmiştir.

1.2.3.2. Basınç Kaybı Hesabı Bölümü

Basınç kaybı hesaplama bölümü form1 ile oluşturulmuş olup programın en önemli

uygulamasıdır. Programın amaç işlemini yapan kısmıdır. Bu sebeplere bağlı olarak en fazla

Şekil 3.8.MDIForm1

eleman ve kod satırı sayısına sahiptir. Kullanıcı yönlendirmeli bir uygulamadır. Kullanıcıya

sağladığı kolaylıklar yanında az da olsa bir uğraş vermektedir.

Form1 temel olarak 1 adet MsFlexGrid nesnesi ve yardımcı nesnelerden oluşmaktadır.

Yardımcı nesneler, combobox, textbox, label, command button gibi nesnelerdir. Bunların bir

kısmı başlangıçta görünür durumdadır, bir kısmı ise başlangıçta görünür durumda değilken

ilgili nesnelerin ilgili prosedürlerine yazılan kodlar vasıtasıyla görünür duruma gelmektedir.

Temel işleyiş prensibi şöyledir: Kullanıcı elindeki kanal sistemini parçalara ayırarak her

birini numaralandırır. Daha sonra programı çalıştırarak program arayüzünden basınç kaybı

hesaplama bölümüne ulaşır. Burada kullanıcıyı 2 adet combobox, 2 adet textbox, 1 adet

MsFlexGrid nesnesi 4 adet buton ve label nesneleri karşılar. Bu durum Şekil 3.9`da

görülmektedir.

Şekil 3.9.Form1

Kullanıcı elindeki kanal parçalarını tek tek listeye girer. Bunun için önce üst taraftaki

combobox dan kanal parçasının sınıfını seçer. Düz kanal için “Düz Kanal İçin Eşit Sürtünme

Direnci Hesabı” bölümüne geçilir. Bu işlem de Şekil 3.10`de görülmektedir.

Kanal parçası olarak Düz Kanal seçildikten sonra program form6’ ye geçecektir. Burada

kullanıcıdan sistemin toplam hava debisini ve hızını girmesi kanal malzemesini seçmesi

istenir. Ardından hesapla butonuna basılarak eşdeğer sürtünme direnci ve eşdeğer çap

hesaplanır. Kullanıcıdan eşdeğer çapa göre tahmini kanal yüksekliğini veya genişliğini ve

Şekil 3.10.Kanal Parçasının Tipinin Belirlenmesi

kanalın mimari projeye göre yüksekliğini veya genişliğini girmesi istenir. Bu işlem Şekil

3.11’de gösterilmiştir.

Kullanıcı tekrar Basınç Kaybı Hesabına dönerek Düz Kanal uzunluğunu girer ve gir

butonuna basılarak ilgili kanal parçasının adı, üzerinden geçen akışkan debisi, akışkan hızı,

uzunluğu, eşit sürtünme direnci, basınç düşümü miktarları MSFlexGrid nesnesinin ilk

satırına yazdırılır. Bu işlem Şekil 3.12’te gösterilmiştir.

Şekil 3.11.Eşit Sürtünme Direnci, Eşdeğer Çap ve Kanal Boyutları Hesabı

Eşdeğer basınç düşümü hesaplandıktan sonra kullanıcı aynı basınç değerini kullanarak bir

sonraki kanaldaki hava hızını, eşdeğer çapını ve kanal boyutlarını bulabilir. Bu işlem Şekil

3.13’te gösterilmiştir.

Şekil 3.12.Basınç Kaybı Hesaplanması

Buradan tekrar Basınç Kaybı Hesabı bölümüne gidilerek yeni kanalın uzunluğu girilir.

Önce alt satıra geç butonuna basılır ardından gir butonuna basılarak yeni kanal için kanal

parçasının adı, üzerinden geçen akışkan debisi, akışkan hızı, uzunluğu, eşit sürtünme direnci,

basınç düşümü miktarları MSFlexGrid nesnesine yazdırılır. Bu işlem Şekil 3.14’te

gösterilmiştir.

Şekil 3.13.Yeni Kanalın Boyutlandırılması ve Akış Hızının Hesaplanması

Bununla birlikte önceki bir satıra geri dönmek için üst satıra geç butonu kullanılabilir.

MsFlexGrid nesnesindeki textbox nesnesinde de girilen basınç kayıpları anlık olarak

toplanmakta ve böylelikle ayrıca bir toplama işlemine gerek kalmamaktadır. Anlatılan

şekilde kullanıcının elindeki tüm kanal sistemi alt alta girilerek toplam basınç kayıplarının

hesaplanması mümkün olmaktadır.

Şekil 3.14.Yeni Kanalın Boyutlandırılması ve Basınç Kaybı Hesaplanması

Bu uygulama için kanal parçasından kasıt şunlardır:

· Düz kanal

· Yön Değişiklikleri

· Kesit Değişikleri

· Hava Giriş - Çıkışları

· Ayrılmalar – Birleşmeler

· Diğer (Menfez, Filtre, Isıtıcı, .. )

Tüm hesaplamalar için eşit sürtünme direnci yöntemi kullanıldığından düz kanalda basınç

kaybını bulmak için kullanıcının özellikle uzunluk, hız, debi değerlerini girmesi

istenmektedir. Bulduğu eşit sürtünme direnici sabit tutarak diğer kanal parçalarını da

boyutlandırabilir. Böylece yöntemin gereği yapılmaktadır.

Düz kanal dışında kalan dirençler arasından yön değişiklikleri, kesit değişiklikleri, hava

giriş-çıkışları, ayrılmalar – birleşmeler bölümlerinde ise (27) denklemi kullanılarak basınç

düşümü hesaplanmakta ve ilgili hücreye yazdırılmaktadır. Kayıp katsayısı ise kullanıcının

girdiği parametreler doğrultusunda otomatik olarak atanmaktadır. Bu işlem için Select Case

döngüsel başvurusu kullanılmaktadır. Bu başvuru iç içe defalarca kez kullanılarak sistemin

doğru sonucu vermesi sağlanmıştır. Diğer bölümünde ise kullanıcının basınç kaybını ve

basınç kaybına sebep olan elemanın ismini girmesi istenir.

1.2.3.3. Hız Hesabı

Bu uygulama basınç kaybı hesaplama bölümünde ve diğer uygulamaların çoğu gibi

kullanıcıya pratik bir hesap imkânı sunmak amacıyla hazırlanmıştır. Bu işlem Şekil 3.15’de

gösterilmiştir.

Bu Hava kanalı uygulamalarında hava hızının bilinmesi önemli olduğundan bu işleme

ayrıca yer verilmiştir. Form2 üzerinden çalışan uygulamada kanal kesit alanı tipine göre,

debi değeri de girilerek hız hesaplanmaktadır. Büyüklüklerin birimsel açıdan birbiriyle

çelişmemesi açısından hesaplanan büyüklüklerin birimleri yanlarına yazılmıştır. Birim

uyuşmazlığı veya birim çevirisi ihtiyacı olması durumuna karşın Form7 hazırlanmıştır.

Pek detaylı olmayan bu uygulamada ilgili textbox nesnelerine debi ve kesit tipine göre

kesit ölçüleri girilerek sondaki textbox nesnesinde hız elde edilmektedir. Bu işlem

yukarıdaki Şekil 3.15’da görülmektedir.

Şekil 3.15Akış Hızının Hesaplanması

1.2.3.4. Kesit Alanı Hesabı

Bu uygulama da basit bir hesap imkanı sağlamakla birlikte kanal boyutlandırılmasında

önem taşır. Projelendirme esnasında kanal içerisinde istenen hava debisi ve hava hızı belli

olmakla birlikte mimari kısıtlar dolayısıyla kesit alanının değiştirilmesi gerekebilir. Ayrıca

redüksiyon vb kesit değişimlerinde yeni kesit alanının uygunluğunun kontrolü önemlidir. Bu

nedenle bu basit uygulama programa eklenmiştir. Uygulama form3 üzerinden çalışmaktadır.

Kullanılışı form2`ye benzemekle birlikte burada girilen değerler debi ve hız değerleridir.

Dikkat edilmesi gereken nokta dikdörtgen kesitlerde aynı kesit alanını birkaç ölçü

kombinasyonunun birden karşılayabileceğidir. Burada sadece kare kesit

hesaplatılabilmektedir. Unutulmamalıdır ki kararlı yapısından dolayı uygulamada mümkünse

kare kesit kullanmak uygulayıcı için bir avantajdır. Form3 Şekil 3.16’da görülebilir.

Şekil 3.16.Debi ve Hızdan Kesit Alanı Hesabı

1.2.3.5. Dairesel Ölçülere Geçiş

Bu uygulamada var olan dikdörtgen kesit ölçülerinden dairesel kesit ölçülerine Geçiş

işlemi yapılmaktadır. Burada yararlanılan, kesit alanlarının aynı olmasıdır. Böylelikle

dikdörtgen ölçülerle hesaplanan kesit alanından, dairesel ölçü çekilebilmektedir. Bunun için

Form5 oluşturulmuştur. Dikdörtgen a ve b ölçüler ilgili textbox nesnelerine girilerek hesapla

butonu yardımıyla dairesle kesitin çapı son textbox nesnesinden alınabilmektedir. Burada

birimlerle ilgili bir problem olması durumunda form7 ya başvurulabilir. Şekil 3.17`de form4

görülmektedir.

1.2.3.6. Birim Çevirileri

Bu uygulama ara işlemler için gerekli olan birim çevirilerinin gerçekleştirildiği bölümdür.

Burada ilgili büyüklük için mevcut olan birimler birbirlerine dönüştürülürler. Kullanıcının

yapması gereken sadece ilgili büyüklük için ayrılmış olan bölgede üst kısımdaki kutulara

miktarı yazmak ve üstteki comboboxlarda ilk birimi seçmek, daha sonra da alttaki

Şekil 3.17Dairesel Ölçülere Geçiş

comboboxlarda ikinci birimi seçmktir. Bunun için form7 oluşturulmuştur. Form7 Şekil

3.18`de görülebilir.

1.2.3.7. Özel Direnç Kayıp Katsayıları

Bu uygulama tamamen kullanıcının özel direnç kayıp katsayılarını ayrı bir ortamda

görmek isteği düşünülerek hazırlanmıştır. Bir tablo kullanmadan bu programın dışında

yapılan bir hesaplamada bile bu programdan yararlanılabilinir. Program bu özelliğiyle bir

kütüphane görevi görmektedir. Bunun için form6 oluşturulmuştur. Kayıp katsayısının

bulunuşu aynen form2`de anlatıldığı gibidir. Tek farkı sonucun MsFlexGrid nesnesine değil

bir textbox nesnesine yazdırılmasıdır. İşlem şu şekilde gerçekleşir: İlgili özel direnç

comboboxlar yardımı ile seçilip belirlenir. İlgili parametreler girilerek kayıp katsayısı

okunabilir. Form 5 Şekil 3.19da görülebilir.

Şekil 3.18Birim Çevirileri

1.2.3.8. Eşit Sürtünme Direnci Hesabı

Bu uygulamada kullanıcının form6`de kullanmak üzere bir eşit sürtünme direnci değerini

sürtünme diyagramı kullanmadan seçebilmesi sağlanmıştır. Bunun için

Şekil 3.19Özel Direnç Kayıp Katsayıları

DVf

LP

df

VDh

21000

7,3Re9,6log8,11

4.66Re

2

11,1

r

e

=D

÷÷

ø

ö

çç

è

æ÷ø

öçè

æ+-=

=

denklemleri kullanılmaktadır. Bu denklemler sürtünme diyagramına oldukça yaklaşık

sonuçlar vermekte ve kullanıcı buradan aldığı değeri doğrudan uygulamada

kullanabilmektedir. Uygulama form6 üzerinden çalışmaktadır. Kullanılışı şöyledir: Hava

hızı, debisi ve kanalı malzemesi ilgili kontrol elemanları ile seçilir ve hesapla butonuna

basılır. Şekil 3.20`de form6 görülmektedir.

Şekil 3.20.Eşit Sürtünme Direnci Hesabı

BÖLÜM DÖRT

SONUÇLAR

1. Sonuçlar

Bu bölümde Hava kanalı sistemi tasarımı; bilgisayar programıyla ve tablolar kullanılarak

yapılan örnek hesaplamalara ve bunların karşılaştırılmasına yer verilecektir.

1.1. Örnek Hava Kanalı Sistemi

Şekil 4.1’de hava kanalı sistemi görülmektedir.

Şekil 4.1.Hava Kanalı Sistemi

1.2. Hava Kanalı Tasarımı Programıyla Elde Edilen Sonuçlar

Şekil 4.2.Hava Kanalı Tasarımı Programıyla Yapılan Örnek Hesaplama

1.3. Diyagram ve Tablo Kullanılarak Elde EdilenSonuçlar

Şekil 4.3.Diyagram ve Tablo Kullanılarak Yapılan Örnek Hesaplama

1.4. Sonuç

Hava kanalı tasarımı programıyla yapılan hesaplamalarda toplam basınç kaybı, kanal

içindeki akış hızı, dairesel eşdeğer çap ve prizmatik kanal boyutları hesabı kısa sürede

yapılmıştır ve sonuçlar daha kesindir. Diğer yöntem olan özgül sürtünme direnci diyagramı

ve dikdörtgensel kanalların dairesel eşdeğerleri tablosu kullanılarak yapılan hesaplamalarda

çok fazla zaman kaybı yaşanmıştır. Özgül sürtünme direnci diyagramından okunan dairesel

eşdeğer çap, hız ve eşit sürtünme direnci değeri göz kararı okunduğu için yaklaşık sonuçlar

vermektedir.

İlk yöntemde toplam basınç kaybı değeri 79.8204 Pa olarak hesaplanmıştır. İkinci

yöntemde ise 85.363 Pa olarak hesaplanmıştır. Görüldüğü gibi basınç değerler. birbirine

yakındır. Aynı şekilde dairesel eşdeğer çaplarında birbirine çok yakın olduğu Şekil 4.2 ve

Şekil 4.3 den görülmektedir.

Hava kanalı tasarımı programının kullanıcılara sağladığı en büyük yarar diğer

programlarda olduğu daha az vakit harcamalarıdır.

90° Parçalı Dirsek 60° Parçalı Dirsek

45° Parçalı Dirsek 30° Parçalı Dirsek

Redüksiyonlu Dirsek90° Keskin Dirsek

2 Parça

45° Dairesel Branşman 45° Dairesel Branşman

L=(1.414 x D) + 2L= (2 x D) + 2

Dairesel Redüksiyonlu BranşmanD<B

45° Dairesel Redüksiyonlu BranşmanD>B

Simetrik Dairesel Redüksiyon

Eksantrik Dairesel Redüksiyon

90° Dairesel Te Parça 180° Dairesel Te Parça

135° Dairesel Te Parça 90° Dairesel Çift Te Parça

90° Dairesel 4`lü Te Parça 135° Dairesel 4`lü Te Parça

180° Dairesel 4`lü Te Parça Dairesel Redüksiyonlu Te Parça

180°Dairesel Redüksiyonlu Te Parça 90° Dairesel Redüksiyonlu Te Parça

90° Dairesel 4`lü Te Parça 135° Dairesel 4`lü Te Parça

Pantolon Parça Redüksiyonlu Y Pantolon Parça

Birleşme Yeri Düz Birleşme Yeri Flanşlı Birleşme Yeri Özel Flanşlı

Dikdörtgen Kesitten Dairesele Geçiş (Standart)

Dikdörtgen Kesitten Dairesele Geçiş (Ötelemeli)

KAYNAKLAR

[1] ALARKO, CARRIER, Carrier Hava Koşullandırma Sistem Tasarımı,

1.Baskı, Alarko Carrier Yayınları, KOCAELİ, 2004, s2-17,

[2] TMMOB Makina Mühendisleri Odası, Klima Tesisatı – Yayın No:

MMO/2002/296-2, 1.Baskı, TMMOB Makina Mühendisleri Odası Yayınları,

ANKARA,2002,s149,151,154

[3] ASHRAE Temel El Kitabı (FUNDAMENTALS ) Çevirisi, Bölüm 32 Kanal

Tasarımı, Teknik Yayınlar: 2, Tesisat Mühendisleri Derneği, İSTANBUL, 1997

[4] Klima – Havalandırma Tesisatı, ISISAN Çalışmaları No:158, ISISAN

Yayınları, İSTANBUL, 1997, s24

“Hava Kanalı Tasarımı Veri Kaynağı”

[5] http//:www.bilgisayarogren.com/vbders1.htm