Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

373-386

Authors: Murat ÜNVERDİ1 , Hasan KÜÇÜK2*

Öz Bu çalışmada Taguchi yöntemi ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği kullanılarak tasarlanan, havadan havaya, küçük kapasiteli (50-200 m3/h) bir ısı geri kazanım cihazındaki, çapraz akışlı levhalı ısı değiştiricilerin ısıl ve hidrolik performansları karşılaştırılmıştır. Akış etkenliği ve duyulur ısıl etkenliği yüksek olacak şekilde tasarlanan levhalı ısı değiştiricilerin; alt kanal sayısı, kanal yüksekliği, ortalama hava akış hızı ve levha malzemesi değişkenleri belirlenmiştir. Akış etken ve ısıl etken levhalı ısı değiştiricilerde, değişkenler ve değişkenlerin ikinci dereceden etkileşimlerinin dahil edildiği akış etkenliği ve geri kazanılan ısıl güç için denklemler çoklu regresyon analizi ile türetilmiştir. 3-boyutlu levhalı ısı değiştiricilerin farklı hacimsel debilerdeki performansları, sonlu hacimler tabanlı ANSYS/Fluent kullanılarak karşılaştırılmıştır. Levhalı ısı değiştirici tasarımında en etkili değişkenlerin; kanal yüksekliği ve ortalama hava akış hızı olduğu belirlenmiştir. Isıl etken modelde, ortalama %50 daha fazla ısının geri kazanıldığı ve ısıl etkenliğin ortalama %35 daha yüksek olduğu; akış etken modelde ise ortalama 2.5 kat daha az basınç düşümü ve akış etkenliğinin ortalama %10 daha yüksek olduğu görülmüştür. Geri kazanılan ısıl güç ve akış etkenliği birlikte değerlendirildiğinde her iki model için en uygun ortalama akış hızlarının 1.5-2 m/s (90÷110 m3/h) aralığında olduğu belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: Levhalı ısı değiştirici, Isı geri kazanımı, Duyulur ısıl etkenlik, Akış etkenliği, Taguchi yöntemi, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği Abstract In this study, thermal and hydraulic performances of cross flow plate heat exchangers, designed using Taguchi method and Computational Fluid Dynamics, in a small capacity (50-200 m3/h) air to air heat recovery device were compared. The plate heat exchangers, which are designed to have high flow effectiveness and sensible effectiveness, number of sub-channel, channel height, average air velocity and sheet material variables were determined. The equations for flow effectiveness and recovered thermal power, including variables and second order interactions of variables, were derived by multiple regression analysis for flow effective and thermally effective plate heat exchangers. The performances of 3-dimensional plate heat exchangers using finite volume based ANSYS/Fluent were compared in different volumetric flow rates. The channel height and average air velocity were determined as the most influential variables in the design of plate heat exchanger. It was found that on average 50% more heat was recovered and thermal effectiveness was on average 35% higher in the thermal effective model, while pressure drop was on average 2.5 times less and flow effectiveness was on average 10% higher in the flow effective model. When the recovered thermal power at the fresh side and flow effectiveness are evaluated together, the optimum average flow velocities for both models was determined to be range of 1.5-2 m/s (90 ÷ 110 m3/h).

396-402

Authors: Hüseyin ŞANLI1*

Öz Bu çalışmada, yüksek serbest yağ asidi içeriğine sahip atık tavuk yağı ve atık deri yağından biyomotorin yakıtları üretilmiş ve ortak-hat direkt püskürtmeli bir diesel motorda 2000 d/d sabit motor devrinde ve beş farklı motor yükünde (50, 75, 100, 125 ve 150 Nm) test edilmişlerdir. Biyomotorinlerin motor performans ve yanma karakteristikleri üzerindeki etkileri referans yakıt olan petrol türevi diesel yakıtı (motorin) ile karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir. Motorine kıyasla; biyomotorin yakıtların fren özgül yakıt tüketimleri daha yüksek, termik verimleri ise daha düşük olmuştur. Performans karakteristikleri arasındaki farklar motor yükü ile daha belirgin bir hal almıştır. Pilot püskürtmede motorin ile tüm motor yüklerinde daha yüksek basınç değerlerine ulaşılırken, 125 ve 150 Nm yük şartlarında ana püskürtmede biyomotorinler ile daha yüksek basınçlar elde edilmiştir. Silindir içi basıncı ve ısı yayılım oranları arasındaki en kritik fark 125 Nm’de görülmüştür. Tutuşma gecikmesi süreleri motor yükü ile farklılıklar göstermiş; fakat tüm yakıtlar için genellikle motor yükü ile birlikte artmıştır. Biyomotorin yakıtların yanma süreleri birbirlerine yakınken, tüm motor yüklerinde motorinin yanma süresi daha uzun olmuştur. Anahtar kelimeler: Atık hayvansal yağ, Biyomotorin, Motor test, Performans, Yanma Abstract In this study, biodiesel fuels were produced from waste chicken fat and waste fleshing oil with high free fatty acids, and those were tested in a common rail-DI diesel engine at constant engine speed of 2000 rpm and five different engine loads (50, 75, 100, 125 and 150 Nm). The effects of biodiesel fuels on the engine’s performance and combustion characteristics were investigated in comparison with petroleum-based diesel fuel (PBDF) which was the reference fuel. As compared to PBDF, brake specific fuel consumptions of biodiesels were higher but their thermal efficiencies were lower. The differences between performance characteristics became more pronounced with increasing engine load. In-cylinder pressures which were attained in pilot injection were higher with PBDF at all engine loads, while higher pressures were attained in main injection with biodiesel fuels at 125 and 150 Nm. The most critical differences between in-cylinder pressures and heat release rates were found at 125 Nm. The ignition delays varied with engine load; but for all test fuels it usually increased with engine load. While the combustion durations of biodiesel fuels were close to each other, PBDF’s combustion durations were relatively higher at all engine loads tested.

410-416

Authors: Serpil ÇELİK1* , Ahmet KABUL2

Öz Günümüzde hızlı nüfus artışı ve sanayileşme ile birlikte enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Bu enerji ihtiyacının büyük kısmı petrol ve kömür gibi fosil kaynaklardan karşılanmaktadır. Hem artan enerji ihtiyacını karşılamak hem de fosil kaynakların zararlarını azaltmak için yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi gelecek için en önemli alternatif enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Bu çalışmada, Isparta ilinde kurulması düşünülen parabolik güneş kolektörlü Organik Rankine Çevriminin (ORC) modellemesi ve sistemin termodinamik analizi yapılmıştır. Kojenerasyon sisteminin birinci ve ikinci yasa analizleri yapılarak enerji ve ekserji verimleri hesaplanmıştır. Parabolik güneş kolektörleri yardımıyla toplanan ısı, ORC sisteminde mekanik güce dönüştürülerek evin elektrik ihtiyacı karşılanmıştır. Daha sonra sisteminin kondenser kısmından atılan ısı ise evin ısıtma ihtiyacını karşılamak için kullanılmıştır. Böylece fosil kaynakların çevreye verdiği zarar önlenmiş olunacak ve yakıt tasarrufu sağlanacaktır. Anahtar kelimeler: Parabolik kolektör, Organik rankine cevrim, Isıtma, Enerji, Ekserji Abstract With today's rapid population growth and industrialization, energy needs are increasing day by day. Much of this energy needs come from fossil sources such as oil and coal. There is increasing interest in renewable energy sources in order to meet both the increasing energy demand and the fossil resources. Solar energy from renewable energy sources is one of the most important alternative energy sources for the future. In this study, the model of Organic Rankine Cycle (ORC) with parabolic solar collector assumed to be established in Isparta province and the thermodynamic analysis of the system are done. First and second law analyzes of the cogeneration system were performed and energy and exergy yields were calculated. The electricity needs of the house were met by converting to ORC with mechanical collecting using parabolic solar collectors. Then the driver includes the heating requirement of the house for the discharge of the condenser from the container. Thus, damage caused by fossil resources will be prevented and fuel saving will be ensured.

423-429

Authors: Hasan OĞUL1* , Mehmet Onur KARAAĞAÇ2

Abstract Due to the increasing energy need, countries are required to optimize their usage of energy sources for sustaining developments. One of the options to meet the sustainable energy is the use of nuclear power plants (NPPs). However, building and using NPPs represent a great challenge to policy makers of the countries: acceptance of this technology by the citizens. Turkey is one of the countries decided to establish NPPs and adjust their policy in this regard. The country's first NPP is already under construction in Mersin, and the second will be established in Sinop. A survey to evaluate public acceptance of NPPs was given to 838 individuals from different cities of Turkey. The participants were interviewed face-to-face between January and March 2018. The endorsement and opposition rates were determined as 42.3% and 31.1%, respectively. The margin of error at 95% CL was found to be 3.3%. Measuring the participants' knowledge of NPPs was also aimed. It has been asked to respondents express if they have basic knowledge of NPPs. 72% of the participants stated that they know the basics of NPPs. To extract the actual rate, three simple questions regarding NPPs have been asked, and only 24.9% of all participants answered 2 or 3 questions correctly. The results were further compared with previous surveys for Turkey and other countries. Öz Artan enerji ihtiyacından dolayı ülkelerin sahip oldukları enerji kaynaklarını sürdürülebilir gelişme için en iyi şekilde kullanmak zorundadırlar. Sürdürülebilir enerjiyi karşılamak için seçeneklerinden bir tanesi de nükleer güç santrallerin (NGS) kullanılmasıdır. Ancak, NGS’lerin inşa edilmesi ve faaliyete geçirilmesi ülkelerin politika yapıcılarına çözülmesi gereken büyük bir sorunu sunmaktadır: bu teknolojinin halk tarafından kabul edilebilirliği. Türkiye, NGS’leri kurmayı ve politikalarını bu yönde değiştirmeye karar veren ülkelerden bir tanesidir. Ülkenin ilk NGS'si halihazırda Mersin'de yapım aşamasındadır ve ikincisi ise Sinop ilinde kurulacaktır. Türkiye'nin farklı şehirlerinden 838 kişiye NGS'lerin halk tarafından kabul edilirliğini değerlendirmek için bir anket yapılmıştır. Katılımcılara anketler 2018 Ocak-Mart ayları arasında yüz-yüze görüşme esnasında yapılmıştır. NGS’leri destekleme ve karşı olma oranları sırasıyla 42.3% ve 31.1% olarak belirlenmiştir. %95 güven seviyesindeki hata payı %3.3 olarak bulunmuştur. Katılımcıların NGS konusundaki bilgilerinin ölçülmesi de bu anket amaçları arasındadır. Anket katılımcılarından, NGS'lere ilişkin temel bilgiye sahip olup olmadıklarını ifade etmeleri istenmiştir. Katılımcıların 72%'si NGS'lerin temel prensiplerini bildiğini belirtmiştir. Buradaki gerçek değerin ortaya çıkarılması için, NGS'lere ilişkin üç adet basit soru sorulmuştur ve tüm katılımcıların sadece 24.9%'u 2 ya da 3 soruyu doğru bir şekilde cevaplamıştır. Ayrıca, elde edilen sonuçlar daha önceki Türkiye ve diğer ülkeler için yapılmış çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Toplumsal kabul, Sinop NGS, Türkiye'de nükleer enerji politikası

440-443

Authors: Onur DUMAN1* , Mustafa Kemal KÜLEKÇİ2

Öz Bu çalışmada tel çekme işleminde ultrasonik titreşimlerin kalıp ile tel arasındaki yağlamaya ve tel çekme kuvvetine etkileri araştırılmıştır. Yapılan çalışmada geleneksel tel çekme yöntemi ile ultrasonik etki kullanılarak tel çekme işleminde yağlama etkisi ve çekme kuvveti karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Çekme kuvveti dinamometre ile ölçülmüştür. Tel çekme işleminde ultrasonik titreşimin yağlamaya olan etkisini belirlemede tel yüzeyine ait makro görüntüler karşılaştırılarak değerlendirmeler yapılmıştır. Deneysel çalışmalardan elde edilen verilerle zamana bağlı kuvvet değişim grafiği oluşturularak geleneksel tel çekme ile ultrasonik titreşimli tel çekme arasındaki kuvvet farklılıkları ortaya konmuştur. Deney sonunda çapı düşürülen telden numune alınarak telin yüzey kalitesi mikroskopta incelenmiştir. Deney sonuçlarına göre ultrasonik titreşimli tel çekmede geleneksele göre çekme kuvvetinde %9 ile %15 arasında kuvvet azalması görülmüştür. Mikroskopta yapılan incelemelere göre tel yüzeyinin sabun alma kabiliyetinin ultrasonik etki ile arttığı görülmüştür. Bu nedenle ultrasonik titreşimle çekilen tel yüzeylerinin daha pürüzsüz olduğu tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Tel çekme, Ultrasonik, Hadde, Tel Abstract In this study, the effects of ultrasonic vibrations on the lubrication between die and wire and wire drawing force in wire drawing process were investigated. In the work done, the lubrication effect and the drawing force in the wire drawing process are compared comparatively by using the conventional wire drawing method and the ultrasonic effect. Drawing force is measured with a dynamometer. In wire drawing process, evaluations were made by comparing macro images of wire surface in determining the effect of ultrasonic vibration on lubrication. The time-dependent force change graph obtained from the experimental studies was used to reveal the force differences between conventional wire drawing and ultrasonic vibrating wire drawing. At the end of the experiment, a sample with reduced diameter was taken and the surface quality of the sample was examined under a microscope. According to the results of the tests ultrasonic vibratory wire drawing showed a reduction of force between 9% and 15% in drawing force according to tradition. According to the studies made on the microscope, the lubrication ability of the wire surface was increased by the ultrasonic effect. For this reason, it has been found that the wire surfaces drawn by ultrasonic vibration are smoother.

454-461

Authors: Mehmet Safa BODUR1* , Mustafa BAKKAL2

Abstract In the study, elastic modulus estimation methods of natural fiber reinforced composites considered as alternatives to synthetic fiber reinforced composites have been investigated. Finite element analysis (FEA) and some mathematical models which are used for synthetic fiber reinforced composites were preferred. During the study, randomly oriented cotton fiber reinforced composites at different fiber ratio by volume were investigated and the tensile test results were found experimentally. Experimental data were compared with data obtained using finite element method and current analytical models. Particularly in low fiber reinforced composite samples, the data obtained from the analytical models approximated between 2-4% of the experimental data. On the other hand, in the analysis by the finite element method, it is observed that the difference with the experimental results is opened as the high deformations are occurred. The most suitable analytical models have been found in the study and have been proposed for such composites. Moreover, the behavior of composites can be simulated by finite element methods and closed results (17-23%) are revealed in this respect. Öz Çalışmada sentetik lif takviyeli kompozitlere alternatif olarak düşünülen doğal lif takviyeli kompozitlerin elastisite modülü tahmin yöntemleri incelenmiştir. Yöntem olarak sonlu elemanlar analizi ve sentetik lif takviyeli kompozitler için kullanılan matematiksel modellerin uygunlukları araştırılmıştır. Çalışma boyunca ele alınan kompozitlerhacimce farklı oranlarda gelişigüzel pamuk lifi takviyeli olup çekme test sonuçları deneysel olarak bulunmuştur. Deneysel veriler sonlu elemanlar yöntemi ve mevcut analitik modeller kullanılarak elde edilen veriler ile kıyaslanmıştır. Özellikle düşük lif takviyeli kompozit numunelerde analitik modellerden elde edilen veriler deneysel verilere yaklaşık olarak %2-4 arasında yaklaşmıştır. Diğer yandan sonlu elemanlar yöntemiyle yapılan analizlerde ise yüksek şekil değiştirme oranlarına doğru gidildikçe deneysel sonuçlarla aradaki farkın açıldığı gözlenmiştir. Çalışma neticesinde en uygunan alitik modeller bulunmuş ve bu tarz kompozitler için önerilmiştir. Ayrıca sonlu elemanlar yöntemiyle kompozitlerin davranışları taklit edilebilmiş ve deneysel değerler ile yakın (%17-23) sonuçlar ortaya çıkarılmıştır. Anahtar kelimeler: Doğal lifler, Kompozitler, Modelleme

468-472

Authors: Faruk SERİN1 , Süleyman METE 2*

Abstract The presentation and usage of traditional graphs is very important for effective and fast solution of routing in public transportation. However, the traditional graph approach is unable to consider the passenger requests such as total travel time, minimum number of transfer and total distance of travel without pre-processing and/or post-processing. Moreover, the vehicles are not represented on traditional graph. In this paper, after analyzing the different kind of graphs, we propose a novel graph named as public transportation graph. The proposed graph models the public transportation system and considers distance, waiting time, travel time, self-transportation and number of transfers simultaneously for efficient trip planning. In this way, passenger requests can be met without pre-processing and post-processing. In addition, the vehicles are also considered and demonstrated in the proposed graph. Öz Geleneksel çizgelerin sunumu ve kullanımı, toplu taşımada etkin ve hızlı bir yönlendirme çözümü için oldukça önemlidir. Ancak, geleneksel çizge yaklaşımı, ön ve/veya son işlem olmaksızın yolcuların toplam seyahat süresi, asgari transfer sayısı, toplam seyahat mesafesi gibi isteklerini dikkate alamamaktadır. Dahası, geleneksel çizgelerde araçlar temsil edilememektedir. Bu çalışmada, farklı çizge türleri incelendikten sonra, toplu taşıma çizgesi olarak isimlendirilen yeni bir çizge önerilmiştir. Önerilen çizge etkin bir seyahat planlaması için toplu taşıma sistemini modellemekte ve mesafe, bekleme süresi, seyahat süresi, kendi kendine ulaşım ile transfer sayısını aynı anda göz önünde bulundurabilmektedir. Bu sayede ön ve son işlem olmaksızın yolcu istekleri karşılanabilmektedir. Ayrıca, önerilen çizgede araçlar da göz önünde bulundurulmuş ve gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Toplu taşıma ağı, Çizge, Çok-modlu taşımacılık, Seyahat planlaması

481-497

Authors: Kemal SUBULAN1*

Abstract In recent years, there has been a growing attention to model and solve resource-constrained project scheduling problem (RCPSP) under uncertain environments. In most of the real-life cases, project managers may face with many uncertainties in activity durations, resource availabilities, resource requirements of the activities, earliest and latest finishing times of the activities etc. In addition to these input parameters, project schedule which represents the starting and/or completion times of the activities should also be considered as uncertain variables in such a fully uncertain environments where all of the project data are imprecise. Based on this motivation, this paper presents an interval programming based transformation approach to overcome fully uncertain nature of the problem. In detail, classical discrete-time binary integer programming model of the deterministic problem was extended by incorporating interval-valued parameters and decision variables. Then, fully uncertain RCPSP was transformed into the crisp equivalent form by making use of interval programming, interval ranking and interval arithmetic operations. In the proposed approach, interval arithmetic operations are performed by using supplementary information obtained from the project manager. Thus, the proposed approach is also able to take into account the project managers’ attitude toward risk and produces more acceptable and risk-free solutions. Finally, a real-life liquefied natural gas (LNG) storage tank construction project in a petroleum refinery is presented for testing its validity and practicality. The computational results have shown that more applicable and information efficient project schedules can be derived via the proposed approach according to the project manager’s attitude toward risk. Öz Son yıllarda, belirsizlik altında kaynak kısıtlı proje çizelgeleme problemlerinin modellenmesi ve çözümüne, giderek artan bir ilgi olduğu görülmektedir. Gerçek hayat uygulamalarının birçoğunda, proje yöneticileri, aktivite süreleri, kaynak kapasiteleri, aktivitelerin kaynak gereksinimleri ve en erken/en geç bitiş zamanlarının kesin ve net bir şekilde belirlenememesinden ötürü, birçok belirsizlik ile karşı karşıya kalmaktadır. Tüm bu parametrelerin belirsizlik içerdiği ortamlarda, aktivitelerin başlangıç veya bitiş zamanları olarak tanımlanan karar değişkenleri de kesin ve net bir şekilde belirlenememekte olup belirsizlik içerecektir. Bu araştırma motivasyonu ile bu çalışmada, aralık programlama tabanlı bir yaklaşım önerilerek, tamamen belirsiz ortamlarda problemin çözümü gerçekleştirilmiştir. Daha ayrıntılı olarak, probleme ait klasik kesikli zamanlı ikili tamsayılı programlama modeli, aralık sayılar ile ifade edilen parametre ve karar değişkenleri kullanılarak genişletilmiştir. Daha sonra, tamamen belirsiz kaynak kısıtlı proje çizelgeleme problemine ait matematiksel formülasyon, aralık programlama, aralık sıralama ve aralık aritmetik operasyonlar yardımıyla, belirlilik altındaki klasik eşdeğer forma dönüştürülmüştür. Önerilen yaklaşımda, aralık aritmetik operasyonlar, proje yöneticisinden elde edilen ek bilgiler yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Bu sayede, proje yöneticilerinin riske karşı tutumları dikkate alınabilmekte ve riskten bağımsız, kabul edilebilir çözümler elde edilebilmektedir. Son olarak, önerilen yaklaşımın geçerliliğinin ve uygulanabilirliğinin test edilebilmesi için, bir petrol rafinerisindeki sıvılaştırılmış doğal gaz tankına ait inşaat projesine yer verilmiştir. Elde edilen sonuçlar göstermektedir ki, önerilen yaklaşım ile proje yöneticisinin riske karşı tutumu doğrultusunda, uygulanabilir ve bilgi etkin çözümler üretilebilmektedir. Anahtar kelimeler: Kaynak kısıtlı proje Çizelgeleme, Aralık programlama, Riske karşı tutum

507-512

Authors: Aslan Deniz KARAOĞLAN1* , Ayşe MERİÇ2

Öz Nikel krom kaplama süreçlerinin önemli maliyet parametrelerinden biri olan nikelin verimli kullanımı rekabet için zorunludur. Bu çalışmada, metal üzerine nikel-krom kaplama yapan bir üreticinin nikel banyolarının verimliliğini arttırmak amacıyla, proses parametreleri eniyilenmeye çalışılmıştır. Bu amaçla, deney tasarımı ve eniyileme tekniklerinden biri olan yanıt yüzey yönteminden (YYY) yararlanılmıştır. Nikel banyolarında; iş parçasının yüzeyine yapışan nikel oranı maksimize edilirken; süreci etkileyen faktörler olarak, sıcaklık, nikel sülfat (NiSO4) oranı, nikel klorür (NiCl2) oranı, borik asit (H3BO3) oranı, pH ve parlatıcı oranı seçilmiştir. Çalışmanın sonunda, banyolardaki verimli kullanılan nikel oranı %80’den %95’e çıkarılmıştır. Anahtar kelimeler: Nikel kaplama, Nikel banyolarındaki verimli kullanılan nikel oranı, Yanıt yüzey yöntemi (YYY) Abstract Efficient usage of nickel, one of the important cost parameters of nickel chrome plating processes, is compulsory for competing. In this study, it is aimed to optimize the process parameters of the nickel baths of a manufacturer that plates nickel-chromium on metal. For this purpose, response surface methodology (RSM), one of the experimental design and optimization techniques, has been used. In nickel baths; while the rate of nickel sticking to the surface of the workpiece is maximized; temperature, nickel sulfate (NiSO4) ratio, nickel chloride (NiCl2) ratio, boric acid (H3BO3) ratio, pH and polisher ratio were selected as factors affecting the process. At the end of the study, the efficiently used nickel ratio in the bathrooms was increased from 80% to 95%.