close

Enter

Log in using OpenID

ASPİR (Carthamus tinctorious, L.) TOHUMLARININ AERODİNAMİK

embedDownload
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLER ENSTİTÜSÜ
ASPİR (Carthamus tinctorious, L.) TOHUMLARININ AERODİNAMİK
ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
Hazırlayan
Sedat BERBER
Tarım Makinaları Anabilim Dalı
Yüksek Lisans
Danışman
Doç. Dr. Sefa TARHAN
Tokat – 2007
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLER ENSTİTÜSÜ
ASPİR (Carthamus tinctorious, L.) TOHUMLARININ AERODİNAMİK
ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
Hazırlayan
Sedat BERBER
Tarım Makinaları Anabilim Dalı
Yüksek Lisans
Danışman
Doç. Dr. Sefa TARHAN
Tokat – 2007
ASPİR (Carthamus tinctorious, L.) TOHUMLARININ AERODİNAMİK
ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
Sedat BERBER
YÜKSEK LİSANS TEZİ
TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI
TOKAT - 2007
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
ASPİR (Carthamus tinctorious, L.) TOHUMLARININ AERODİNAMİK
ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
SEDAT BERBER
YÜKSEK LİSANS TEZİ
TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI
Bu tez,
/
/2007 tarihinde aşağıda belirtilen jüri tarafından oy birliği ile kabul edilmiştir.
Ünvanı, Adı ve Soyadı
İmza
1.Başkan: Doç. Dr. Sefa TARHAN
..........................
2.Üye:
Yrd. Doç. Dr. Sedat KARAMAN
..........................
3.Üye:
Yrd. Doç. Saadettin YILDIRIM
...........................
ONAY:
Bu tez
tarih ve
sayılı Enstitü yönetim Kurulu
tarafından belirlenen jüri üyelerince kabul edilmiştir.
/
/2007
Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü
(PROJE NO: 2005/41)
BU ARAŞTIRMA GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA
PROJELERİ KOMİSYONU TARAFINDAN DESTEKLENMİŞTİR
Tokat-2007
ÖZET
ASPİR (Carthamus tinctorious, L.) TOHUMLARININ AERODİNAMİK
ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
Sedat BERBER
Gaziosmanpaşa Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Tarım Makinaları Anabilim Dalı
Yüksek Lisans Tezi
2007, 47 sayfa
Danışman: Doç. Dr. Sefa TARHAN
Jüri: Yrd. Doç. Dr. Sedat KARAMAN
Jüri: Yrd. Doç. Dr. Saadettin YILDIRIM
Aspir (Carthamus tinctorius, L.) tohumları, yüksek yağ oranına ve insan
beslenmesine uygun yağ bileşenlerine sahip olan kurağa dayanıklı bir yağ bitkisidir. Bu
sebeple, Türkiye’nin yemeklik yağ açığını kapatılmasında ve biyodizel üretimini artırmada
önemli bir potansiyele sahiptir.
Aspir tarımında kullanılan tarım makinelerinin ve aspir tohumlarını işleme
sanayiinde kullanılan makinelerin tasarımında aspir tohumunun fiziksel özelliklerinin
bilinmesi gerekmektedir. Remzibey 05 çeşidi aspir tohumlarının şekilsel özellikleri,
gravimetrik özellikleri ve aerodinmaik özellikleri iki farklı nem içeriğinde (% 6,5 ve %
19,5 y.b.) belirlenmiştir. Aspir tohumu yığınlarının hava akımına karşı gösterdiği direnç
ve aspir tohumlarının hava ortamındaki son hız değeri ölçülmüştür. Bu amaçla kurulan
deney düzeneği; elektronik varyatör, elektrik motoru, santrifüj fan, hava dağıtım odası ve
silindirik depodan meydana gelmiştir. Son hız denemelerinde silindirik depo sistemden
çıkartılarak yerine 8,5 cm çapında ve 1 uzunluğunda şeffaf boru takılmıştır. Son hız deney
düzeneğinin doğru sonuç verdiğini test etmek amacıyla standart masa tenisi topunun son
hız değeri ölçülmüş ve literatürde verilen eşitlikler kullanılarak bulunan değerlerle
kıyaslanmıştır.
Aspir tohumlarının % 6,5 nem içeriğinde uzunluğu ortalama 7,94 mm olarak
bulunmuştur. Nem içeriğinin % 19,5’a çıkması durumunda uzunluk 8,13 mm’ ye çıkmıştır.
Aspir tohumlarının uzunluğu, genişliğinin 1,8 katı ve kalınlığının 2,2 katıdır. Aspir
tohumunun kabuk kalınlığı 0,46 mm olarak ölçülmüş ve nem içeriğinden etkilenmemiştir.
İzdüşüm yüzey alanı, 1000 tane ağırlığı, gerçek hacim ağırlığı, yığılma açısı ve porozite
nem içeriğindeki artışla artmışken yığın hacim ağırlığı azalmıştır. Küresellik değeri % 63
olarak ölçülmüş ve nem içeriğinden etkilenmemiştir. Sonuç olarak, boyutsal ve gravimetrik
özelliklerin çoğunun tohum nem içeriğine bağlı olduğu bulunmuştur.
Fan sekiz farklı devirde ayarlanarak, 0,03 ile 1,0 m⋅s-1 aralığında hava hızları elde
edilmiştir. Bu hızlara karşılık gelen basınç düşüş değerleri belirlenmiştir. Basınç düşüş
değerleri hava hızının artmasıyla logaritmik bir eğilimle artış göstermiştir. Bu eğilim
literatürde sıklıkla kullanılan Shedd eşitliği ve Hukill-Ives eşitliği ile tanımlanmıştır. Her
iki eşitlikte eğilimi yüksek oranda temsil etmiş olup Shedd eşitliğinin kısmen daha iyi
sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Shedd eşitliğinin kısmen daha iyi sonuç vermesi ve daha
basit bir matematiksel ifade olması sebebiyle aspir havalandırma ve kurutma sistemlerinin
tasarımında kullanılması uygundur.
Aspir tohumlarının nem içeriğindeki artış hava
akımına gösterilen dirençte % 35 oranında azalmaya sebep olduğu belirlenmiştir. Nem
içeriğindeki artışla hava direncinin azalması yığın hacim ağırlığındaki azalma ve porozite
değerindeki artışla ilgilidir.
Aspir tohumlarının son hız değerleri % 6,5 (y.b.) nem içeriğinde 9,18 m⋅s-1 değerinde
ve % 19,5 (y.b.) nem içeriğinde 9,09 m⋅s-1 olduğu belirlenmiş ve nem içeriğinin son hız
değerlerine önemli bir etkisinin bulunmadığı tespit edilmiştir. Sürüklenme katsayısı değeri
ürün nem içeriğinden çok az etkilenmiş ve 0,648-0,659 arasında olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelime: Aspir, fiziksel özellikler, son hız, hava direnci, Shedd Eşitliği, Hukill-Ives
Eşitliği
ABSTRACT
Determination of Aerodynamic Properties of Safflower (Carthamus tinctorious, L.) Seeds
Sedat BERBER
Department of Agricultural Machinery
Institute of Natural and Applied Science
University of Gaziosmanpasa
Master Thesis
2007, 47 pages
Supervisor: Doç.Dr. Sefa TARHAN
Jury: Yrd. Doç. Sedat KARAMAN
Jury: Yrd. Doç. Saadettin YILDIRIM
Safflower (Carthamus tinctorius, L.) is a drought resistant oil plant whose seeds
have high oil content and oil components recommended as healthy human nutrition.
Therefore, it has an important potential to close the palatable oil deficit of Turkey and to
increase the production of biodiesel.
The technical data about the physical properties of safflower seeds are needed to
design the necessary agricultural machines and processing machines. The dimensional
properties, gravimetric properties and aerodynamic properties of the Remzibey 05 variety
of safflower were determined at two different moisture content (6,5% and 19,5%, w.b.).
The airflow resistance and terminal velocity of safflower seeds were measured in this
study. The Experimental setup were composed of an electronic revolution control unit, an
electric motor, a centrifuge fan, an air distribution room, a cylindrical container. During
the terminal velocity experiments, the cylindrical container was replaced with a plastic
tube whose diameter and length were 8,5 cm and 115 cm, respectively.
The average length of safflower was 7,94 cm at 6,5 % (w.b.) and 8,13 mm at 19,5
% moisture content. The length of safflower was 1,8 times bigger than its width and 2,2
time bigger than its thickness. The hull thickness of safflower seed was 0,46 mm and was
not affected by the moisture content. The projected area, 1000 seed mass, kernel density,
repose angle and porosity increased with moisture content while the bulk density decreased
with moisture content. The sphericity of safflower seeds was found to be % 63 and did
change with moisture content.
The revolution of fan was adjusted at eight different levels. They gave the airflow
speed in the range of 0,03 ile 1,0 m⋅s-1. The pressure drop at each airflow speed was
measured and recorded. The values of pressure drop increased with airflow speed in a
logarithmic trend. This trend was modeled by two different equations (Shedd equation and
Hukill-Ives equation). Both equation gave good prediction; however, Shedd equation
predicted the experimental data slightly better than Hukill-Ives Equation. Shedd equation
was recommended in this study because of its slightly better predictions and mathematical
simplicity. The increase of moisture content of safflower seeds from 6,5 % (w.b.) to 19,5
% (w.b.) decreased the airflow resistance by 35%.
The terminal velocity of safflower seeds was 9,18 m⋅s-1 at 6,5% (w.b.) and 9,09
m⋅s-1 at 19,5 % (w.b.). The value of terminal velocity was not affected by moisture content.
The drag coefficient of safflower seeds were slightly affected by moisture content and
found to be 0,648-0,659.
Keywords: Safflower, physical properties, terminal velocity, airflow resistance, Shedd equation,
Hukill-Ives equation
TEŞEKKÜR
Yüksek lisansımın ilk gününden bu yana yardım ve hoşgörüsünü benden hiç
esirgemeyen danışman hocam Doç. Dr. Sefa Tarhan, jüri üyeleri Yrd. Doç. Dr. Sedat
Karaman, Yrd. Doç. Dr. Saadettin Yıldırım’a desteklerini benden esirgemeyen çalışma
arkadaşlarım Arş. Gör. Hakan Polatcı’ya, Yüksek lisans öğrencisi Ömer Faruk Yeşildağ’a
teşekkürü bir borç bilirim.
Ayrıca her şeyimi borçlu olduğum fedakar aileme, varlıkları ve sevgileriyle bana
büyük destek veren diğer arkadaşlarıma sonsuz teşekkür ve sevgilerimi sunuyorum.
Sedat BERBER
2007
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET ...………………………..………………………………………………………
i
ABSTRACT ……………………..………………………………………………….…
iii
TEŞEKKÜR …………………….………………………………………….………….
v
İÇİNDEKİLER ………………….…………………………….………………………
vi
ŞEKİLLER LİSTESİ ………………………………………………………………….
viii
ÇİZELGELER LİSTESİ ……………………………………..…………….…………
ix
SEMBOLLER LİSTESİ………………………………………………………………...
x
1. GİRİŞ ………………………………………………………………………….........
1
2. LİTERATÜR ÖZETİ …………………………………..………….…….………….
4
3. MATERYAL VE METOD .……………………….…..………………………….
13
3.1. Materyal ………………………………….……..….……………….…………
3.2. Metod ………………………………….……..…..………………………….
3.2.1. Yığın Halindeki Aspir Tohumlarının Hava Akımına Karşı Gösterdiği
Direncin Belirlenmesi................................................................................
3.2.2. Aspir Tohumlarının Son Hız Değerlerinin Belirlenmesi...........................
3.2.3. Aspir Tohumlarının Nemlendirilmesi ve Nem Tayini..............................
3.2.4. Aspir Tohumlarının Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi........................
3.2.5. Aspir Tohumu Yığınlarının Hava Akımına Gösterdiği Direncin
Matematiksel Modellenmesi.....................................................................
3.2.6. Aspir Tohumlarının Sürüklenme Katsayılarının
Hesaplanması............................................................................................
13
14
14
17
18
19
21
23
4. SONUÇLAR ………………………………….…..……….……………………….
24
4.1. Aspir Tohumu İle İlgili Bazı Fiziksel Özellikler................................................
24
4.2. Aspir Tohumları Yığınlarının Hava Akımına Gösterdiği Direnç Değerleri.....
28
4.3. Aspir Tohumlarının Son Hız Değerleri.............................................................
36
5. TARTIŞMA VE ÖNERİLER ……………………………………....……………….
38
KAYNAKLAR ..……………………………….………………………………………
43
ÖZGEÇMİŞ ...………………………………………………………………………….
47
ŞEKİLLER LİSTESİ
Sayfa
Şekil 3.1. Aspir bitkisi………………………………………………………………
13
Şekil 3.2. Aspir tohumu……………………………………………………………..
14
Şekil 3.3. Yığın halindeki Aspir tohumlarının hava akımına karşı gösterdiği direnci
belirleme deney düzeneği……………………………………………………………….
15
Şekil 3.4. Aspir tohumlarının siloya doldurulması……………………………………..
16
Şekil 3.5. Şeffaf boru…………………………………………………………………..
17
Şekil 3.6. Aspir nemlendirme bidonları……………………………………………..
19
Şekil 4.1. Kuru aspir örneklerinin hava akımına gösterdiği dirence
ait deneysel veriler ve Shedd eşitliği ile yapılan tahminler…………………..
29
Şekil 4.2. Nemlendirilmiş aspir örneklerinin hava akımına gösterdiği dirence
ait deneysel veriler ve Shedd eşitliği ile yapılan tahminler………………..
31
Şekil 4.3. Kuru aspir örneklerinin hava akımına gösterdiği dirence
ait deneysel veriler ve Hukill-Ives eşitliği ile yapılan tahminler……………
33
Şekil 4.4. Nemlendirilmiş aspir örneklerinin hava akımına gösterdiği dirence
ait deneysel veriler ve Hukill-Ives eşitliği ile yapılan tahminler……………...
35
ÇİZELGELER LİSTESİ
Sayfa
Çizelge 4.1. Aspir tohumuna ait bazı fiziksel özellikler ...............................................
Çizelge 4.2. Kuru Aspir tohumları için Shedd eşitliğine ait varyans analiz
Sonuçları ...................................................................................................
Çizelge 4.3. Kuru Aspir tohumları için Shedd eşitliği parametreleri ............................
Çizelge 4.4. Nemlendirilmiş Aspir tohumları için Shedd eşitliğine ait varyans
analiz sonuçları ...........................................................................................
Çizelge 4.5. Nemlendirilmiş Aspir tohumları için Shedd eşitliği parametreleri .............
Çizelge 4.6. Nemlendirilmiş Aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği varyans analiz
sonuçları ....................................................................................................
Çizelge 4.7. Kuru Aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği parametreleri ..................
Çizelge 4.8. Nemlendirilmiş Aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliğine
ait varyans analiz sonuçları .......................................................................
Çizelge 4.9. Nemlendirilmiş Aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği parametreleri ....
Çizelge 4.10. Aspir tohumunun hava akımına gösterdiği dirence ait modellerin
iyilik dereceleri ..........................................................................................
Çizelge 4.11. Aspir tohumları son hız deneyi sonuçları .................................................
Çizelge 4.4.1 Aspir tohumlarının hava akımına gösterdiği dirence ait
modellerin iyilik dereceleri ..........................................................................
25
28
29
30
31
32
32
34
34
36
37
38
SEMBOLLER LİSTESİ
Sembol
N
Wi
Ws
Nf
Ni
P
Yy
Yg
YA
KY
KYÇ
Dg
L
W
T
Ap
K
∆P
V
a1, b1
a2, b2
OTH
OKHK
OYH
Xi
Yi
n
G
Yh
Vt
R2
Açıklama
Yaş baza göre nem içeriği
Kurutma öncesi ürün ağırlığı
Kurutma sonrası ürün ağırlığı
Son nem içeriği
İlk nem içeriği
Porozite
Yığın hacim ağırlığı
Gerçek tohum hacim ağırlığı
Yığılma açısı
Koni yüksekliği
Koni yarı çapı
Geometrik ortalama çap
Uzunluk
Genişlik
Kalınlık
Hava akımına gelen iz düşümü yüzey alanı
Küresellik
1 m yığın derinliği için basınç düşüm değeri
Hava hızı
Shedd eşitliği parametreleri
Hukill-Ives eşitliği parametreleri
Ortalama taraflılık hatası
Ortalama kareler hatası kökü
Ortalama yüzde hata
i inci ölçülen değer
i inci hesaplanan değer
Toplam örnek sayısı
Aspir tohum ağırlığı
Havanın hacim ağırlığı
Kritik hız
Belirleme sayısı
Birim
%
g
g
%
%
%
kg·m-3
kg·m-3
(°)
cm
cm
mm
mm
mm
mm
mm2
%
Pa·m-1
m·s-1
kg
kgm-3
Ms-1
1. GİRİŞ
Aspir (Carthamus tinctorious, L.) bitkisi, yalancı safran, Amerikan safranı ve boyacı
safranı gibi isimlerle bilinen, geniş yapraklı tek yıllık, sarı, kırmızı, turuncu, beyaz ve krem
renklerinde çiçeklere sahip dikenli ve dikensiz tipleri olan, kuraklığa dayanıklı ve ortalama
yağ oranı %30-45 arasında değişebilen bir yağ bitkisidir.
Aspir tohumlarından elde edilen yağ, yemeklik olarak kullanılmaktadır ve
kalitelidir. İnsan sağlığı açısından önemli bir unsur olan toplam doymamış yağ asitleri
oranı çok yüksektir. Bu oran %90–93 civarındadır. Son yıllarda oleik asit (Omega 9) oranı
yüksek bitkiler üzerinde de çalışmalar artmıştır. Günümüzde, oleik yağ asidi oranı %85’in
üzerinde olan bitki çeşitleri de geliştirilmiştir. Zeytinyağındaki oleik asit yağ oranının
%65–85 arasında olduğunu düşünürsek, oleik tipteki aspir yağının beslenme açısından en
az zeytinyağı kadar önemli olduğu açıkça görülmektedir. Diğer yağ bitkilerinde de olduğu
gibi, aspir bitkisinden elde edilen yağda (özelliklede Oleik tipte olanlar) biodizel
yapımında kullanılmaktadır. Aspir yağı içerdiği yüksek orandaki linoleik asit (Omega 6)
nedeniyle çabuk kuruyan yağlardan olduğu için, boya sanayi kullanımına uygundur
(Babaoğlu, 2005).
Ülkemizde her yıl toplam 1,000,000–1,200,000 ton civarı yağ tüketilmektedir.
Ülkemiz genelinde yetiştirilen değişik yağ bitkilerinden elde edilen yağ miktarı yaklaşık
600,000 ton kadardır. Diğer bir ifadeyle ancak tükettiğimizin yarısı kadar yağ
üretebilmekteyiz. Açık olarak ortaya çıkan, geri kalan ihtiyacımız ise, her yıl yüz
milyonlarca döviz ödenerek ithal edilmektedir. Aspir bitkisi kuraklığa dayanıklı
olduğundan ülkemizin hemen hemen her tarafında, özellikle verimsiz olan alanlarda,
ekonomik olarak getirisi fazla olan diğer bitkilerin yetiştirilemeyeceği alanlarda rahatlıkla
yetiştirilebilecek bir bitkidir (Babaoğlu, 2005) .
Yağı alındıktan sonra geriye kalan aspir küspesi, içerdiği %25’e varan ham protein
oranıyla hayvancılıkta da iyi bir yem kaynağıdır. Tohum kabukları sanayide pek çok
alanda kullanılmaktadır. Örneğin, daha yoğun ve sert yüzeyli kâğıt yapımında; hafif ve
gözenekli fırınlanmış tuğla ve seramik yapımında; yalıtım işlerinde dolgu maddesi olarak;
kolay kırılabilir hassas eşyalar için ambalaj paketi yapımında başarılı bir biçimde
kullanılır.
Aspir bitkisi, yeşilken hayvanların direkt olarak otlatılmasına da uygundur. Bununla
birlikte, silaj veya kuru ot (yem) yapımına da elverişlidir. Yem olarak çok lezzetli ve
besleyici olup, besin değeri en az yulaf ve yonca kadar yüksektir. Tohumları, büyükbaş
hayvanlara 2 kg’ı geçmemek üzere, kırılmadan, bütün halinde arpa gibi yedirilebilir. Yağlı
bir tohum olduğu için bu şekilde beslenen süt hayvanlarında süt veriminde artış tespit
edilmiştir.
Aspir bitkisinin Anadolu’ya gelişi, Orta Asya’dan göç eden Türkler vasıtasıyla
olmuştur. Bulgaristan’dan gelen göçmenlerle bazı dikenli tipler Marmara bölgesinde
(Balıkesir yöresine) 1940–1945 yıllarında getirilerek tarımı yapılmıştır. Ülkemize girişi bu
kadar eski olmasına rağmen, maalesef bugüne kadar gerekli önem verilmediğinden aspir
bitkisi Türk tarımındaki yerini alamamıştır. Ülkemizde, bazı yörelerde dikenli ayçiçeği ve
zerdeçal olarak da bilinmektedir. Bugün yalnızca Isparta, Eskişehir ve Balıkesir gibi geçit
yörelerinde çiftçiler tarafından belli miktarlarda ekilen aspir bitkisi, el preslerinde veya
diğer yöntemlerle yağı alınarak bölgesel olarak tüketilen, piyasaya arz edilmeyen bir bitki
konumundadır.
Tarımsal ürünlerin aerodinamik özellikleri, birçok tarım makinesinin tasarımı için
gereklidir. Tarımsal ürünlerin aerodinamik özellikleri iki grupta incelenebilir. Birincisi,
yığın halindeki ürünlerin hava akımına gösterdiği dirençtir. İkincisi de, tarımsal ürünlerin
son hız değerleridir (Yağcıoğlu, 1996).
Havasız ortamda, bütün cisimler yer çekimi dolayısıyla eşit olan ivmeyle yere
düşerler. Gerçek atmosferik şartlarında serbest düşme yapan bir cismin ivmesi hava direnci
sebebiyle bir süre sonra durur ve cismin sabit bir hızla düşmeye devam eder. Düşen cismin
eriştiği maksimum hıza son hız (terminal velocity) denir. Tarımsal ürünlerin birbirlerinden
veya başka yabancı cisimlerden ( taş parçacığı, toz, sap, kavuz, saman, v.b.) ayrılmasında
kullanılacak makinelerin tasarımında ve pnomatik iletim sistemlerinin tasarımında son hız
özelliklerinden yararlanılmaktadır.
Kurutma ve havalandırma işlemlerinden beklenen yarar yeterli miktarda havanın
ürün yığınından geçebilmesine bağlıdır. Kurutma sırasında tane neminin azaltılması,
havalandırma sırasında ise yığın ilk sıcaklığının yükselmesini önlemek amacıyla
geçirilmek istenen hava akımı, tanelerin arasından geçerken doğal olarak bir dirençle
karşılaşır. Yığından geçirilmek istenen hava, karşılaştığı bu direnci yenecek statik basınca
sahip olmak zorundadır.
Bu çalışmanın amacı, Türkiye için yüksek ekonomik ve teknik öneme sahip bir yağ
bitkisi olan aspir (Carthamus tinctorious, L.) tohumları yığınının içerisinden geçen hava
akımının karşılaştığı direnç ve tohumlarının son hız değerlerinden oluşan aerodinamik
özelliklerinin belirlenmesi ve deneysel verilerin matematiksel modeller ile açıklanmasıdır.
2. LİTERATÜR ÖZETİ
Yağcıoğlu ve Servi (1990)’nin çeşitli tarım ürünlerinin hava akımına gösterdikleri
direncin belirlenmesi üzerine yaptıkları çalışmada, tarım ürünlerinin kurutma ve
havalandırma işlemlerinde, amaca uygun fan seçilerek enerji tüketiminin en aza
indirilmesinde ürün yığınının hava akımına karşı gösterdiği direncin bilinmesi gerektiğini
ifade etmişlerdir. Bu amaçla beş değişik ürün yığınından beş değişik hızda hava akımı
geçirilerek, ürünlerin gösterdiği direnç belirlemişlerdir. Elde edilen verilere göre, ürün
yığınının hava akımına gösterdiği direnç hava hızına bağlı olarak artmakta, eşdeğer çapı 5
mm’nin üzerindeki ürünlerde, dane şekilleri küreselliğe yaklaştıkça azalmaktadır.
Yağcıoğlu ve Bozkurt (1985)’un, NK PX 616 çeşidi tanelenmiş mısır yığınının
hava akımına gösterdiği direncin saptanması üzerine yaptıkları bir araştırmada; herhangi
bir tarım ürünü yığınından geçirilen hava akımının uğrayacağı basınç düşümünün
değerinin bilinmesi, uygulamada birçok kazançlar sağlayacağını ifade etmişlerdir. Bu
kazançların en önemlisi, mümkün olan en küçük gücü tüketerek işe en uygun hava
basıncını sağlayarak fanın seçimine olanak sağlamasıdır. Çünkü genel olarak fanın havaya
kazandıracağı statik basıncın bir kat artması için güç tüketimi 8-10 kat arasında
artmaktadır.
Işık ve Yüksel (1991)’ın ikinci ürün fasulyenin hava akımına karşı gösterdiği
direncin belirlenmesi üzerine yaptıkları araştırmada; temizlenmiş
ve temizlenmemiş
fasulyeler üzerinde, değişik hava akımlarında gerçekleştirilen ölçümler, hava akım hızının
artmasının, statik basınç düşümünü arttırdığı ve bu artışın ürünün nem içeriğine ve yabancı
madde oranına bağlı olarak değişik boyutlarda oluştuğunu göstermişlerdir.
Yıldız ve ark. (1985)’nın mısır, soya fasulyesi ve yerfıstığı yığınlarının hava
akımına karşı gösterdikleri direncin değişimi konusunda yaptıkları araştırmada ele alınan
ürünlerin hava akımına karşı gösterdikleri direnç yükleme derinliğine bağlı olarak
artmıştır. Bu artış yüksek hava hızlarında daha büyük değerdedir. Yerfıstığına kıyasla daha
az, soya fasulyesine
kıyasla köşeli tane yapısına sahip olan mısırın hava akımına
gösterdiği direnç daha fazladır. Mısır ve soyada nem içeriğinin artmasıyla hava akımına
gösterilen direnç azalmıştır. Bu nedenle vantilatör seçiminde minimum nem içeriği dikkate
alınmalıdır.
Aktaş ve Akdemir (1997), akışkan yatak ortamında kuru soğanın ve soğan
arpacığının temizlenmesi ve sınıflandırılmasıyla ilgili karakteristiklerin belirlenmesi
üzerine bir çalışmada materyallerin fiziksel özelliklerindeki farklılıkların bunların
aerodinamik özelliklerini etkilediğini bildirmişlerdir. Aynı gruptaki materyallerin
özelliklerinin değişik olmasının bir diğer sebebinin de bazı materyallerin kendi eksenleri
etrafında dönmeleri ve bundan dolayı farklı konumlarda yani sürekli değişen izdüşüm
alanlarında asılı kalmalarından kaynaklandığını saptamışlardır.
Dursun ve Güner (1997)’in portakal ve elmanın hava akımına gösterdiği direncin
belirlenmesi üzerine yapıkları bir çalışmada ürün fiziksel özelliklerinin ve yığın
özelliklerinin hava akımının karşılaşacağı direnç üzerine etkilerini incelemişlerdir. Ürün
çapının artmasıyla yığının hava akımına gösterdiği direncin azaldığını bildirmişlerdir.
Bunun nedeni, ürün çapının artmasıyla yığının boşluk hacminin artması ve buna bağlı
olarak hava akımına gösterilen direncin azalmasıdır. Ürün yükleme biçimiyle basınç
düşmesi arasındaki ilişki ise, ürünün silo içerisine yüklenme biçimine bağlı olarak
porozitesi ve hacim ağırlığı değişmektedir. Yığın hacim ağırlığının ve porozitesinin
değişmesi ise hava akımına gösterilen direncin değişmesine neden olmaktadır. Ürün
yükleme biçimi (rasgele yığma ve dizme) ile basınç düşmesi arasındaki ilişki hem portakal
hem de elma çeşitlerinde ürünün, siloya dizilerek yüklenmesi durumunda hava akımına
gösterilen direncin yığma şeklindeki yüklemeye göre daha yüksek olduğu görülmüştür.
Hava hızına bağlı olarak yığma şekline göre silonun dizilerek doldurulması ile basınç
düşmesi, portakalda %12,2 ile %18,7; Golden çeşidi elmada %20,2 ile %25,8; Starking
çeşidi elmada ise %12,2 ile %12,9 arasında artmıştır.
Sokhansanj ve ark. (1990) yaptıkları çalışmada mercimek yığının hava akımına
göstermiş olduğu direnci incelemişlerdir. Kullandıkları hava hızı değerleri 0.0019 ile
0.1920 m3m-2s-1 arasında değişmiştir. Temiz mercimeğin hava akımına göstermiş olduğu
direncin değeri tane mısırın direncinden 2,5 kat daha fazla olduğu ve buğdayın havaya
göstermiş olduğu direncin 0,7 katı olduğunu bulmuşlardır. Mercimeğin nem içeriğinin %1
artması mercimeğin hava akımına gösterdiği direnci % 2,5 kat artırmıştır. Mercimeğin tane
boyutları artıkça hava akımına gösterdiği direncin düşük ve orta hava hızı değerlerinde
(0,0028 ile 0,0272 m3m-2s-1) azalırken, yüksek hava hızı değerlerinde (0,0272 ile 0,5926
m3m-2s-1) artış göstermiştir. Sıkıştırılarak mercimek yığınının hacim ağırlığının % 9
artırılması hava akımına gösterdiği direnci hava hızına bağlı olarak % 34 ile % 69 oranında
artırmıştır. Yığın içerisindeki küçük kırık tane parçacıklarının artması hava akımına
gösterilen direnci artırmıştır. Mısır yığının yatay yöndeki hava akışına gösterdiği direnç
düşey yöndeki hava akışına gösterdiği direncin yaklaşık yarısına eşittir.
Shedd (1953), tarımsal ürünlerin hava akımına gösterdiği direnç ile hava hızı
arasındaki ilişkinin doğrusal olmadığını göstermiş ve bir üstlü fonksiyon geliştirmiştir.
Kural ve Çarman (1997)’nın bazı daneli ürünlerin aerodinamik özellikleri üzerine
yaptıkları çalışmalarında; son hızın çavdarda 11,29-11,33 ms-1, aspirde 11,94-12,00 ms-1,
nohutta 14,09-14,14 ms-1 ve fasulyede 14,11-14,20 ms-1 arasında değiştiğini belirtmişlerdir.
Bu ürünlerin sürüklenme katsayıları ise çavdarda 0,27-0,31, aspirde 0,23-0,3, nohutta 1,221,29 ve fasulyede 0,44-0,50 değerleri aralıklarında olduğunu belirtmişlerdir. Son hızın,
danenin ağırlığı, izdüşüm alanı ve küreselliğinden etkilendiğini tespit edilmiştir.
Yıldız ve ark. (1992)’nın bazı tarımsal ürünlerde son hız ve dane boyut özellikleri
üzerine yaptıkları çalışmada kritik hız değeri, soya çeşitlerinde 11-14 ms-1, mısırın PX9646 çeşidinde 9-13 ms-1, Decalp XL72-AA çeşidinde 11-22 ms-1, Balcalı-85 buğday
çeşidinde ise 7-9 ms-1arasında değiştiğini bildirmişlerdir. Belirlenen değerlerin altındaki
hava hızlarında, üründen daha hafif materyallerin temizlenmesi olasıdır. Ayrıca bazı
sürtünme kayıpları dikkate alınarak seçilecek hava hızlarında ürünler pnömatik sistemlerle
bir yerden başka bir yere taşınabileceğini ifade etmişlerdir.
Ürün nem içeriğindeki
değişime bağlı olarak son hızın belirli oranlarda değiştiği ifade edilmiştir.
Beyhan ve Erol (1993)’nın bazı fındık çeşitlerine ait dane ve zuruflu meyvelerin
aerodinamik özellikleri üzerine yaptığı çalışmada; zuruflu fındık örneklerinin göz önünde
alınan karakteristik boyutları ile aerodinamik özellikleri arasındaki ilişkiler düşük
bulunmuştur. Buna, zuruflu fındıkların şekil özelliklerinden kaynaklanan, eksenleri
etrafında dönme, yuvarlanma, hava akımına karşı izdüşüm alanlarının değişmesi ve aynı
örnek gruplarının özgül ağırlıklarındaki farklılığın neden olduğu anlaşılmıştır.
Nimkar ve Chattopadhyay (2002), yeşil Gram (Vigna radiata L.)’ bitkisinin
tohumlarının hava akımına gösterdiği direnci farklı çalışma şartları için belirlemişlerdir.
Dikkate alınan çalışma şartları % 8,16-16,65 (kuru baz) nem içeriği, 0,0104 -1,0875 m3s1
m-2 hava hızı, 0,2-0,6 m yığın derinliği ve 760- 855 kgm-3 yığın hacim ağırlığıdır. Yeşil
gram’ın hava akım direnci, yüksek hava hızında, yüksek yığın derinliğinde ve düşük nem
içeriğinde artmıştır. Sonuçlar, %1 oranında nem içeriğindeki artışın %2,43 civarında hava
direncini azalttığını göstermiştir. %1 oranında yığın hacim ağırlığının artması hava
direncini % 6,6 oranında artmıştır. Deneysel veriler üç farklı eşitlikle (Shedd eşitliği,
Hukill-Ives
eşitliği ve değiştirilmiş Ergün eşitliği) tanımlanmıştır. Üç eşitlikte iki
parametreye sahiptir. Sıkı doldurulmuş yeşil gramın hava akım direnci seyrek doluma
göre %50,4 oranında daha fazla olmuşken hacim ağırlığında sadece % 7,8 oranında
artmıştır.
Güner (2006),
bazı bitki tohumlarının pnömatik taşıyıcı özellikleri hakkında
yapmış olduğu çalışmasında pozitif bir alçak basınç pnömatik taşıyıcısı tasarlamıştır.
Buğday tohumlarının, arpa tohumlarının, ayçiçeği tohumlarının ve mercimek tohumlarının
pnömatik iletim sistemiyle taşınması için gerekli olan özellikler belirlenmiştir. Ayrıca
tohumlarda meydana gelen mekanik zararlar, filizlenme oranı ve kuvvet endeksi deneysel
olarak tespit edilmiştir. Buğday %55,06 oranında en yüksek küresellik değeri alırken, arpa
%46,10 oranında en düşük sırada yer almaktadır. Buğdayın, arpanın, ayçiçeğinin ve
mercimeğin hacimleri sırasıyla 35,76 mm³, 38,37 mm³, 71,29 mm³, ve 39,76 mm³
şeklindedir. Buğday, arpa, ayçiçeği ve mercimeğin bir tohumluk kütlesi yaklaşık, 47,38 g,
38,18 g, 57,80 g ve 56,54 g şeklindedir. Buğday, arpa, ayçiçeği ve mercimek için yığın
hacim ağırlığı ve gerçek tohum hacim ağırlığı yaklaşık, 815-1325 kgm-³, 684-995 kgm-³,
427-711 kgm-³ ve 777-1422 kgm-³ olarak elde edildi. En yüksek porozite yaklaşık %45,36
mercimek için elde edilirken, arpa için %31,25 en düşük değer elde edilmiştir. Buğdayın,
arpanın, ayçiçeğinin ve mercimeğin izdüşüm yüzey alanları 14,70 mm², 25,10 mm², 61,49
mm² ve 27,70 mm² şeklinde bulundu. Buğday, arpa, ayçiçeği ve mercimeğin son hızları
9,86’dan 10,27 ms-1, 7,44’den 8,25 ms-1, 6,13’den 6,61 ms-1 ve 6,99’dan 7,72 ms-1’e
değişkenlik göstermiştir. Buğdayın, arpanın, ayçiçeğinin ve mercimeğin sürüklenme
katsayısı 0,490-0,532, 0,359-0,441, 0,345-0,401 ve 0,549-0,670 arasında değişmiştir.
Buğday, arpa, ayçiçeği ve mercimeğin boyutları 3,04-7,92 mm, 2,58-9,54 mm ve
3,39-11,33 mm arasında farklılık göstermiştir. % 6,2 (k.b.)’lik nem oranında boy, kilo ve
ayçiçeği tohumu kalınlıkları 9,52 mm, 5,12 mm ve 3,27 mm olarak ölçülmüştür.
Sacilik
(2004),
haşhaş
tohumlarının
hava
akımına
gösterdiği
direnci
araştırmışlardır. Direncin, yığın derinliğine, nem içeriğine ve yabancı madde oranına bağlı
olduğunu rapor etmiştir. Haşhaş tohumlarının hava akım direnci %6,21, %10,03, %14,19
ve %18,37 d.b’lik nem içeriğinde belirlenmiştir
Çalışır ve ark.(2005), aspir tohumunun fiziksel özelliklerini üç değişik nem içeriği
(%5,61, % 14,08 ve %23,32) için incelemişlerdir. 1000 tane tohum ağırlığı % 5,61 ve %
23,32 nemlerde sırasıyla 36,1 gr ve 47,2 gr olarak bulunmuştur. Yığın hacim ağırlığı %
5,61 ve % 23,32 nemlerde sırasıyla 526,9 ve 488,6 kgm-³ olarak verilmiştir. Gerçek tohum
hacim ağırlığı % 5,61 ve % 23,32 nemlerde sırasıyla 1096,7 ve 1187,6 kgm-3 olarak rapor
edilmiştir. Porozite değeri % 5,61 ve % 23,32 nemlerde sırasıyla % 52,0 ve % 56,7 olarak
verilmiştir. İzdüşüm alanı değeri % 5,61 ve % 23,32 nemlerde sırasıyla 24,60 mm2 ve
27,50 mm2 olmuştur. Kritik hız değerleri % 5,61 ve % 23,32 nemlerde sırasıyla 3,84 ms-¹
ve 5,02 ms-1 olarak verilmiştir.
Gupta ve ark. (2005), ayçiçeği (Helianthus annuus L.)’ nin aerodinamik özellikleri
üzerine yaptıkları çalışmada; üç farklı çeşide ait ayçiçeği tohumlarının (NSFH-36, PSF118 ve Hibrid SH-3322) son hız değerlerini % 6,0 ve % 14,0 nem içeriğinde NSFH-36,
PSF-118 ve Hibrid SH-3322 ayçiçeği tohumlarının son hızları 2,93 - 3,28, 2,54 - 3,04 ve
2,98 – 3,53 ms-1 olarak tespit etmişlerdir. Üç ayrı ayçiçeği çeşidinin son hızı nem oranı ile
doğrusal değişkenlik gösteriştir. Sürüklenme katsayısı üzerindeki nem oranı etkisi ise
NSFH-36, PSF-118 ve Hibrid SH-3322 ayçiçeği tohumları için sürüklenme katsayısı
0,18’den 0,23’e. 0,20’den 0,31’e ve 0,17’den 0,40’a nem seviyesi % 6,0’dan %1 14,0
d.b.’e yükseldiğinde farklılık göstermektedir. Sürüklenme katsayısı nem içerik değeri ile
doğrudan bir ilişki içerisindedir. % 6,0 - % 14,0 d.b.’lik nem içeriğinde tohumların bütün
çeşitlerinde nem içeriğinin artması ile sürüklenme katsayısı azalmaktadır.
Saçılık ve Öztürk (1999),
biçim özelliklerine göre patatesin hava akımına
gösterdiği direnç üzerine yaptıkları çalışmada; patates tipi ve hava akımının direnç üzerine
etkisi önemli bulunmuştur. Hava akım hızlarının artmasına bağlı olarak bütün örnek
gruplarında direnç değerleri artmıştır. En büyük direnç değerleri uzun patates gruplarında
gözlemlenmiştir. Örnek grupların incelenmesi sonucu yuvarlaktan uzun patatese doğru
gidildikçe direnç değerlerinde doğrusal bir artış gözlenmiştir. Patates gruplarında boyut
dağılımındaki düzensizlik ve porozite değişimi ise patatesin hava akımına gösterdiği
direnci etkilemiştir.
Tunçer ve Öztekin (1985), bazı tarımsal ürünlerin hava akımına karşı gösterdiği
direnç değişimi ile ilgili araştırmalarında mısır, soya ve yer fıstığını ele almışlardır.
Denemeleri, 0,08 ve 0,523 m3m-2s-1 arasında değişen 11 farklı hava akımında yapmışlardır.
Ele alınan ürünlerin hava akımına karşı gösterdikleri direnç, yükleme derinliğine bağlı
olarak artmıştır. Bu artış yüksek hava hızlarında daha fazladır. Yer fıstığına kıyasla küçük,
soyaya kıyasla köşeli dane yapısına sahip mısırın hava akımına gösterdiği direnç daha
fazladır. Mısır ve soyada nem içeriğinin artmasıyla hava akımına gösterilen direnç
azalmıştır.
Yağcıoğlu, A. (1986), mısır dane neminin yığından geçen hava akımının statik
basınç düşmesine etkisi üzerine yaptığı çalışmada; materyal olarak NKPX 616 çeşidi, içine
ortalama boyutlarından daha küçük boyutlarda,ağırlık esasına göre % 2,5 oranında yabancı
madde karıştırılmış dane mısır kullanmıştır. 0,05 ve 0,125 m3m-2s-1 arasında dört farklı
hava akımı hızı ve % 12,3 ve % 26,1 d.b. arasında beş farklı nem içeriğindeki yığınar
içersinden hava akımı geçirildi. Araştırma sırasında elde edilen veriler dane nemi azaldıkça
hava akımının statik basıncındaki azalmanın arttığı, karşılaştığı direncin büyüdüğü
gözlenmiştir. Bu nedenle kurutucu tasarımında, ürün kurutmak istediğimiz en düşük nem
düzeyindeki en yüksek statik basınç düşümünü karşılayacak değerde basınca sahip
olmasına dikkat edilmelidir.
Öğüt ve ark. (1995), farklı taneli ürünlerin son hızlarının belirlenmesine ait bazı
yöntemlerin karşılaştırılmasında deneysel ,teorik ve tahmin yöntemleriyle belirlenmiştir.
Materyal olarak Buğday, Arpa, Çavdar, Mercimek, Mısır, Fasulye, Nohut, Lüpen, ve
Macar fiği kullanılmıştır. Silindirik ürünlerin şekil faktörüne göre; buğday, arpa, çavdar ve
fasulye silindirik; nohut, lüpen ve macar fiği küresel olarak kabul edilmiştir. Teorik son
hızın deneysel son hıza göre nispi hatası en düşük mercimekte % - 0,17 ile; en yüksek
nohutta % 21,7 olarak; tahmini son hızın, deneysel son hıza göre nispi hatası en düşük
lüpende % 1,35 ile, en yüksek macar fiğinde %-20,93 olduğu görülmüştür. Mercimek,
mısır ve macar fiğinin teorik son hızının deneysel son hıza uygunluk gösterdiği ancak
tahmini son hızların uygun olmadığı görülmüştür. Diğer ürünlerin son hızlarının tahminde
şekil faktörünün iyi bir yaklaşım olduğu ve tahmini son hızların deneysel son hıza
uygunluk gösterdiği sonucuna varılmıştır. Deneysel son hızlarla hesapla bulunan son
hızların
arasındaki
farklılık
daneli
ürünlerin
düzensizliğinden
(düzgün
şekilli
olmayışından) ve bazı boyut faktörlerinden ileri gelmektedir.danelerin küreselliği, boyut e
şekil yönünden oluşan farklılık tahminini son hızların uygulanabilirliğini engellemektedir.
Küresel olarak kabul edilen ürünlerde tahmini son hızlar için şekil faktörünün lüpen hariç,
nohut, mısır ve macar fiği için kullanılamayacağı; buna rağmen silindirik olarak kabul
edilen ürünlerde tahmini son hızlar için şekil faktörünün kullanılabileceği sonucu ortaya
çıkmaktadır.
Aydın ve Özcan (2002), sakız ağacının meyvesinin bazı fiziko-mekanik
özelliklerini incelemişlerdir. %6 d.b. nem içeriğinde uzunluk 6,10 mm, genişlik 5,30 mm,
kalınlık 4,96 mm, geometrik çap 5,43 mm ve tek dane ağırlığını 0,0565 gr olarak tespit
etmişlerdir. Nem içeriğinin %6’den %26’e yükselmesi sakız ağacı meyvelerin gerçek
hacim ağırlığını 1031 ‘den 1071 kgm-3’e, yığın hacim ağırlığını 449’dan 620 kgm-3’e,
poroziteyi %56’dan %42’ye, yüzey alanını 0,23’den 0,26 cm2’ye ve kritik hızını 6,3’den
8,18 ms-1’e yükselmiştir.
Aktaş ve ark. (2005), aspir tohumunun bazı fiziksel ve mekanik özellikleri farklı
nem içeriğinde belirlemişlerdir. Nem içeriğinin
%7,4’den
%9,2 (d.b.)’e yükselmesi
uzunluğu 7,27 den 8,71 mm’ye, genişliği 3,5’den 3,79’mm’ye ve kalınlığı 2,8’den
3,5mm’ye artırmıştır. Geometrik çap 4,46’dan 4,82 mm’ye, tek dane ağırlığı 0,05’den
0,07 mm’ye, bin tane ağırlığı 52,68’den 68,8 gr’a, küresellik %47,14’den %48,83’e ve
porozite (boşluk oranı) %40,7’den %44,2’ye arttığını gözlemlemişlerdir. Statik sürtünme
deneyini dört farklı yüzey için yapmışlardır. Statik sürtünme katsayısı nem içeriğindeki
artışa bağlı olarak galvaniz yüzeyde 25,36’dan 29,99’a, boyalı metal yüzeyde 22,2’den
26,83’e, kontrplak yüzeyde 23,92’den 25,05’e, bez kaplı kontrplak yüzeyde 27,56’dan
31,88’e artmıştır.
Baümler ve ark. (2006), aspir tohumlarının nem içeriğine bağlı fiziksel ve basınç
özellikleri üzerine yaptıkları çalışmada; kabuk kalınlığının nem içeriğine bağlı olarak
değişmiştir. Nem oranı arttıkça uzunluk, genişlik, kalınlık, küresellik ve tohum ağırlığı
değerlerinde doğrusal bir artış olduğunu gözlemlemişlerdir. Aynı zamanda gerçek tohum
hacim ağırlığı ve porozite değerlerinde azalma kayıt edilmiştir. Basınç altında dikey ve
yatay
yükleme yönlerinde kırılma gücü değeri 40N-20N’ dir. Kırılma altında dikey
yükleme yönünde enerji kaybı yatay yüklemeden daha azdır.
Özgüven ve Vursavuş (2006), çam fıstığının bazı fiziksel, mekanik ve aerodinamik
özellikleri üzerine yaptıkları çalışmada; %5,48 nem içeriğinde uzunluk 18,67 mm, genişlik
8,97 mm, kalınlık 7,39 mm, geometrik çap 10,72 mm ve fındık kütlesi 0,77 gr olarak tespit
etmişler. Yığın hacim ağırlığı 417,87 mm3, küresellik %57,53, yüzey alanı 364,44 mm2,
tahmini yüzey alan 151,24 mm2, yoğunluk 983,59 kgm-3, kütle yoğunluğu 619,85 kgm-3,
porozite %36,96 olarak bulunmuştur. Gerekli kabuk çatlatma gücü sıkıştırma yönüne bağlı
olarak değişmiştir. Statik sürtünme katsayısı kontrplakta 0,46, galvaniz kaplı saçta 0,43 ve
cam elyafta 0,35bulunmuştur. Dinamik açı kontrplakta 26,18°, galvaniz saçta 23,52°, ve
cam elyafta 15,21°’dir. Kritik hız çam fıstığında 8,23 ms-1, çekirdekte 6,98 ms-1 ve kabukta
3,76 ms-1 olarak sıralamışlardır.
3.
MATERYAL VE METOD
3.1. Materyal
Araştırmada, Edirne’de faaliyet gösteren Trakya Tarımsal Araştırma Enstitüsü’nün
Türkiye şartları için geliştirmiş olduğu Remzibey 05 Aspir Elit çeşidi tohumları materyal
olarak kullanılmıştır. Aspir (Carthamus tinctorius, L.), genellikle 80-100 cm arasında
boylanabilen, dikenli ve dikensiz formları olan, dikenli formların dikensizlere göre daha
fazla yağ içerdiği, sarı, beyaz, krem, kırmızı ve turuncu gibi değişik renklerde çiçeklere
sahip, tohumları, beyaz, kahverengi ve üzerinde koyu çizgiler bulunan beyaz taneler
şeklinde olan, dallanan ve her dalın ucunda içerisinde tohumları bulunan küçük tablalar
oluşturan, renkli çiçekleri (petal) gıda ve kumaş boyasında kullanılan, yaklaşık 2.5-3.0 m
derinlere gidebilen bir kazık kök sistemine sahip, tohumlarında % 30-45 arasında yağ
bulunan, yağı yemeklik olarak çok kaliteli olan, biyodizel olarak kullanılan, küspesi
hayvan yemi olarak kullanılabilen, kuraklığa dayanıklı, yazlık karakterde ve ortalama 110140 gün arasında yetişebilen tek yıllık bir uzun gün yağ bitkisidir (Şekil 3.1. ve Şekil 3.2).
Şekil 3.1. Aspir bitkisi
Şekil 3.2. Aspir tohumu
3.2. Metot
3.2.1. Yığın Halindeki Aspir Tohumlarının Hava Akımına Karşı Gösterdiği
Direncin Belirlenmesi
Yığın halinde aspir tohumlarının hava akımına karşı gösterdiği direncin
belirlenmesi için deney düzeneği; elektronik varyatör, elektrik motoru, santrifüj fan, hava
dağıtım odası ve silindirik depodan meydana gelmiştir. Deney düzeneğinin fotoğrafı Şekil
3.3’de verilmiştir. Elektronik varyatör (ABB Inc., Finlandiya) santrifüj fana hareket veren
elektrik motorunun devrinin ayarlanmasında kullanılmıştır (Şekil 3.3.). Santrifüj fan,1000
m3⋅h-1 debide 6000 Pa basınç sağlamakta olup 4 kW gücünde ve 380 V gerilimde çalışan
bir elektrik motorundan güç almaktadır.
Hava dağıtım odası, santrifüj fandan gelen
havanın silindirik depoya girmeden önce hızının kesilerek eş hava basıncının sağlandığı
ünitedir. Hava dağıtım odası, 55 x 55 x 55 cm boyutlarında galvanizli sac malzemeden
yapılmıştır. Alt kısmında 14 cm yüksekliğinde 4 adet ayak bulunmakta, yan tarafta 19 cm
çapında hava giriş ağzı yer almaktadır. Fan tarafından ortamdan emilen hava buradan içeri
girmekte ve daha sonra silindirik deponun yerleştirildiği üst kısma dikey yönde
geçmektedir. Havanın kendi içerisinde eş basınca sahip olması ve düzgün bir akış
kazanması için üst kısımdan 5 cm içerden başlamak üzere alt alta 5 cm aralıklarla
yerleştirilmiş toplam 3 adet delikli plaka bulunmaktadır.
Şekil 3.3. Yığın Halindeki Aspir Tohumlarının Hava Akımına Karşı Gösterdiği
Direnci Belirleme Deney Düzeneği
Plaka delik çapı 5 mm olup, 100 cm2 alanda toplam 116 delik yer almaktadır. Silindirik
depo 25 cm çapında ve 125 cm yüksekliğinde olup tabanı aspir tohumlarının düşmeyeceği
ama havanın geçebileceği elekle kapatılmıştır. Silindirik deponun hava dağıtım odasına
tespit edilmesi için
silindirik deponun alt kenarına kare saç çerçeve kaynatılmıştır.
Çerçevenin kenarlarına 10 cm aralıklarla delikler açılmış olup deliklerden cıvatalar
yardımıyla hava dağıtım odasına tespit edilmektedir. Statik hava basıncını ölçmek
amacıyla silindirik deponun taban eleğinin tam üzerine gelecek şekilde silindir kenarında
bir delik bulunmaktadır. Aspir yığını hava akımına gösterdiği direncin neticesinde yığın
tabanında statik basınç yükselmesine sebep olmaktadır. Ürünün direnci artıkça okunan
statik basınç değeri de artmaktadır. Yığın içerisindeki statik basıncın ölçülmesi için silo
tabanında bulunan delikten manometreye bağlı ölçüm çubuğu sokulmuştur. Ölçüm
çubuğunun bir ucu kapatılmış ve etrafına çok sayıda küçük delikler açılmıştır. Ölçüm
çubuğunun diğer ucu ise bir hortum yardımıyla manometreye bağlanmıştır. Araştırmada
kullanılan elektronik manometrenin (Testo 520, Almanya) hassasiyeti okuma aralığına
bağlı olarak 0,01 veya 0,1 mbar olmaktadır. Okuma aralığı, okunacak değerin büyüklüğüne
bağlı olarak 0-20 mbar veya 0-200 mbar olarak seçilebilmektedir. Denemeler esnasında
çevre havası sıcaklığı ve bağıl nemi, dijital termohigrometre (Hanna, İtalya) ile
ölçülmüştür.Termohigrometre’nin modeli HI 8564 olup hassasiyeti sıcaklık için 0,1 °C ve
bağıl nem için 0,1%’dir.
Silindir içerisindeki aspir yığınından geçen havanın hızını ölçmek amacıyla
silindirik deponun tabanından 100 cm yükseklikte bir delik daha açılmıştır. Bu delikten
içeriye sokulan kızgın telli anemometre ölçüm çubuğu ile depo içerisindeki havanın akış
hızı farklı noktalardan ölçülmüştür. Kızgın telli anemometrenin modeli Testo 425 (Testo,
Almanya) olup 0,01 m⋅s-1 hassasiyetinde ve 0-20 m⋅s-1 okuma aralığına sahiptir.
Şekil 3.3’de verilen deney düzeneği Tarım Makinaları Bölümü makine hangarına
yerleştirilmiş ve denemeler makine hangarında yapılmıştır. Aspir tohumları silo içerisine
bir huni ve plastik boru aracılığıyla silo tabanından başlayarak gevşek olacak şekilde
tepeleme yapmadan doldurulmuştur (Şekil 3.4). Yığın derinliği 50 cm olarak
uygulanmıştır.
Şekil 3.4. Aspir tohumlarının silo içerisine doldurulması.
Aspir tohumlarının silo içerisine doldurulmasından sonra basınç ölçüm çubuğu silo
tabanında bulunan delikten sokularak silo orta noktasına gelecek şekilde yerleştirilmiştir.
Fan, 8 farklı (150, 300, 450, 600, 750, 900, 1050, 1135 min-1) devirde elektronik varyatör
aracılığıyla çalıştırılmıştır. Seçilen devirde fan 1 dakika çalıştırıldıktan sonra statik basınç
değeri ve hava hızı değerleri ölçülerek kayıt edilmiştir. Denemelere düşük fan devrinden
yüksek fan devrine doğru
sıra takip edilerek denemeler yapılmıştır. Birinci tekerrür
bittikten sora, silo alt kenarında bulunan kapak açılarak
aspir silodan boşaltılmıştır.
Boşaltma işleminden sonra kapak tekrar hava sızdırmayacak şekilde kapatılmış ve aspir
siloya bir kez daha doldurularak diğer tekerrürler sırasıyla yapılmıştır. Denemelerde iki
farklı nem içeriğinde (%6,5 ve %19,5 y.b.) yapılmıştır.
3.2.2. Aspir Tohumlarının Son Hız Değerlerinin Belirlenmesi
Son hız değerlerinin belirlenmesinde aspir tohumu yığınının hava akımına
gösterdiğin direncin belirlenmesinde kullanılan deney düzeneğinden faydalanılmıştır. Son
hız denemelerinde silo deney düzeneğinden çıkarılmış ve yerine 8,5 cm çapında ve 115 cm
uzunluğunda şeffaf bir boru kullanılmıştır (Şekil 3.5).
Şekil 3.5. Şeffaf boru.
Şeffaf boru bir kare flanş yardımıyla hava dağıtım odasının üzerine monte
edilmiştir. Şeffaf borunun üst noktasından 2,5 cm aşağıda bir delik açılmıştır. Bu delikten
anemometrenin ölçüm çubuğu geçirilmiştir.
Şeffaf borunun üst noktasından 30 cm
aşağıda bir delik açılarak buradan aspir tohumları boru içerisine atılmıştır. Son hız
denemelerinde fan devri
aspir tohumları boru içerisinde havada asılı kalana kadar
artırılmıştır. Havada asılı kaldığı devirdeki hava hızı ölçülerek son hız değeri olarak kayıt
edilmiştir. Hava hızı son hız değerinden daha düşük olduğunda aspir tohumları boru
tabanına düşmüş iken hava hızı son hız değerinden yüksek olduğunda ise tohumlar uçarak
boruyu terk etmiştir. Son hız denemeleri de üç tekerrürlü ve iki farklı nem içeriğinde
yapılmıştır.
3.2.3. Aspir Tohumlarının Nemlendirilmesi ve Nem Tayini
Aspir tohumlarının nem içeriklerinin belirlenmesi için 25 g’lık üç örnek
hazırlanmış ve 105 °C sıcaklıktaki etüvde 24 saat bekletilmiştir. Aspir tohumlarının nem
içeriği yaş baza göre aşağıdaki eşitlikle hesaplanmıştır.
N=
Wi −Ws
× 100
(3.1)
Wi
Yukarıda verilen eşitlikte N, yaş baza göre nem içeriğini (%); Wi, kurutma öncesi
ürün ağırlığını (g) ve Ws, kurutma sonrası ürün ağırlığını (g) temsil etmektedir.
Nemlendirme işleminde eklenecek su miktarı aşağıdaki eşitlikle belirlenmiştir.
SM =
(
Wi × N f − Ni
100− N f
(
)
)
(3.2)
Eşitlik 3.2.’de Wi, nemlendirilecek aspir miktarı (g), Nf, son nem miktarı (%) ve
Ni, ilk nem içeriğini (%) ifade etmektedir.
Şekil 3.6. Aspir nemlendirme bidonları.
Nemlendirilecek aspir örnekleri plastik bidonlar içerisinde doldurulup üzerine gerekli su
miktarı eklenip iyice karıştırılmıştır. Ağızları sıkıca kapatılan bidonlar +5 ˚C’ deki soğuk
hava deposunda 7 gün bekletilmiştir (Şekil 3.6).
3.2.4. Aspir Tohumlarının Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi
Aspir tohumlarının 1000 dane ağırlığının bulunması için rasgele 100 adet aspir
tohumu seçilerek
Almanya)
0,01 g hassasiyetli elektronik terazide (Sartorious, Type:BA3100P,
tartılmıştır. Bu ölçüm beş kez tekrarlanmıştır. Bulunan değerler on ile
çarpılarak 1000 dane ağırlığı bulunmuştur. Yığın hacim ağırlığı için 1253 cm3 hacmindeki
silindirik kap kullanılmıştır. Gerçek tohum hacim ağırlığı için sıvı yer değiştirme metodu
kullanılmıştır. Sıvı yer değiştirme metodunda dereceli bir cam silindir içerisindeki 100 ml
hacmindeki etanola ağırlığı bilinen aspir örneği ilave edilerek hacimdeki artış bulunmuştur.
Örnek aspir ağırlığının hacimdeki değişime bölünmesiyle gerçek tohum hacim ağırlığı
bulunmuştur. Aspir yığının porozite (boşluk) oranı aşağıdaki eşitlikle bulunmuştur.
 Yy
P = 1 −
 Yg


 × 100


(3.3)
Yukarıdaki eşitlikte P, poroziteyi (%); Yy , yığın hacim ağırlığını (kg⋅m-3) ve Yg
gerçek tohum hacim ağırlığını (kg⋅m-3) vermektedir.
Yığılma (repose) açısı, ürün dolu bir kabın düz bir zemin üzerine boşlatılmasıyla
oluşan koninin yatayla yaptığı açıdır. Üst ve altı açık durumda olan 30 cm çapında ve 50
cm yüksekliğinde bulunan boş bir silindir kaba yaklaşık
20 cm yükseklikten ürün
doldurulmuş ve silindir daha sonra yavaşça kaldırılarak bir koni oluşturulmuştur. Yığılma
açısı, oluşan koni yüksekliği ve koni yarıçapı ölçülerek aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır.
 KY 

YA = tan −1 
 KYÇ 
(3.4)
Eşitlik 3.4’de YA, yığılma açısını (°); KY, koni yüksekliğini (cm) ve KYÇ, koni
yarıçapını (cm) temsil etmektedir.
Aspir tohumlarının en, uzunluk ve genişliklerinin ölçülmesinde 0.01 mm
hassasiyetinde dijital kumpas (Mitutoya, Japonya) kullanılmıştır. Tohumların küresellik,
geometrik çap ve hava akımına karşı gelen izdüşüm yüzey alanı değerlerinin
hesaplanmasında aşağıdaki eşitlikler kullanılmıştır.
D g = (L × W × T )1/3
K=
(L × W × T )1/3 × 100
L
(3.5)
(3.6)
Π
Ap =   × L × W
4
(3.7)
Yukarıda verilen eşitliklerde;
Dg: Geometrik ortalama çap (mm)
K: Küresellik (%)
L: Uzunluk (mm)
W: Genişlik (mm)
T: Kalınlık (mm)
Ap: Hava akımına karşı gelen izdüşüm yüzey alanı (mm2) temsil etmektedir.
3.2.5. Aspir Tohumu Yığınlarının Hava Akımına Gösterdiği Direncin
Matematiksel Modellenmesi
Tarımsal ürünlerin hava akımına gösterdiği direncin matematiksel olarak ifade
edilmesinde yaygın olarak kullanılan iki eşitlik aspir tohumları için de kullanmıştır.. Bu
eşitlikler Shedd Eşitliği (Shedd, 1953) ve Hukill-Ives Eşitliği (Hukill and Ives, 1955)
olarak bilinmekte olup aşağıda verilmiştir.
Shedd Eşitliği:
∆P = a1 × V b1
(3.8)
Hukill-Ives Eşitliği:
∆P =
a2 × V 2
ln (1 + b2 × V )
Yukarıdaki eşitliklerde :
∆P: 1 m yığın derinliği için başınç düşüş değeri (Pa⋅m-1)
V: Hava hızı (m⋅s-1)
(3.9)
a1, b1, a2 ve b2: Eşitliklere ait parametreler
Eşitliklere ait parametrelerin (a1, b1, a2 ve b2) sayısal değerlerinin tahmin
edilmesi için SigmaPlot hazır paket programı kullanılmıştır. SigmaPlot hazır paket
programı modellere ait varyans analiz sonuçlarını, parametrelere ait t-testi sonuçlarını ve
belirleme katsayısı (R2) değerlerini de vermiştir. Matematiksel eşitliklerin tahminleme
iyiliklerini belirlemek amacıyla Ortalama Taraflılık Hatası (OTH), Ortalama Kareler
Hatası Kökü (OKHK) ve Ortalama Yüzde Hata (OYH) değerleri aşağıdaki eşitlikler
yardımıyla hesaplanmıştır (Ulgen ve Hepbaslı, 2003).
n
∑ (Yi − X i )
OTH = i =1
(3.10)
n
2
n
∑ (Yi − X i )
OKHK = i =1
n
n  (Xi − Y )
∑ X i 

i 
OYH = i =1
× 100
n
Eşitlikler 3.10, 3.11 ve 3.12’de verilen
Xi: iinci ölçülen değeri
Y: iinci hesaplanan değeri
n: toplam örnek sayısını temsil etmektedir.
(3.11)
(3.12)
3.2.6. Aspir Tohumlarının Sürüklenme Katsayılarının Hesaplanması
Aspir tohumlarının kritik hız değerlerine etki eden en önemli faktör tohumların sürüklenme
katsayısıdır. Sürüklenme katsayısı aşağıdaki eşitlikle hesaplanmıştır ( Gupta et al., 2007).
Cd =
2 × G × (Yg − Yh )
2
Vt × A p × Yg × Yh
Yukarıdaki eşitlikte:
Cd: Sürüklenme katsayısı (birimsiz)
G: Aspir tohumu ağırlığı (kg)
Yg: Tohum hacim ağırlığı (kg⋅m-3)
Yh : Havanın hacim ağırlığı (kg⋅m-3)
Vt : Kritik hız (m⋅s-1), olarak verilmiştir.
(3.13)
4. SONUÇLAR
Yapılan denemler sonunda Remzibey 05 Aspir
(Carthamus tinctorius, L.) Elit
çeşidinin temel fiziksel özellikleri ve iki farklı aerodinamik özelliği ile ilgili sayısal veriler
toplanmıştır. Elde edilen verilerler, mevcut literatürde kullanılan sunum biçimine uyumlu
olarak grafikler veya çizelgeler halinde verilmiştir.
Aspir tohumlarını daha iyi
tanımlamak için temel fiziksel özelliklere ait sonuçlar öncelikli olarak bu bölüm içerisinde
verilmiştir. Fiziksel özelliklere ait sonuçlardan sonra sırasıyla aspir tohumu yığınının
hava akımına karşı gösterdiği dirence ait deneysel sonuçlar ve aspir tohumlarının hava
ortamındaki son hız değerlerine ait deneysel sonuçlar verilmiştir. İlgili deneysel veriler iki
farklı nem içeriğinde (%6,5 ve %19,5 y.b.) belirlenmiştir.
4.1 Aspir Tohumu İle İlgili Bazı Fiziksel Özellikler
Tarım makinelerinin ve tarımsal ürünleri işleme sanayide kullanılan birçok makinenin
tasarımında tarımsal ürünlerin temel fiziksel özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir.
Tarımsal ürünlerin temel fiziksel özellikleri, ürünlerin fiziksel ortamda (dünyada) bulunma
durumunu tanımlamakta kullanılan özellikler olup ölçümle veya ölçülen verilerden
hesaplama yoluyla belirlenmektedir. Bu araştırmada aspir tohumlarının uzunluğu, genişliği,
kalınlığı, geometrik çapı, küreselliği, iz düşüm yüzey alanı ve kabuk kalınlığı, 1000 tane
ağırlığı, gerçek hacim ağırlığı, yığın hacim ağırlığı, boşluk oranı ve yığılma açısı değerleri
belirlenmiş ve Çizelge 1’de verilmiştir. Çizelge 1’de verilen genişlik ve kalınlık değerleri
tohumun aspir bitkisine bağlandığı ve daha hacimli olan alt uç noktasından ölçülmüştür.
Çizelge1’de verilen boyutsal özelliklere ait veriler kullanılarak, aspir tohumlarının
uzunluğunun, genişliğinden yaklaşık 1,8 kat daha büyük olduğu hesaplanmıştır. Genişlik ise
kalınlıktan sadece 1,2 kat daha büyük olduğu bulunmuştur. Bu durumda aspir tohumlarının
oval (yumurtamsı) bir şekle sahip olduğu görülmektedir. Çizelge 1’de “kuru tohumlar”,
nemlendirme işlemi uygulanmadan doğrudan kullanılan aspir tohumu örneklerini
temsil ederken “nemlendirilmiş tohumlar” ise nemlendirme işlemi uygulandıktan sonra
kullanılan aspir tohumu örneklerini temsil etmektedir. Uzunluk, genişlik ve kalınlık
değerlerinin ürün nem içeriğine bağlı olarak artmışken bu boyutların birbirlerine olan
oranları sabit kalmıştır.
Çizelge 4.1. Aspir tohumlarının fiziksel özellikleri
Fiziksel Özellikler
Kuru Tohumlar
Nemlendirilmiş Tohumlar
(% 6,5 y.b.)
( %19,5 y.b.)
Uzunluk (mm)
7,94 ± 0,11
8,13 ± 0,10
Genişlik (mm)
4,42 ± 0,07
4,48 ± 0,06
Kalınlık (mm)
3,63 ± 0,06
3,67 ± 0,06
Geometrik ortalama çap (mm)
5,03 ± 0,07
5,10 ± 0,06
Küresellik (%)
0,63 ± 0,005
0,63 ± 0,005
İz düşüm yüzey alanı (mm2)
27,55 ± 0,006
28,55 ± 0,007
Kabuk kalınlığı (mm)
0,46 ± 0,008
0,44 ± 0,007
1000 Tane ağırlığı (gr)
44,83 ± 1,103
52,38 ± 1,79
Gerçek
(kg⋅⋅m-3)
897,75 ± 22,4
907,13 ± 29,0
Yığın hacim ağırlığı (kg⋅⋅m-3)
512,70 ± 5,6
507± 6,4
Porozite (Boşluk) oranı (%)
42,79 ± 1,39
44,04 ± 2,61
Yığılma açısı (˚)
14,19 ± 0,26
18,2 ± 0,15
tohum hacim ağırlığı
Geometrik ortalama çap, tarımsal ürünlerin üç boyutunun meydana getirdiği
dikdörtgenler prizması hacmine eşdeğer kare prizmanın bir uzunluğunun ölçüsünü
vermektedir. Küresel ve kare piramit biçime sahip tarımsal ürünlerin geometrik ortalama
çap değeri diğer üç temel boyutuna eşit olmaktadır. Tarımsal ürünler küresellikten veya
kare piramit biçiminden uzaklaştıkça geometrik ortalama çap değeri en kısa boyut ile en
uzun boyut arasında kalan üçüncü boyuta daha yakın bir değere yaklaşmaktadır.
Aspir
tohumlarının geometrik çap değeri neme bağlı olarak 5,03 ile 5,10 mm arasında
değişmekte olup aspir tohumlarının genişlik değerlerine daha yakındır. Dolayısıyla aspir
tohumları bir kare prizmaya dönüştürülmüş olması durumunda prizmanın bir kenarının
uzunluğu 5 mm civarında olacağı görülmektedir.
Aspir tohumlarının küreselliğe yakınlığını ifade eden küresellik değerleri % 63
civarında olduğu bulunmuştur. Aspir tohumları tam küresel olsalardı küresellik değeri %
100 olacaktı.
Mevcut biçimiyle aspir tohumlarının tam küresele çok yakın olmadığı
söylenebilir. Geometrik ortalama çap değeri nem içeriğindeki artışa bağlı olarak az bir artış
gösterirken küresellik değeri nem içeriğinden etkilenmemiştir.
İzdüşüm yüzey alanı aspir tohumlarının iki uzun boyutu (uzunluk ve genişlik)
kullanılarak hesaplanmış olup aspir tohumlarının serbest düşme esnasında havanın itme
kuvvetinin etkili olduğu yüzey alanını vermektedir. İzdüşüm yüzey değeri nem içeriğine
bağlı olarak 27,55 ve 28,55 mm2 arasında değişmiştir.
Aspir tohumlarının kabuk kalınlığı nem içeriğindeki artışa bağlı olarak 0,46
mm’den 0,44 mm’ye düşerek inceldiği belirlenmiştir.
1000 tane ağırlığı, aspir tohumlarının 1000 tanesinin ağırlığını temsil etmekte
olup nem içeriğindeki artışa bağlı olarak 44,83 ile 52,38 g arasında değişmiştir. Nem
içeriğindeki % 13’lük artış 1000 tane ağırlığında yaklaşık % 17 lik bir artışa sebep
olmuştur. Bu iki değerinin birbirine yakın olması 1000 tane ağırlığındaki artışın nem
içeriğindeki artıştan kaynaklandığını göstermektedir. İki değer arasındaki 4 puanlık fark iki
hesaplamada farklı bölenlerin kullanılmasından kaynaklanmaktadır.
Aspir tohumlarının gerçek hacim ağırlığı, tohumların ağırlıklarının hacimlerine
bölünmesiyle hesaplanmış olup nem içeriğindeki artışa bağlı olarak 897,75 kg⋅m-3’den
907,13 kg⋅m-3’e yükselmiştir. Gerçek hacim ağırlığındaki artış sadece % 1 civarında
gerçekleşmiştir. Gerçek hacim ağırlığındaki sınırlı artış nemlendirme işlemi sonunda
tohum ağırlığıyla ve hacminin yaklaşık eşit miktarlarda artmasından kaynaklamaktadır.
Diğer taraftan nem içeriğindeki artış yığın hacim ağırlığında az miktarda bir düşüşe sebep
olmuştur. Yığın hacim ağırlığı bir kap içerisindeki aspir tohumlarının ağırlığının o kabın
hacmine oranını vermektedir. Yığın hacim ağırlığı tohumlar arasında hava boşlukları
bulunması sebebiyle gerçek hacim ağrılığı değerinden daha düşüktür. Bu durum aspir
tohumlarının sahip olduğu şekillerinden dolayı hava boşluğu olmadan mükemmel olarak
yerleştirilmelerinin mümkün olmadığını göstermektedir. Yığın hacim ağırlığının neme
bağlı olarak azalması, nemlendirilmiş aspir tohumlarının hacimlerinin artmasına bağlı
olarak meydana gelen taneler arasındaki boşluk hacmindeki artıştır (Yağcıoğlu, 1999).
Aynı görünüşe sahip olan fakat farklı büyüklükteki iki tohum kümesinden büyük olan
parçacık kümesinin oluşturduğu yığında parçacıklar daha az yerleşeceklerinden daha fazla
boşluk oranı meydana gelecektir. Diğer taraftan daha küçük boyutlardaki parçacıklar daha
küçük boşluk hacimlerine yerleşeceklerinden dolayı daha az boşluk oranı meydana
gelecektir.
Porozite (boşluk oranı), bir kap içerisindeki aspir tohumlarının meydana getirdiği
yığının içerisinde havanın kapladığı hacmin toplam kap hacmine oranını vermektedir.
Kuru tohumlarda havanın kapladığı hacmin oranı (porozite) % 42,79 iken, nemlendirilmiş
tohumlarda % 44,2’ ye yükselmiştir. Porozite değerindeki artış yığın hacim ağırlığındaki
düşüşe sebep olan faktörlere bağlıdır. Porozite değeri % 0’a düştüğünde gerçek tohum
hacim ağırlığı ile yığın hacim ağırlığı değerleri aynı olur.
Yığılma açısı belirli bir kaptan serbest düşme ile düz bir zemin üzerine boşaltılan
aspir tohumlarının yapmış olduğu yığın konisinin yatayla yapmış olduğu açıdır. Yığılma
açısı kuru aspir tohumlarında 14,19 ° iken nemlendirilmiş tohumlarda 18,2 °’ye
yükselmiştir. Yığılma açısındaki neme bağlı artışın aspir tohumlarının boyutlarındaki ve
ağırlığındaki neme bağlı artıştan kaynaklandığı tahmin edilmektedir.
4.2. Aspir Tohumları Yığınlarının Hava Akımına Gösterdiği Direnç Değerleri
25 cm çapındaki bir silindir içerisinde 50 cm derinliğinde yığılan aspir tohumlarının
hava akımına gösterdiği direnç 8 farklı fan devrinde belirlenmiştir. Aspir tohumlarının
hava akımına gösterdiği direnç değeri 1 metre derinliğinde meydana gelen basınç düşüşü
olarak tanımlanmış ve ∆P simgesiyle gösterilmiştir. Dolayısıyla 50 cm aspir yığın
derinliğinde ölçülen statik basınç değerleri 0,5’e bölünerek direnç değeri hesaplanmıştır.
Hava akımına gösterilen direncin belirlenmesi için toplanan deneysel veriler
grafikler ve eşitlikler ile gösterilmiştir. İlk olarak deneysel veriler Shedd eşitliği ile
tanımlanmıştır. Kuru aspir tohumları için elde edilen Shedd eşitliği aşağıda verilmiştir.
Shedd eşitliğine ait varyans analiz sonuçları Çizelge 4.2’de verilmiştir.
∆P = 5719,63 ×  V1,25 


(4.1)
Çizelge 4.2. Kuru aspir tohumları için Shedd eşitliğine ait varyans analiz sonuçları
Df
SS
MS
F
P
Model
1
58537241
58537241
293,62
<0,0001
Hata
22
4386074
199367
Toplam
23
62923315
2735796
Çizege 4.2. incelendiğinde Shedd eşitliği, ilgili deneysel verileri tanımlamada
istatiksel olarak önemli bulunmuştur (P<0,0001). Çizelge 4.3’de kuru aspir tohumları için
tahmin edilen Shedd eşitliği parametre değerlerine ait istatiksel sonuçlar verilmiştir. Shedd
eşitliği doğrusal olmayan bir eşitlik olduğu için t-testi sonuçları pratik açıdan önemli
olmamakla birlikte bilgi amacıyla verilmiştir.
Çizelge 4.3 Kuru aspir tohumları için Shedd eşitliği parametreleri
Parametre
A1
B1
Sayısal değer
Standart hata
t-değeri
P-değeri
5719,63
327,52
17,46
0,0955
1,25
0,11
10,91
0,2152
Kuru aspir tohumları için Shedd eşitliği tahminleri ve gerçek deneysel veriler Şekil
4.1’de gösterilmiştir.
Şekil 4.1. Kuru aspir örneklerinin hava akımına gösterdiği dirence ait deneysel
veriler ve Shedd eşitliği ile yapılan tahminler (Sürekli düz çizgi model tahminlerini,
noktalar deneysel verileri temsil etmektedir.)
Hava hızındaki artış direnç değerlerinde
doğrusal olmayan hızlı artışa sebep
olmaktadır. Aspir yığınları içerisinden daha fazla hava geçirmek için çok daha fazla fan
basıncına ve dolayısıyla gücüne gerek duyulmaktadır. Şekil 4.1’de Shedd eşitliği ile
yapılan tahminler, deneysel verilere ait noktalar içerisinde kaldığı görülmektedir. Bu
durumda, Shedd eşitliği kuru aspir tohumları için kullanılması durumunda
belirgin
hataların oluşmayacağı söylenebilir.
Nemlendirilmiş aspir tohumlarına ait Shedd eşitliği aşağıda verilmiştir.
∆P = 4862 ×  V1,52 


(4.2)
Nemlendirilmiş aspir tohumlarına ait Shedd eşitliği
Çizelge 4.4’de verilmiştir.
varyans analiz sonuçları
Çizelge 4.4. Nemlendirilmiş aspir tohumları için Shedd eşitliğine ait varyans analiz
sonuçları
df
SS
MS
F
P
Model
1
70900734
70900734
867
<0,0001
Hata
22
1799021
81774
Toplam
23
72699755
3160859
Çizelge 4.4. incelendiğinde Shedd eşitliği, ilgili deneysel verileri tanımlamada
istatiksel olarak önemli bulunmuştur (P<0,0001). Çizelge 4.5’de nemlendirilmiş aspir
tohumları için tahmin edilen Shedd eşitliği parametre değerlerine ait istatiksel sonuçlar
verilmiştir. Kuru aspir tohumları için Shedd eşitliği tahminleri ve gerçek deneysel veriler
Şekil 4.2’de gösterilmiştir.
Çizelge 4.5. Nemlendirilmiş aspir tohumları için Shedd eşitliği parametreleri
Parametre
Sayısal değer
Standart hata
t-değeri
P-değeri
A1
4862
129,73
37,48
<0,0001
B1
1,52
0,092
16,64
<0,0001
Şekil 4.2. Nemlendirilmiş aspir örneklerinin hava akımına gösterdiği dirence ait
deneysel veriler ve Shedd eşitliği ile yapılan tahminler (Sürekli düz çizgi model
tahminlerini, noktalar deneysel verileri temsil etmektedir.)
Nemlendirilmiş aspir tohumları için bulunan Shedd eşitliği tahminleri deneysel
verilere noktalar içerisinde kalmıştır.
Gerek kuru ve gerekse nemlendirilmiş aspir
tohumlarına ait direnç değerlerinin tahmin edilmesinde uygun parametre değerleri
seçilerek Shedd eşitliği kullanılabilir.
Kuru aspir tohumları için elde edilen Hukill-Ives eşitliği aşağıda verilmiştir. HukillIves eşitliğine ait varyans analiz sonuçları Çizelge 4.6’da verilmiştir.
∆P =
( )
5083,61 × V 2
ln (1 + 1,41 × V )
(4.3)
Çizelge 4.6. Nemlendirilmiş aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliğine ait varyans
analiz sonuçları
df
SS
MS
F
P
Model
1
56827567
5682575567
267
<0,0001
Hata
22
4688564
213117
Toplam
23
61516130
2674614
Çizelge 4.6. incelendiğinde Hukil-Ives eşitliği, ilgili deneysel verileri tanımlamada
istatiksel olarak önemli bulunmuştur (P<0,0001). Çizelge 4.7’de kuru aspir tohumları için
tahmin edilen Hukill-Ives eşitliği parametre değerlerine ait istatiksel sonuçlar verilmiştir.
Kuru aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği tahminleri ve gerçek deneysel veriler Şekil
4.3’de gösterilmiştir.
Çizelge 4.7. Kuru aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği parametreleri
Parametre
Sayısal değer
Standart hata
t-değeri
P-değeri
A1
5083,61
2918,49
1,742
<0,0001
B1
1,41
1,10
1,28
<0,0001
Şekil 4.3. Kuru aspir örneklerinin hava akımına gösterdiği dirence ait deneysel
veriler ve Hukill-Ives eşitliği ile yapılan tahminler (Sürekli düz çizgi model tahminlerini,
noktalar deneysel verileri temsil etmektedir.)
Kuru aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği ile yapılan tahminler deneysel verilere
ait noktalar içerisinde kalmış ve belirgin bir sapma görülmemiştir.
Nemlendirilmiş aspir tohumlarına ait Hukill-Ives eşitliği aşağıda verilmiştir.
∆P =
( )
10385 × V 2
ln (1 + 7,39 × V )
(4.2)
Nemlendirilmiş aspir tohumlarına ait Hukill-Ives eşitliği varyans analiz sonuçları
Çizelge 4.8’de verilmiştir.
Çizelge 4.8. Nemlendirilmiş aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliğine ait varyans
analiz sonuçları
df
SS
MS
F
P
Model
1
70188171
70188171
833
<0,0001
Hata
22
1853358
84244
Toplam
23
72041529
3132240
Çizelge 4.9. incelendiğinde Hukill-Ives eşitliği, ilgili deneysel verileri tanımlamada
istatiksel olarak
önemli bulunmuştur (P<0,0001). Çizelge 49’da nemlendirilmiş aspir
tohumları için tahmin edilen Hukill-Ives eşitliği parametre değerlerine ait istatiksel sonuçlar
verilmiştir. Kuru aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği tahminleri ve gerçek deneysel
veriler Şekil 4.4’de gösterilmiştir.
Çizelge 4.9. Nemlendirilmiş aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği parametreleri
Parametre
Sayısal değer
Standart hata
t-değeri
P-değeri
A1
10385
2975,23
3,49
0,0021
B1
7,39
4,85
1,53
0,1416
Nemlendirilmiş aspir tohumları için Hukill-Ives eşitliği ile yapılan tahminler
deneysel veriler ait noktalardan dışarı taşmamıştır. İki farklı ürün nem içeriği için iki farklı
eşitlikle yapılan tahminler Varyans analizi sonuçları ve grafiksel gösterime göre belirgin
bir farklılık göstermemiştir. Bu durum eşitliklerin deneysel verilerin oluşturduğu değim
eğilimini tanımlayabildiğini göstermektedir.
Eşitliklerin matematiksel karmaşıklığı
tahminleme için yeterli görülmektedir. Bazı durumlarda eşitliklere ait parametrelerden bir
kısmının t- testi sonuçlarına göre sıfırdan farksız olduğu bulunmuştur.
Şekil 4.4. Nemlendirilmiş aspir örneklerinin hava akımına gösterdiği dirence ait
deneysel veriler ve Hukill-Ives eşitliği ile yapılan tahminler (Sürekli düz çizgi model
tahminlerini, noktalar deneysel verileri temsil etmektedir.)
Fakat her iki eşitlikte doğrusal olmadıkları için t-testi sonuçları, istatiksel açıdan yeter bir
gösterge değildir. Her iki eşitlikte aspir için kullanılabilir. Yalnız her nem seviyesi için
uygun eşitlik parametre değerlerinin çizelgelerden seçilmesi zorunludur.
Literatürde model iyilik dereceleri (tahminleme becerileri) farklı ölçekler
kullanılarak belirlenmektedir. Bu ölçekler matematiksel eşitliklerden oluşmakta olup en
yaygınları, Belirleme katsayısı (R2) Ortalama taraflılık hatası (OTH), Ortalama kareler
hatası kökü (OKHK) ve Ortalama yüzde hata (OYH) ‘dır (Ulgen ve Hepbaslı, 2003).
Shedd ve Hukill-Ives eşitliklerine ait değerler Çizelge 4.10’da verilmiştir.
Çizelge 4.10 Aspir tohumlarının hava akımına gösterdiği dirence ait modellerin iyilik
dereceleri
OTH
Eşitlikler
Kuru Örnek
RMSE
OYH
R2
Shedd
27,24
427,50
-18,31
0,9303
Hukill-Ives
42,91
442,00
-35,68
0,9238
Nemlendirilmiş Shedd
Örnekler
Hukill-Ives
0,97
273,79
3,02
0,9752
8,03
277,89
-13,84
0,9743
Çizelge 4.10 incelendiğinde nemlendirilmiş aspir tohumlarına ait Shedd ve Hukill-Ives
eşitlikleri ile yapılan tahminler deneysel verilere çok daha yakın sonuçlar vermiştir. Bunun
sonucunda belirleme katsayısı değeri 0,97’nin üzerindeyken Ortalama taraflılık hatası
(OTH), Ortalama kareler hatası kökü (OKHK) ve Ortalama yüzde hata (OYH) değerleri
daha küçük bulunmuştur. Benzer şekilde Shedd eşitliği ise hem kuru ve hem de
nemlendirilmiş aspir tohumu için daha yüksek iyilik derecesine sahip olduğu Çizelge
4.10’dan görülmektedir.
4.3. Aspir Tohumlarının Son Hız Değerleri
Aspir tohumlarının son hız değerlerinin
belirlenmesiyle ilgili yapılan deney
sonuçları Çizelge 4.11’de verilmiştir. Çizelge 4.11’de denemeler esnasında ölçülen ortam
havasının bağıl nemi ve kuru termometre sıcaklığı değerleri de bulunmaktadır. Tokat’ın
yükselti değeri (608 m) kullanılarak atmosfer basıncı değerleri tahmin edilmiştir
(McQuiston ve Parker, 1994). Aspir tohumunun son hız değerinin nem içeriğinden önemli
ölçüde etkilenmediği görülmektedir. Her iki nem içeriği için aspir tohumunun son hız
değeri 9 m⋅s-1 civarında bulunmuştur.
Aspir tohumlarının son hız değerlerine tohum
özelliklerinin yanı sıra hava şartları da etkilemektedir. Ayrıca, havanın tohumu sürükleme
becerisini temsil eden sürüklenme katsayısı değeri 0,65 civarında hesaplanmış olup
tohumların nem içeriğinden etkilenmemiştir.
Çizelge 4.11. Aspir tohumları son hız deneyi sonuçları
Değerler
Kuru
Nemli
47
54,3
29,6
20,3
608
608
94,314
94,314
1,08
1,11
9,18 ± 0,06
9,09 ± 0,03
Sürüklenme Katsayısı
0,648
0,659
Gerçek tohum hacim ağırlığı
897,75
907,13
Hava bağıl nemi (%)
Hava kuru termometre
sıcaklığı (°°C)
Tokat Yükseltisi (m)
Tokattaki Atm. Bas. (kPa)
Havanın hacim ağırlığı (kg⋅⋅m-3)
Son Hız (m⋅⋅s-1)
(kg⋅⋅m-3)
5. TARTIŞMA VE ÖNERİLER
Aspir (Carthamus tinctorius, L.)
tohumları yüksek yağ oranına ve insan
beslenmesine uygun yağ bileşenlerine sahip olan kurağa dayanıklı bir yağ bitkisidir. Aspir
tarımındaki en önemli avantaj (kolaylık), Buğday-arpa tarımında, toprak hazırlığından
ürünün depoya alınmasına kadar geçen sürede kullanılan bütün alet-ekipmanların bu
bitkinin tarımında da kullanılabilmesidir. Yağ alındıktan sonra geriye kalan küspe içerdiği
% 22-24 protein nedeniyle iyi bir hayvan yemi olarak değerlendirilmektedir. Aspirin
yukarıda bahsedilen özelliklerinden dolayı Türkiye’nin yemeklik yağ açığını kapatılmasına
ve biyodizel üretimini artırmada önemli bir potansiyele sahiptir.
Aspir tarımında kullanılan tarım makinelerinin ve aspir tohumlarını işleme
sanayiinde kullanılan makinelerin tasarımında aspir tohumunun fiziksel özelliklerinin
bilinmesi gerekmektedir. Fiziksel özellikler çok sayıda farklı özelliği içermektedir. Fiziksel
özellikler, şekilsel (boyutsal) özellikleri, gravimetrik özellikleri, mekanik özellikleri,
aerodinamik özellikleri, ısıl özellikleri, elektromanyetik özellikleri, vb.
içermektedir.
Boyutsal özelliklerden en yaygın kullanılan ve ölçülen özellikler; uzunluk, genişlik,
kalınlık, kabuk kalınlığı geometrik ortalama çap, küresellik, iz düşüm yüzey alanı, porozite
ve yığılma açısı sayılabilir. En yaygın kullanılan gravimetrik özellikler; 1000 tane ağırlığı,
gerçek hacim ağırlığı ve yığın hacim ağırlığı olmaktadır.
Aerodinamik özelliklerden
önemlileri yığın halindeki tarımsal ürünlerin hava akımına gösterdiği direnç ve son hız
değeridir.
Remzibey 05 çeşidi aspir tohumlarının şekilsel özellikleri, gravimetrik özellikleri
ve aerodinamik özellikleri iki farklı nem içeriğinde (% 6,5 ve % 19,5 y.b.) belirlenmiştir.
Aspir tohumlarının % 6,5 nem içeriğinde uzunluğu ortalama 7,94 mm olarak bulunmuştur.
Nem içeriğinin % 19,5’a çıkması durumunda uzunluk 8,13 mm’ ye çıkmıştır. Aspir
tohumlarının uzunluğu, genişliğinin 1,8 katı ve kalınlığının 2,2 katıdır. Aspir tohumunun
kabuk kalınlığı nem içeriğindeki artışla azalmıştır. Literatürde aspir tohumlarının şekilsel
özellikleri ile ilgili olarak üç farklı makale bulunmuştur. Bu çalışmalardan iki tanesi
Türkiye’de bir tanesi de Arjantin’ de yapılmıştır. Namık Kemal Üniversitesi Ziraat
Fakültesinde yapılan çalışmada aspirin Dinçer çeşidi kullanıldığı belirtilmiş iken diğer iki
çalışmada çeşit hakkında bilgi verilmemiştir. Dinçer çeşidi aspir tohumlarının uzunluğu
7,27 mm, genişliği 3,5 mm ve kalınlığı 2,8 mm olarak verilmiştir (Aktaş ve ark., 2006).
Çeşitler arasında boyutsal değerler
bakımından sınırlı bir farklılıkların olduğu
görülmektedir. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesinde yapılan çalışmada aspir
tohumlarının uzunluğu 6,89 mm, genişliği 3,76 mm ve kalınlığı 2,71 mm olarak verilmiştir
(Çalışır ve ark., 2005). Benzer değerler Arjantin’de yapılan çalışmada da verilmiştir
(Baümler ve ark., 2006). Literatürde verilen üç araştırma sonucu da aspir nem içeriğindeki
artışın uzunluk, genişlik ve kalınlık değerlerinde sınırlı bir artışa neden olduğunu rapor
etmiştir. Bu sonuçlar mevcut araştırma sonuçlarıyla örtüşmektedir.
Mevcut araştırmada
aspir tohumlarının küresellik değerinin nemden bağımsız olduğu ve değerinin % 63 olduğu
bulunmuşken, literatürde küreselliğin neme bağlı olduğu vurgulanmış ve değerler Selçuk
Üniversitesinde yapılan çalışmada %60 ile % 62,3 aralığında (Çalışır ve ark., 2005).
Namık Kemal Üniversitesinde yapılan araştırmada
ve
% 47,14 ile % 48,83 aralığında
verilmiştir (Aktaş ve ark., 2006). Mevcut çalışmada kabuk kalınlığı değeri 0,44-0,46 mm
olarak verilmiş ve nemden önemli seviyede etkilenmediği bulunmuşken Arjantin’ de
yapılan araştırmada nem içeriğindeki artışla beraber kabuk kalınlığı değeri 0,282 mm’ den
(% 3,7 k.b. nem içeriği) 0,407 mm (% 15,6 k.b. nem içeriği) yükselmiştir (Baümler ve
ark., 2006). İzdüşüm yüzey alanı mevcut araştırmada eşitlikle hesaplanmış ve değeri 27,55
ile 28,55 mm2 arasında bulunmuş iken Selçuk Üniversitesinde yapılan araştırmada
izdüşüm yüzey alanı optik yöntemlerle ölçülmüş ve değerler 24,60 ile 27,50 mm2 arasında
değiştiği rapor edilmiştir. İzdüşüm yüzey alanını hesaplamada kullanılan eşitlik ölçülen
değere yakın sonuç vermiştir. Her iki araştırmada da izdüşüm yüzey alanının nem
içeriğiyle arttığı ifade edilmiştir. Nem içeriğindeki artış 1000 tane ağırlığını da artırdığı
ilgili bütün makalelerde vurgulanmıştır.
Literatürde verilen makalelerde aspir nem
içeriğindeki artışın gerçek tohum hacim ağırlığını ve porozite değerini artırırken yığın
hacim ağırlığını azalttığı belirtilmiştir.
desteklemektedir.
Bu gözlemler mevcut araştırma sonuçlarını
Fan devri ayarlanarak 0,03 ile 1,0 m⋅s-1 aralığında sekiz farklı hız elde edilmiştir.
Bu hızlara karşılık gelen basınç düşüş değerleri belirlenmiştir. Basınç düşüş değerleri hava
hızının artmasıyla logaritmik bir eğilimle artış göstermiştir. Bu eğilim literatürde sıklıkla
kullanılan Shedd eşitliği ve Hukill-Ives eşitliği ile tanımlanmıştır. Her iki eşitlikte eğilimi
yüksek oranda temsil etmiş olup Shedd eşitliğinin kısmen daha iyi sonuçlar verdiği tespit
edilmiştir. Shedd eşitliğinin kısmen daha iyi sonuç vermesi ve daha basit bir matematiksel
ifade olması sebebiyle aspir havalandırma ve kurutma sistemlerinin tasarımında
kullanılması uygundur. Sacilik (2004) haşhaş tohumları yığının hava akımına gösterdiği
direnci belirlemiş ve Shedd eşitliğinin Hukill-Ives eşitliğine göre deneysel veriye daha
yakın sonuç verdiğini bildirmiştir. Aynı çalışmada haşhaş tohumları nem içeriğinin %
6,21( k.b.)’dan %18,37 (k.b)’a yükselmesi durumunda ortalama olarak hava akışına karşı
gösterilen direncin %28,25 oranında azaldığını rapor etmiştir. Mevcut çalışmada benzer
bir sonuç elde edilmiş ve aspir tohumlarının nem içeriğindeki artışın hava akımına
gösterilen dirençte % 35 oranında azalma olduğu bulunmuştur.
Bir başka çalışmada ise
mercimek tohumlarının nem içeriğinin % 10.4’ten %19.9’a yükselmesi hava akımına karşı
gösterdiği direncin % 22,5 oranında azaldığı rapor edilmiştir (Sokhansanj ve ark., 1990).
Nimkar ve Chattopadhyay (2002)
direncinin %1’lik nem içeriğindeki
yaptıkları çalışmada yeşil gram tohumlarının hava
artışla % 2,43 oranında arttığını ve yığın hacim
ağırlığındaki % 1’lik artışla % 6,6 oranında azaldığını tespit etmişlerdir. Nem içeriğindeki
artışla hava direncinin artması yığın hacim ağırlığındaki azalma ve porozite değerindeki
artışla ilgili olduğu literatürde birçok çalışmada ifade edilmiştir (Yağcıoğlu, 1999; Farmer
ve ark., 1981; Cooper ve Sumner, 1985).
Selçuk Üniversitesi’nde yapılan araştırmada aspir tohumlarının son hız değeri %
5,61 (k.b.) nem içeriğinde 3,84 m⋅s-1 değerinden %23,32 (k.b.) nem içeriğinde 5,02 m⋅s-1
değerine yükselmiştir. Mevcut çalışmada aspir tohumlarının s on hız değerleri % 6,5 (y.b.)
nem içeriğinde 9,18 m⋅s-1 değerinde ve % 19,5 (y.b.) nem içeriğinde 9,09 m⋅s-1 olduğu
belirlenmiş ve nem içeriğinin son hız değerlerine önemli bir etkisinin bulunmadığı tespit
edilmiştir.
İki araştırma arasındaki son hız değerleri açısından iki
farklı tespitin
bulunduğu açıktır. Bunlar, aspir tohumlarının fiziksel özelliklerine ( gerçek tohum hacim
ağırlığı ve yüzey alanları) ait sayısal değerler açısından büyük bir farklılığın olmamasına
rağmen son hız değerlerinde 1,8 - 2,4 kat arasında meydana gelen değişme ve nem
içeriğinin son hız değerine olan etkisindeki farklı tespitlerdir. Hız değerleri açısından farklı
değerler elde edilmesi, son hız ölçme deney düzenekleri için standartlaştırılmış
bir
kalibrasyon aşamasının varlığını zorunlu kılmaktadır. Böylece farklı çalışmalardan daha
yakın sonuçlar elde etmek mümkün olabilecektir. Bu amaçla, mevcut araştırmanın son hız
denemeleri başlangıcında küresel ve pürüzsüz şekle sahip olan bir masa tensisi topunun
son hız değeri ölçümle belirlenmiş ve pürüzsüz küreler için verilen sürüklenme katsayısı
değeri kullanılarak son hız değeri bulunmuştur. Masa tenisi için deneysel ve hesaplanmış
son hız değerlerinin birbirine yakın sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Dolayısıyla, mevcut
araştırmada kullanılan deney düzeneğinin ölçme doğruluğunun kontrolü yapılmıştır.
Eşitlik 3.13 incelendiğinde gerçek tohum hacim ağırlığı artıkça son hız değerinin arttığı,
izdüşüm alanı artıkça
son hız değerinin düştüğü görülmektedir. İkisinin son hıza etkisi
matematiksel büyüklük olarak aynı fakat ters yöndedir. Nem içeriğindeki artış gerçek
tohum hacim ağırlığında %1’lik artışa sebep olurken izdüşüm yüzey alanında % 3,6’lık
bir artışa sebep olmuştur. Dolayısıyla son hız değerinde çok az bir azalma olması veya
aynı kalması beklenir. Eşitlik 3.13 incelendiğinde havanın hacim ağrılığının ve akışkanürün arasındaki ilişkiyi temsil eden sürüklenme katsayısı değerinin de son hız değerine etki
ettiği görülmektedir. Sürüklenme katsayısındaki artış son hız değerini azaltmaktadır.
Sürüklenme katsayısı değeri ürün nem içeriğinden çok etkilenmemiş ve 0,648-0,659
arasında olduğu tespit edilmiştir. Gupta ve ark. (2007) ayçiçeği için sürüklenme katsayısı
değerlerinin çeşide bağlı olarak 0,17 ile 0,40 arasında değiştiğini ve nem içeriğinin
artmasının sürüklenme katsayısı değerini doğrusal olarak azalttığını tespit etmişlerdir.
Yapılan bu çalışma sonuçlarına göre aşağıdaki öneriler yapılmıştır:
-
Aspir tohumlarının boyutsal, gravimetrik ve hava akımına gösterdiği direnç, nem
içeriğine bağlı olarak farklı değerler almaktadır. Dolayısla, tarım makinaları ve
ürün işleme makinalarının tasarımında kullanılan verilerin çalışma şartlarındaki
ürün nemini dikkate alınarak seçilmelidir. Örneğin, aspir tohumlarının silolarda
havalandırılması veya kurutucularda kurutulması işleminde uygun fan seçiminde
kuru aspirin hava akımına gösterdiği direnç değerinin seçilmesi sistemin daha
etkin çalışmasını sağlayacaktır.
-
Aspir tohumunun son hız değeri yaklaşık 9 m⋅s-1olarak belirlenmiştir. Dolayısıyla
aspir son hız değeri 9 m⋅s-1’den daha düşük veya daha yüksek yabancı
maddelerden (yabancı madde tohum, toz, toprak, taş vb.) temizlenmesi için
aerodinamik temizleme tekniğinden faydalanılabilir.
-
Literatürde son hız değerlerinin ölçülmesi için kullanılan deney düzeneklerinin
denemeler öncesi kalibrasyonun yapılması aynı ürün için farklı sonuçların elde
edilmesini engellemek amacıyla bir zorunluluktur. Bu amaçla mevcut çalışmada
piyasada satılan standart masa tenisi topu kullanılmıştır.
-
Aerodinamik özelliklerin belirlenmesi denemelerinde çevre havasının (bağıl nem,
kuru termometre sıcaklığı, hava hacim ağırlığı, atmosfer basıncı, vb.) ve ürünün
diğer fiziksel özelliklerinin (gerçek tohum hacim ağırlığı, yığın hacim ağrılığı,
uzunluk, kalınlık, genişlik, iz düşüm yüzey alanı, vb.) makalelerde verilmesi
kıyaslama amacıyla gerekmektedir.
Literatürde bulunan makalelerin çoğunda,
söz konusu özelliklerin hiç/kısmen ölçülmediği veya ölçüm sonuçlarının
makalede verilmediği gözlemlenmiştir. Bu durum sonuçların kıyaslanmasını ve
ortak sonuç çıkarılmasını güçleştirmektedir.
KAYNAKLAR
Aktaş, T. ve Akdemir, B., 1997. Akışkan Yatak Ortamında Kuru Soğanın ve Soğan
Arpacığının
Temizlenmesi
ve
Sınıflandırılmasıyla
İlgili
Karakteristiklerin
Saptanması Üzerine Bir Araştırma, Tarımsal Mekanizasyon 17. Ulusal Kongresi
Bildiri Kitabı, s. 683-690, Tokat, Türkiye.
Aktaş, T., Celen, İ. Ve Durgut, R., 2006. Some Physical and Mechanical Properties of
Safflower Seed Journal of Agronomy 5 (4) 613-616, ISSN 1812-5379.
Aydın, C. ve Özcan, M., 2002. Some Physico-Mechanic Properties of Terebinth Fruits,
Journal of Food Engineering 53 (2002) 97-101.
Babaoğlu, M., 2005. Dünya’da ve Türkiye’de Aspir Bitkisinin Tarihçesi, Kullanım
Alanları
ve
Önemi,
Trakya
Tarımsal
Araştırmalar
Enstitüsü,
Edirne.
http:www.ttae.gov.tr.
Başçetinçelik, A., Özcan, M. T., Yıldız, Y. ve Tunçer, İ. K., 1992. Bazı Tarımsal
Ürünlerde Kritik Hız ve Tane Boyut Özellikleri, 14. Ulusal Tarım Kongresi Bildiri
Kitabı s: 274-285, Samsun, Türkiye.
Baümler, E., Cuniberti, A., Nolasco, S. M. And Riccobene, I. C., 2005. Moisture
Dependent Physical and Compression Properties of Safflower Seed, Journal of Food
Engineering 72 (2006) 134-140.
Beyhan, M. A. ve Erol, M. A., 1993. Bazı Fındık Çeşitlerinde Dane ve Zuruflu
Meyvelerin Aerodinamik Özellikleri, Proceedings of 5th Int. Cong. On
Mechanization and Energy in Agriculture, Kuşadası/Türkiye, s. 472-483.
Cooper, S.C. ve Sumner, H.R., 1985. Airflow resistance of selected biomass materials.
Transaction of the ASAE, 28(3):1309-1312.
Çalışır, S., Marakoğlu, T., Öztürk, Ö. ve Öğüt, H., 2005. Some Physical Properties of
Safflower Seed, Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi:19 (36) 87-92.
Dursun, E. ve Güner, M., 1997. Portakal ve Elmanın Hava Akımına Gösterdiği Direncin
Belirlenmesi, Tarımsal Mekanizasyon 17. Ulusal Kongresi, Bildiri Kitabı, s. 673682, Tokat, Türkiye.
Farmer, G.S., Brusewitz, G.H. ve Whitney R.W.,
1981. Resistance to airflow of
bluestem grass seed. Transaction of the ASAE, 24(2):480-483.
Gupta, R. K., Arora, G. ve Sharma, R., 2005. Aerodynamic Properties of Sunflower
Seed, Central Institue of Postharvest Engineering & Technology Ludhiana 141004,
India.
Güner, M., 2006. Pneumatic Conveying Characteristics of Some Agriculture Seed,
Department of Agriculture Machinery, Faculty of Agriculture, University of Ankara,
Ankara, Turkey.
Işık, E. ve Yüksel, G., 1991. İkinci Ürün Fasulyenin Hava Akımına Karşı Gösterdiği
Direncin Belirlenmesi, Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 8: 79-84, Bursa,
Türkiye.
Kural , H. ve Çarman, K., 1997. Bazı Daneli Ürünlerin Aerodinamik Özellikleri,
Tarımsal Mekanizasyon 17. Ulusal Kongresi, Bildiri Kitabı, s. 611-623, Tokat,
Türkiye.
Masoumi, A .A. ve Tabil, L., 2003. Physical Properties of Chickpea (C. Arietinum)
Cultivars. 2003 ASAE Annual International Meeting, Las Vegas, Nevada, USA.
Makale Numarası: 036058.
McQuiston, F. C. ve Parker, J. D., 1994. Heating, Ventilating and Air Conditioning:
Analysis and Design, Furth Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, U. S. A.
Nimkar, P. M. ve Chattopadyay, P. K., 2000. Airflow Resistance of Green Gram,
Biosystems Engineering 82 (4) 407-417 Kharagpur, İndian.
Öğüt, H., Hatice, K. ve Altuntaş E., 1995. Farklı Daneli Ürünlerin Son Hızlarının
Belirlenmesine Ait Bazı Yöntemlerin Karşılaştırılması, S.Ü. Ziraat Fakültesi Dergisi
7 (9): 74-82.
Özgüven, F. ve Vursavuş, K., 2005. Some Physical, Mechanical and Aerodynamic
Properties of Pine Nuts, Journal food Engineering 68 (2005) 191-196, Adana Turkey.
Rajabipour, A., 2004. Moisture-dependent Terminal Velocity of Wheat and Rice
Varieties. 2004 ASAE/CSAE Annual International Meeting, Ottawa, Ontario,
Canada, Makale Numarası:046008.
Sacılık, S., 2007. Resistance of Bulk Poppy Seeds to Airflow, Biosystems Engineering 89
(4) 435-443.
Shedd, C. K., 1953. Resistance of Grains and Seeds to Airflow. Agricultural Engineering,
34(9):616-619.
Sokhansanj, S., Falacinski, A. A., Sosulski, F. W., Jayas, D. S. ve Tang, J., 1990.
Resistance of Bulk Lentils to Airflow. Transactions of ASAE, 33(4):1281-1285.
Tunçer, İ. K., Yıldız, Y. ve Öztekin, S., 1985. Bazı Tarımsal Ürünlerin Hava Akımına
Karşı Gösterdikleri Direncin Değişimi, Tarımsal Mekanizasyon 9. Ulusal Kongresi,
Bildiri Kitabı, s.251-262 Adana, Türkiye.
Yağcıoğlu, A. K., 1999. Tarım Ürünleri Kurutma Tekniği (I. Basım). Ege Üniversitesi
Ziraat Fakültesi Yayınları No:536, İzmir.
Yağcıoğlu, A., 1996. Ürün İşleme Tekniği Ders Kitabı, Ege Üniversitesi Ziraat fakültesi
Yayınları, No: 517, Bornova, İzmir, Türkiye.
Yağcıoğlu, A. K. ve Bozkurt, L., 1985. NK PX 616 Çeşidi Tanelenmiş Mısır Yığınının
Hava Akımına Gösterdiği Direncin Saptanması, Tarımsal Mekanizasyon 9. Ulusal
Kongresi, Bildiri Kitabı, s.239-250, Adana, Türkiye.
Yağcıoğlu, A. K. ve Servi, C., 1990. Çeşitli Tarım Ürünlerinin Hava Akımına
Gösterdikleri Direncin Belirlenmesi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Dergisi,1 (2): 145-149, İzmir, Türkiye.
Yıldız, Y., Tunçer, İ. K. ve Öztekin, S., 1985. Bazı Tarımsal Ürünlerin Hava Akımına
Karşı Gösterdikleri Direncin Değişimi, Tarımsal Mekanizasyon 9. Ulusal Kongresi,
Bildiri Kitabı, s. 251-262, Adana, Türkiye.
Yıldız, Y., Tunçer, İ. K., Özcan, M. T. ve Başçetinçelik, A., 1992. Bazı Tarımsal
Ürünlerde Kritik Hız ve Dane Boyut Özellikleri, Tarımsal Mekanizasyon 14. Ulusal
Kongresi, Bildiri Kitabı, s.274-275, Samsun, Türkiye.
ÖZGEÇMİŞ
Almanya’nın Wane-Eickel şehrinde 1974 yılında doğdu. İlk , orta ve lise
öğrenimini Amasya ili Merzifon ilçesinde tamamladı. 1997 yılında Erciyes Üniversitesi
Yozgat Meslek Yüksek Okulu Tarım Alet ve Makinaları Bölümünden mezun oldu. 2000
yılında Dikey Geçiş Sınavı ile Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım
Teknolojisi programına dikey geçiş yaptı. 2004 yılında buradan mezun oldu. 2004 yılında
Gaziosman Paşa Üniversitesi Tarım Makinaları
Ana Bilim Dalında Yüksek Lisansa
başladı. Halen Merzifon’da özel bir iş yerinde çalışmaktadır.
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
5
File Size
5 575 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content