BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DOYMA BASINCI DENEY FÖYÜ Hazırlayan: Arş. Gör. Gülcan ÖZEL 1.Deney Adı: İki fazlı bir akışkanın karakteristik davranışı 2. Deneyin Amacı: Sıvı ve buhar arasındaki geçiş sırasında suyun davranışını gözlemlemek. 3. Teori: Verilen bir basınçta saf maddenin faz değişimlerine başladığı sıcaklık doyma sıcaklığı olarak bilinir. Benzer biçimde, verilen bir sıcaklıkta saf maddenin faz değişimlerine başladığı basınç ise doyma basıncı olarak tanımlanır. Farklı bir ifade ile verilen bir sıcaklıkta kaynamaya başladığı basınç, ise verilen bir basınçta kaynamaya başladığı sıcaklıktır. Hemen hemen tüm maddeler için doyma basıncının doyma sıcaklığına göre değimini veren doyma tabloları mevcuttur. Bu deneyde, sabit hacimde içerisinde su bulunan bir tank ısıtılarak, doyma basıncı ve doyma sıcaklığı değerleri tablo haline getirilecektir. Doyma basıncı ve doyma sıcaklığı arasındaki ilişkiyi incelemek için P-T grafiği oluşturulacaktır. Ayrıca akışkanın kaynaması sırasında akışkan hareketi gözlemlenecektir. Bu doğrultuda aşağıdaki kaynama aşamalarını bilmek faydalıdır. Sabit hacimde bir miktar su ısıtıldığında, ısıtma sürecinde farklı adımlar gözlemlenebilir. Isıtıcı ve akışkan arasında çok düşük bir ısı akısı olduğunda kaynama gözlenmez. Akışkan ve ısıtıcı arasındaki ısı transferi iletimledir ve akışkan hareketi doğal taşınım yoluyla oluşur. Faz değişimi serbest yüzeyde buharlaşma ile gerçekleşir. Bu aşamada su yüzeyinde hafif türbülans gözlemlenebilir. 1 Isı akısı arttırıldığında, ısıtıcı buharlaşma sıcaklığına ulaşırken, faz değişimi ısıtıcıyı çevreleyen akışkan tabakasında buhar balonları şeklinde meydana gelir. Su ve ısıtıcı arasındaki ısıl sınır tabaka yükselişi, soğuk akışkanın yoğun olduğu bölgeye ulaşıncaya kadar devam eder. Son olarak faz değişimi serbest yüzeyde buharlaşma ile gerçekleşir. Bu aşamada, buhar balonlarının yoğuşması gözlem camından ara ara görülebilir. Isı akısı arttırıldığında, ısı çoğunlukla doğal taşınımla akışkana transfer edilir. Bu durum hacmin çoğunluğu buharlaşma sıcaklığı ya da buharlaşma sıcaklığının üstünde bir noktaya ulaşıncaya kadar devam eder. Isıtıcı yüzeyinde fazlaca buhar balonu oluşur ve akışkan yüzeyine doğru yükselir. Buhar balonlarının hareketi sıvının çalkalanmasına neden olur ve sonuç olarak artan karışımla ısıtıcı ve sıvı arasındaki ısı transferi artar. Bu aşamaya genelde kabarcıklı kaynama denir. Bu aşamada hareketli buhar kabarcıkları gözlem camından izlenebilir. Sabit hacimdeki buharlaştırma tankını ısıtmaya devam ettiğimizde, sistemin iç basıncı artar. Basınç artışıyla birlikte, suyun doyma sıcaklığı da artar ve sistemdeki sıvı kızgın hale gelir. (yani atmosferik basınçtaki kaynama noktasının üzerinde bir sıcaklıkta sıvı halde bulunur.) Sıcaklıkla oynamadan sistemin basıncı düşürülürse, örneğin sistemden buhar boşaltılmasıyla buharlaşma sıcaklığı düşer. Buharlaşma noktası düştüğü için kızgın sıvı buharlaşmaya başlar ve şiddetli köpükler üretir. 4. Metot: Deneyde buharlaşma sıcaklığı civarında, belli bir basınç aralığında suyun davranışı incelenecektir. Basınç artışıyla buharlaşma noktasının değişimi incelenecek ve su dolu tank önündeki gözlem penceresinden akışkan davranışı gözlemlenecektir. 2 Deney düzeneği şematik olarak yukarıda gösterilmiştir. Deney düzeneği çalışmaya hazır konuma getirilerek ısıtıcı maksimum seviyeye ayarlanır. Sistem içindeki hava boşalıncaya kadar doldurma valfi açık tutularak sistemden buhar çıkışına izin verilir. Isıtıcı ayarı yavaşça düşürülerek direncinin sabit kalmasını beklenir ve bu noktada ölçümler alınır. Doldurma valfi kapatılarak ısıtıcı maksimum seviyeye ayarlanır ve 5 dakika aralıklarla ölçümler alınır. Bu işlem sistem maksimum çalışma basıncına (7 bar) ulaşıncaya kadar devam eder. Isıtıcı kapatılarak kalorimetre valfi açılır ve 30 saniye aralıklarla ölçümler alınır. Her bir ölçüm için akışkan görünümünü not etmeyi unutmayınız. 5. Deney Verileri: Ölçülen değer Düzeltilmiş değer Basınç (kN/m2) Sıcaklık Akışkan görünümü Basınç ve sıcaklık grafiğini çizdiriniz. 6. Sonuçlar: 1. Akışkan ısıtılması ve basınç düşürülmesi evrelerinde gözlemlenen akışkan davranışını anlatınız. Akışkan davranışında ani değişimler mi yoksa kademeli değişimler mi gözlemlediniz belirtiniz. 2. Oluşturduğunuz P-T grafiğini yorumlayınız. Teorik grafikle benzer mi belirtiniz. 3