TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA BÖLÜMÜ

... konulu sunumlar: "TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA BÖLÜMÜ"— Sunum transkripti:

1 TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA BÖLÜMÜ
HİDROLİK GÜZ : GÜZ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA BÖLÜMÜ

2 ÖNERİLEN KİTAPLAR HİDROLİK
(Prof. Dr. Mustafa AYYILDIZ, Ankara Üniv. Ziraat Fak. Yayınları, Yayın No: 1106) Fiyatı:5TL HİDROLİK UYGULAMALARI (Prof. Dr. Mustafa AYYILDIZ, Ankara Üniv. Ziraat Fak. Yayınları, Yayın No: 1107) Fiyatı 2,5TL Kitap almak isteyenlerin listesini kesinleştirelim.

3 HİDROLİK DERS PLANI KONU HAFTA
GİRİŞ (Hidroliğin Fizik Bilimi İçindeki Yeri, Tanımı, Tarihçesi ve Hidrolikte Etüt Edilen Problemler) 1 Hidrolikte Kullanılan Birimler, Akışkanlar, Sıvılar 2 HİDROSTATİK (Basınç, Çeşitleri, Birimleri ve Ölçümü,) 3 HİDROSTATİK (Düzlemsel ve Eğrisel Yüzeylere Etkiyen Basınç Kuvveti) 4 AKIŞKANLARIN KİNEMATİĞİ 5 DÜZENLİ AKIMLARDA ENERJİ ÇEŞİTLERİ (Potansiyel Enerji, Kinetik Enerji, Toplam Enerji, Euler ve Bernoulli Denklemi) 6 DÜZENLİ AKIMLARDA ENERJİ ÇEŞİTLERİ (Yük,Enerji Eğim ve Hidrolik Eğim Çizgisi, Kavitasyon, Yörünge, Girdap) 7 MOMENTUM VE SIVI AKIŞKANLARDA DİNAMİK KUVVETLER 8

4 HİDROLİK DERS PLANI KONU HAFTA
MOMENTUM VE SIVI AKIŞKANLARDA DİNAMİK KUVVETLER 9 BORULARDA DÜZENLİ SIVI AKIMLARI (Laminar ve Türbülanslı Akım, Kritik Reynolds Sayısı, Hidrolik Yarıçap, Sürtünme İçin Genel Denklem) 10 BORULARDA DÜZENLİ SIVI AKIMLARI (Dairesel Kesitli Borularda Sürtünme Denklemi, Laminar Akımlarda Sürtünme, Giriş Şartları ve Hız Profilleri) 11 BORULARDA DÜZENLİ SIVI AKIMLARI (Boru Akımları İçin Ampirik Formüller ve Oluşan Yersel Kayıplar) 12 SERBEST YÜZEYLİ AKIMLAR (Açık Kanallar, Üniform Akımlar İçin Sürtünme ve Hız Denklemleri, Hız Dağılımı, Hidrolikçe En Uygun Kesit) 13 SERBEST YÜZEYLİ AKIMLAR (Özgül Enerji ve Kritik Derinlik) 14 SERBEST YÜZEYLİ AKIMLAR (Açık Kanallarda Değişken Akım) 15

5 FİZİK (fiziksel olayları inceler)
MEKANİK ISI ELEKTRİK SES IŞIK

6 MEKANİK (uzayda, kuvvetler etkisindeki cisimlerin denge ve hareket koşullarını inceler)
RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ STATİK (DURAN CİSİMLER) DİNAMİK (HAREKETLİ CİSİMLER) ŞEKİL DEĞİŞTİREBİLEN CİSİMLER M. AKIŞKANLAR MEKANİĞİ

7 AKIŞKAN Çok küçük bir kuvvetin etkisiyle önemli düzeyde ve devamlı şekil değiştiren, yani kolayca akabilen ve bulunduğu kabın şeklini alan cisimlerdir. Akışkanlar üzerine gelen basınç, aynı şiddette ve her yöne yayılır Sıvılar (İçinde bulunduğu kabın şeklini alır) Gazlar (İçinde bulunduğu kabı tamamen doldurur) SSY Sıvı Atmosfer ile temas eden açık bir kaptaki sıvının, hava ile temas eden ortak yüzeyine “Serbest Sıvı Yüzeyi (SSY)”veya “Atmosferik Yüzey” adı verilir

8 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ Akışkanların durgun veya hareket halindeki durumlarını, etki eden kuvvetleri ve kuvvetlerin meydana getirdiği sonuçları inceler Üçe ayrılır: HİDROSTATİK (Durgun sıvılar) HİDRODİNAMİK (Hareket halindeki sıvılar) KİNEMATİK (Sıvılarda hız ve akım çizgileri)

9 HİDRODİNAMİK Sıvı akımını sağlayan kuvvetleri ve bu kuvvetlerin etkilerini Hareket halindeki sıvılarda hız ve ivme arasındaki ilişkileri Hareket halindeki sıvıların temas ettiği yüzeylerde oluşturduğu kuvvetleri ve sıvılar üzerine gelen kuvvetleri Hareket halindeki sıvılarda hareket değişimlerini inceler

10 KLASİK HİDRODİNAMİK Sürtünmenin olmadığı (ideal) sıvılarda akımla ilgili problemleri inceler Matematiksel açıklamalarını yapar KLASİK HİDRODİNAMİK BİLİMİ SONUÇLARININ UYGULAMADA KULLANILMASI ÇOK SINIRLI DÜZEYDE KALMIŞTIR Bilim adamları Tecrübeye dayanan, Problemlere pratik çözüm yolları getiren Amprik formüller geliştirmişler ve bu konuda başarı sağlamışlardır, Böylece HİDROLİK bilim dalı doğmuştur.

11 HİDROLİK Durgun veya hareket halindeki sıvıların durumlarını ve ilgili tesislerle olan karşılıklı ilişkilerini inceleyen bir bilim dalıdır Akışkanlarla ilgilenir, genellikle su ile ilgilenir Su ile ilgili problemlerin çözümlenmesinde kullanılan, uygulamaya dönük bir bilim dalıdır Hidrolik yapılara boyut verilirken, emniyet-ekonomi dengesi gözönüne alınmalıdır (örneğin belirli bir basınca dayanabilecek boru et kalınlığının belirlenmesinde) Boru et kalınlığı gereğinden fazla olursa, çok emniyetli olur ancak ekonomik olmaz Boru et kalınlığı gereğinden az olursa, emniyetli olmaz

12 HİDROLİĞİN UYGULAMA ALANLARI
Su kaynaklarının geliştirilmesi (su kaynaklarını miktar ve kalite olarak belirlenmesi, korunması, kontrol edilmesi ve etkin bir şekilde kullanılması) ile ilgili tüm mühendislik çalışmalarında: Suyun kullanılması amacıyla yapılan çalışmalar: su getirme, sulama, akarsularda ulaşım vb. Su miktarının kontrolü amacıyla yapılan çalışmalar: taşkınların ötelenmesi, kurutma tesisleri, kanalizasyon tesisleri vb. Su kalitesinin kontrolü amacıyla yapılan çalışmalar: suyun kirlenmesinin önlenmesi, su arıtma tesisleri vb. Bu çalışmalarda ilgili tesislerin planlanması, projelendirilmesi, inşaatı ve işletilmesi ile ilgili tüm çalışmalarda kullanılır.

13 HİDROLİĞİN UYGULAMA ALANLARI
Sulama çalışmalarında: Akışkanlarla ilgili tüm problemlerin çözümlenmesinde Basınç ölçülmesinde Su depolama, çevirme, iletim ve dağıtım yapılarında, feyezan yapılarında, yapılara gelen su yüklerinin ve yapı elemanlarının projelenmesinde (boyutlarının belirlenmesinde) (barajlar, göletler, açık kanallar, basınçlı boru hatları, savaklar, enerji kırıcı yapılar, akedükler, içmesuyu şebekeleri vb.) Sulama yapılarında akış hızının ve debinin ölçülmesinde kullanılır.

14 BİRİMLER BİRİM SİSTEMLERİ: CGS, MKS, SI, İNGİLİZ
HİDROLİKTE MKS BİRİM SİSTEMİ KULLANILIR MKS (Metre, Kilogram, Saniye) BİRİM SİSTEMİ BİRİM SEMBOL UZUNLUK m (metre) L, l KÜTLE kg (kilogram) M ZAMAN s (saniye) T, t EĞİM boyutsuz I, S HIZ m/s V, v İVME m/s2 a DEBİ m3/s Q, q KUVVET kg F BASINÇ kg/m2 P ENERJİ kg.m E ÖZGÜL AĞIRLIK kg/m3  YOĞUNLUK boyutsuz 

15 HİDROLİKTE KULLANILAN SEMBOLLER
Yoğunluk  Rho Özgül ağırlık  Gamma Viskozite  Mü Kinematik viskozite  Nü Yüzey gerilimi  Tau

16 SEMBOLLER A α Alpha B  Beta   Gamma   Delta   Elipson   Zeta
  Eta  Theta   Lambda   Mu N  Nu   Pi   Rho   Sigma   Tau   Omega

17 BİRİM ÇEVİRME ÖRNEK 1: Ağırlık 8 kg = ....... g 8 kg ( ) = 8000 g
ÖRNEK 2: Basınç 6 t/m2 = kg/mm2 ( ) ( )2 = 6x103x10-6 kg/mm2 =6x10-3 kg/mm2 1 kg 1000 g 1 t 1000 kg m2 t 1000 mm 1 m

18 ÇEVİRME FAKTÖRLERİ-1 0.01 m 1 cm 100 cm 1 m L 0.393 in 2.54 cm 1 in
1 kg 1000 kg 1 t W 0.001 kg 1 g 1000 g 2.204 lb 453.6 g 1 lb

19 ÇEVİRME FAKTÖRLERİ-2 0.001 kg/L 1 kg/m3 1000 kg/m3 1 t/m3  1g/L
0.1 bar 0.1 atm 1000 kg/m2 1 t/m2 P 1 bar 1 atm 1000 g /cm2 1 kg/cm2 0.070 atm 70 g /cm2 1 lb/in2 1 psi 1000 gr /cm2 g/ in2 14.28 psi 10 mSS H 0.070 bar 0.70 mSS 0.1kg /cm2 1 mSS

20 ÇEVİRME FAKTÖRLERİ-3 0.278 L/s 1000 L/h 0.000278 m3/s 1 m3/h Q
3600 lt /h 1 L/s 3600 m/h 60 m/min 1 m/s V 60 m/h m/s 1 m/min 36 m/h 0.6 m/min 1 cm/s

21 TANIMLAR KUVVET (F): Sıvı üzerinde hız veya şekil değişikliği yaratan etki BASINÇ (P): Birim alana (A) etki eden kuvvet P=F/A BASINÇ YÜKSEKLİĞİ (BASINÇ YÜKÜ, h): Su bulunan bir sistemde (kanal-boru sistemi vb.) herhangi bir noktada kıyas düzlemine göre yükseklik farkı KD . B h

22 SIVILARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
ÖZGÜL KÜTLE ÖZGÜL AĞIRLIK YOĞUNLUK YÜZEY GERİLİMİ KAPİLLARİTE BUHAR BASINCI SIKIŞMA VE ELASTİKLİK MODÜLÜ VİSKOZİTE

23 ÖZGÜL KÜTLE KÜTLE=AĞIRLIK / YERÇEKİMİ İVMESİ
M = G / g Birim: kg / (m / s2)=kg.s2/m ÖZGÜL KÜTLE: Birim hacimdeki kütledir. =M/V=(G/g)/V G/V=Özgül ağırlık () =  /g Birim: (kg.s2/m)/m3= kg.s2/m4 Su için: =  /g = (1000 kg/m3)/(9.81 m/s2) = 102 kg.s2/m4

24 ÖZGÜL AĞIRLIK ÖZGÜL AĞIRLIK =AĞIRLIK / HACİM  = G / V Birim: kg/m3
Su için: +4 0C ve 760 mm Hg atmosfer basıncında  = 1000 kg/m3

25 YOĞUNLUK YOĞUNLUK = = Birim: boyutsuz
Yoğunluk ölçen aletler (sıvılarda): Dansimetre Areometre Özgül Kütle +4 0C deki damıtık suyun özgül kütlesi Özgül Ağırlık +4 0C deki damıtık suyun özgül ağırlığı

26 YÜZEY GERİLİMİ  : Yüzey gerilimi (gr/cm)
Durgun sıvıların atmosferle temasta bulunan serbest su yüzeyleri (SSS) sanki ince bir zarla kaplanmış gibidir. Durgun su yüzeyine ince bir kağıt ve onun üzerine bir topluiğne konulursa, zamanla kağıt ıslanarak batar, ancak topluiğne batmaz, su yüzeyinde kalır Bazı böcekler su yüzeyine konar, ancak suya batmaz Yüzey gerilimi:  =F/l  : Yüzey gerilimi (gr/cm) F : Çekme kuvveti (gr) l : Yüzey kesitinin uzunluğu (cm) Su-hava yüzeyi (0 0C) için yüzey gerilimi g/cm dir.

27 YÜZEY GERİLİMİNİN NEDENİ
Serbest su yüzeyi üzerindeki bir su molekülü, çevresindeki moleküller tarafından daha büyük bir güçle çekilir Aynı su molekülü ile üstündeki hava molekülleri arasındaki çekim kuvveti ise daha azdır Bu durum su üzerinde gergin bir zar varmış gibi bir etki yaratır su hava

28 KAPİLARİTE (KILCALLIK)
Çapı 1 mm veya daha küçük borulara kılcal boru denir Islatan sıvılar (su) içerisine batırılan bir kılcal boru içerisinde su yükselir, yükselme miktarı boru çapı ile ters orantılıdır Islatmayan sıvılar (cıva) içerisine batırılan bir kılcal boru içerisinde cıva alçalır, alçalma miktarı boru çapı ile ters orantılıdır Taban suyunun yükselerek toprak yüzeyine ulaşması kapilarite ile olmaktadır Yükselme miktarı (h): h=2Cosα /( r) h = Yükselme miktarı  = Yüzey gerilim katsayısı α = Temas açısı r = Kılcal boru yarıçapı  = Sıvı özgül ağırlığı Su h Cıva h

29 BUHAR BASINCI Atmosferle temas eden sıvı yüzeyinden bazı sıvı molekülleri ayrılarak atmosfere geçer, bu olaya BUHARLAŞMA denir Atmosfere geçen bu moleküller sıvı yüzeyine bir basınç uygular (atmosfer basıncı dışında) Sıvı kapalı bir kap içerisindeyse, atmosferdeki moleküller artınca sıvı yüzeyine uygulanan basınç artar, bu moleküllerin bir kısmı tekrar sıvıya döner (yoğunlaşma) Bir süre sonra bir denge oluşur, denge durumundaki bu basınca “Doymuş Buhar Basıncı (Buharlaşma Basıncı)” veya “Kaynama Basıncı” adı verilir Buhar Basıncı sıvı sıcaklığına bağlı olarak değişir (sıcaklık arttıkça buhar basıncı artar) (Sayfa 31, Cetvel 1.4) Denge durumu Su Hava Kapalı kap Su Hava Hava Su

30 Boru hatlarında basınç hat boyunca sabit değildir, bazı bölümlerde basınç artar, bazı bölümlerde düşer ve bu basınç değişimi hat boyunca devam eder Borularda herhangi bir bölümde basınç, borudaki sıvının o sıcaklıktaki doymuş buhar basıncının altına düşerse “Kaynama (Çabuk Buharlaşma)” olayı başlar, o bölümde kavitasyon korozyonu (aşınma) meydana gelir (bu istenmeyen bir durumdur) Bu nedenle boru akımlarında basıncın hiçbir noktada boru içerisindeki sıvının buharlaşma basıncının altına düşmesine izin verilmemelidir

31 SIKIŞMA VE ELASTİKLİK MODÜLÜ
Bir sıvıya bir basınç uygulandığında hacmi azalırsa buna “Sıkışma” denir Basınç kalktığında sıvının ilk hacmine dönmesine “elastiklik (elastisite)” denir ve “elastiklik (elastisite) modülü” ile ifade edilir Suyun elastiklik modülü çok büyük olduğundan, su pratikte sıkışmayan bir akışkan olarak kabul edilir

32 VİSKOZİTE Akışkan durgun haldeyken kesmeye karşı direnci yoktur
Akışkan hareket halinde iken, moleküller arasındaki sürtünme nedeniyle bir direnç oluşur VİSKOZİTE, akışkan hareket halinde iken, akışkanın kesilmeye (kesme kuvvetlerine) karşı direncidir (Sıvının harekete veya deformasyonlara karşı direnç göstermesidir, örneğin balın akması) Sıvılarda sıcaklık arttıkça viskozite azalır (Cetvel 1.2, Şekil 1.5) Her akışkanın az veya çok bir viskozitesi vardır Viskozitesi ihmal edilebilecek kadar küçük akışkanlara “İDEAL AKIŞKAN” adı verilir Viskozitesi ihmal edilemeyecek kadar büyük akışkanlara “GERÇEK AKIŞKAN” adı verilir

33 MUTLAK VE KİNEMATİK VİSKOZİTE
Mutlak (Dinamik) Viskozite ():  = .dy/dv Birim: kg.s/m2 Kinematik Viskozite ():  =  / Birim: m2/s  = Birim yüzeye isabet eden sürtünme (kayma) gerilmesi dy/dv = Deformasyon oranı  = Özgül Kütle