Temel Pnömatik 1. Teorik Hava.

... konulu sunumlar: "Temel Pnömatik 1. Teorik Hava."— Sunum transkripti:

1 Temel Pnömatik 1. Teorik Hava

2 1.1 atmosferik havanın özellikleri
1. Teorik Hava 1.1 atmosferik havanın özellikleri

3 Havanın Hazırlanması Nefes aldığımız hava çeşitli karışımlar içermektedir Hava yoğun olarak nitrogen ve oxygen içerir. Hacimsel içerik Nitrogen 78.09% N2 Oxygen 20.95% O2 Argon 0.93% Ar Others 0.03%

4 Atmosferik Basınç Atmosferik havanın basıncı üzerimizdeki havanın ağırlığı ile oluşmaktadır Bu basınç değeri yükseğe çıkıldıkça azalır ve derine indikçe artar Aynı zamanda bu değişim atmosfer şartlarına da bağlıdır.

5 Standart Atmosfer Standart atmosfer, The International Civil Aviation Organisation tarafından tanımlandırılmıştır. Deniz seviyesindeki havanın basıncı ve sıcaklığı: mbar ve 288 K (15OC) m bar

6 ISO Atmosfer ISO tanımı: R 554
Malzeme ve parça testlerinde standart Atmosfer 20OC, 65% RH, 860 ile 1060 mbar 27OC, 65% RH, 860 ile 1060 mbar 23OC, 50% RH, 860 ile 1060 mbar Tolerans ± 2OC ± 5%RH Düşürülmüş tolerans ± 1OC ± 2%RH

7 Atmosferik Basınç Yandaki hava haritasında atmosferik basınç değerleri verilmiştir Isobar olarak isimlendirilen çizgiler mbar cinsinden basınç değerini gösterir Bu bize rüzgarın yönünü ve hızını bulmamızda yardımcı olur LOW 1015 mb 1012 mb 1008 mb 1000 mb 996 mb

8 Mercury barometre Atmosferik basınç vakumdaki civanın yüksekliği ile de ölçülebilir Yaklaşık olarak 760 mm Hg = mbar Su barometresi yaklaşık 10 mt. daha yüksek olur Hg = 13.6 * H2O 760 mm Hg

9 Atmosfer ve Vakum Atmosferik basınç endüstride malzemelerin hareket ettirilmesinde ve vakumun oluşturulmasında kullanılır Hava bir yerden başka bir yere taşınarak işin elde edilmesi sağlanılır

10 Endüstride basınçlı hava
17 16 “bar g” Atmosfer üzeri basınç Manometredeki sıfır atmosferik basınçtır. Mutlak basınç hesaplama için kullanılan basınçtır. Pa = Pg + atmosfer Hesaplama kolaylığı için 1 atmosfer basıncı 1000 mbar Standart hesaplama için 1 atmosfer 1013 mbar’dır. 16 15 Gelişmiş sanayi bas. Ara. 15 14 14 13 13 12 12 11 11 10 10 9 Tipik sanayi bas. ara. 9 8 Mutlak basınç bar a Efektif basınç bar g 8 7 7 6 Düşük basınç ara. 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 Atmosfer 1 Tam vakum

11 Basınç 1 bar = 100000 N/m2 1 bar = 10 N/cm2
Düşük basınçların ölçümlerinde millibar (mbar) kullanılır 1000 mbar = 1 bar 1 psi = 68.95mbar 14.5 psi = 1bar

12 Basınç birimleri Basınç ölçüleri için çeşitli birimler kullanılmaktadır, bunlardan bazıları: 1 bar = N/m2 1 bar = 100 kPa = 0,1 mPa 1 bar = psi 1 bar = kgf/m2 1 mm Hg = mbar. 1 mm H2O = mbar. 1 Torr = 1mmHg abs (vakum için)

13 Isı Çevrim Tablosu 393 120 240 Hesaplamalarımızda her zaman için Kelvin OK değeri kullanılır Celsius değerinde 0OC ve 100OC su için donma ve kaynama noktalarıdır OK = OC OF = OC. 9/5 + 32 220 373 100 200 180 353 80 160 333 140 60 120 313 100 40 80 293 20 60 40 273 20 253 -20 -20 233 -40 -40 OK OF OC

14 Basınç ve Kuvvet

15 Basınç ve Kuvvet Basınçlı hava bulunduğu ortamdaki yüzeye bir kuvvet uygular Bu ortamda oluşan su ise bu kuvvet sayesinde dışarı atılır Her bir barlık basınç için her santimetre kareye 10 newtonluk kuvvet uygulanır

16 Basınç ve Kuvvet p D2 P Kuvvet = Newtons 40 D mm
Basınçlı havanın sahip olduğu kuvvet uygulandığı yüzey ve basınç değeri ile hesaplanır P bar p D2 P Kuvvet = Newtons 40 Burda: D = Silindirin mm cinsinden çapı P = Havanın bar cinsinden basıncı.

17 Basınç ve Kuvvet D . l . P Kuvvet Newton = 10
Silindir yüzeyine uygulanan kuvvet ise: l Kuvvet = D . l . P 10 Newton Burada: D = Silindirin mm cinsinden çapı P = Havanın bar cinsinden basıncı L = Silindirin mm cinsinden boyu D

18 Basınç ve Kuvvet Tek milli bir silindirin her iki tarafına da aynı basınçlı havayı uygularsak, basıncın uygulandığı alan farkından dolayı, silindir milinin ileriye doğru hareket ettiği görülür Eğer çift milli bir silindir kullanırsak bu alan farkının olmamasından dolayı mil bulunduğu noktada kalır

19 Basınç ve Kuvvet Bir valfin çekirdeğinde de aynı durum söz konusudur. Eğer çekirdeğin yüzeylerinde boyutsal farklılık söz konusu olursa çekirdeğin istenmeyen anlarda konum değişikliği görülür P1 ve P2 basınç ve eksoz hatlarını ifade eder P1 P2

20 Basınç ve Kuvvet Bir valfin çekirdeğinde de aynı durum söz konusudur. Eğer çekirdeğin yüzeylerinde boyutsal farklılık söz konusu olursa çekirdeğin istenmeyen anlarda konum değişikliği görülür P1 ve P2 basınç ve eksoz hatlarını ifade eder P2 P1

21 Basınç ve Kuvvet Bir valfin çekirdeğinde de aynı durum söz konusudur. Eğer çekirdeğin yüzeylerinde boyutsal farklılık söz konusu olursa çekirdeğin istenmeyen anlarda konum değişikliği görülür P1 ve P2 basınç ve eksoz hatlarını ifade eder P1 P2

22 1.2 basınç ve gaz teorileri
1. Teorik Hava 1.2 basınç ve gaz teorileri

23 Gaz Teorileri P.V = Sabit V = Sabit T P = Sabit T
Havanın sahip olduğu değişken özellikleri Sıcaklık, Basınç ve Hacimdir. Bu üç özellikten bir tanesini sabit tutarak diğer ikisi arasındaki değişkenleri inceleyelim Sabit Sıcaklık Sabit Basınç Sabit Hacim P.V = Sabit V = Sabit T P = Sabit T

24 Sabit Sıcaklık

25 Sabit Sıcaklık Basınç P bar Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Hacim V P1.V1 = P2.V2 = Sabit

26 Sabit Sıcaklık Basınç P bar Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır.. 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Hacim V P1.V1 = P2.V2 = Sabit

27 Sabit Sıcaklık Basınç P bar Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Hacim V P1.V1 = P2.V2 = Sabit

28 Sabit Sıcaklık Basınç P bar Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Hacim V P1.V1 = P2.V2 = Sabit

29 Sabit Sıcaklık Basınç P bar Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. 16 14 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Hacim V P1.V1 = P2.V2 = Sabit

30 Sabit Basınç

31 Sabit Basınç Sıcaklık Celsius Charles Kanunu: Basıncın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu sıcaklık ve hacim değişkenlerinin oranı sabittir. Hacim değişiminde sürtünme kayıplarının hesaba katılmaması ile basıncın sabit kaldığı farz edilir. Sıcaklığın 20oC’den 73.25oC’ye çıkması hacimde 25%değişme sağlar 0o Celsius = 273K 100 80 60 40 20 293K -20 -40 -60 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 Hacim V V2 T1(K) T2(K) = c =

32 Sabit Basınç Sıcaklık Celsius Charles Kanunu: Basıncın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu sıcaklık ve hacim değişkenlerinin oranı sabittir. Hacim değişiminde sürtünme kayıplarının hesaba katılmaması ile basıncın sabit kaldığı farz edilir. Sıcaklığın 20oC’den 73.25oC’ye çıkması hacimde 25%değişme sağlar 0o Celsius = 273K 100 366.25K 80 60 40 20 -20 -40 -60 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 Hacim V V2 T1(K) T2(K) = c =

33 Sabit Basınç Sıcaklık Celsius Charles Kanunu: Basıncın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu sıcaklık ve hacim değişkenlerinin oranı sabittir. Hacim değişiminde sürtünme kayıplarının hesaba katılmaması ile basıncın sabit kaldığı farz edilir. Sıcaklığın 20oC’den 73.25oC’ye çıkması hacimde 25%değişme sağlar 0o Celsius = 273K 100 80 60 40 20 -20 -40 219.75K -60 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 Hacim V V2 T1(K) T2(K) = c =

34 Sabit Basınç Sıcaklık Celsius Charles Kanunu: Basıncın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu sıcaklık ve hacim değişkenlerinin oranı sabittir. Hacim değişiminde sürtünme kayıplarının hesaba katılmaması ile basıncın sabit kaldığı farz edilir. Sıcaklığın 20oC’den 73.25oC’ye çıkması hacimde 25%değişme sağlar 0o Celsius = 273K 100 366.25K 80 60 40 20 293K -20 -40 219.75K -60 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 Hacim V V2 T1(K) T2(K) = c =

35 Sabit Hacim

36 Sabit Hacim Sıcaklık Celsius Boyle ve Charles kanunlarını birleştirerek sabit hacimde sıcaklık ve basıncın oranlarının sabit olduğunu farz edebiliriz. 20oC ve 10 bar’daki hacmin 60oC ve bar’daki ile aynı olduğunu söyleyebiliriz. 0oC = 273K 100 80 60 40 20 2 4 6 8 bar 10 12 14 16 -20 -40 bar -60 5 10 15 20 P P2 T1(K) T2(K) = c =

37 Sabit Hacim Sıcaklık Celsius Boyle ve Charles kanunlarını birleştirerek sabit hacimde sıcaklık ve basıncın oranlarının sabit olduğunu farz edebiliriz. 20oC ve 10 bar’daki hacmin 60oC ve bar’daki ile aynı olduğunu söyleyebiliriz. 0oC = 273K 100 80 60 40 20 8 6 10 4 12 -20 2 14 bar 16 -40 bar -60 5 10 15 20 P P2 T1(K) T2(K) = c =

38 Sabit Hacim Sıcaklık Celsius Boyle ve Charles kanunlarını birleştirerek sabit hacimde sıcaklık ve basıncın oranlarının sabit olduğunu farz edebiliriz. 20oC ve 10 bar’daki hacmin 60oC ve bar’daki ile aynı olduğunu söyleyebiliriz. 0oC = 273K 100 80 60 40 20 8 6 10 4 12 -20 2 14 bar 16 -40 bar -60 5 10 15 20 P P2 T1(K) T2(K) = c =

39 Sabit Hacim Sıcaklık Celsius Boyle ve Charles kanunlarını birleştirerek sabit hacimde sıcaklık ve basıncın oranlarının sabit olduğunu farz edebiliriz. 20oC ve 10 bar’daki hacmin 60oC ve bar’daki ile aynı olduğunu söyleyebiliriz. 0oC = 273K 100 80 60 40 20 8 6 10 4 12 -20 2 14 bar 16 -40 bar -60 5 10 15 P P2 T1(K) T2(K) = c =

40 P1 .V1 T1 P2 .V2 T2 = = Sabit Genel Gaz Teorisi
Genel Gaz Teorisi Boyle ve Charles kanunlarını birlştirerek basınç, hacim ve sıcaklık oranlarını sabit kabul eder. P1 .V1 T1 P2 .V2 T2 = = Sabit

41 1.3 basınçlı havada su oluşumu ve giderilmesi
1. Teorik Hava 1.3 basınçlı havada su oluşumu ve giderilmesi

42 Basınçlı hava içerisindeki su
Yüksek miktarda hava sıkıştırıldığında gözle fark edilebilir derecede su oluşur Sıkıştırılan havadaki doğal nem, nemli süngerin sıkılması gibi içerisindeki suyu atar Bu sayede elde edilen hava tamamen (%100) doymuştur Basınçlı hava Su Tahliye vanası

43 Basınçlı hava içerisindeki su
Atmosferdeki hava içerisindeki su buharının hava ile oranı bağıl nemdir, %RH. Bu oran verilen sıcaklıkta havanın max. taşıyabileceği nem oranıdır. 25% RH 50% RH 100% RH 40 20o C’de 100% RH = 17.4 g/m3 50% RH = g/m3 25% RH = 4.35 g/m3 20 Sicaklık oC -40 -20 10 20 30 40 50 60 70 80 Su buharı gr / hava m3

44 Basınçlı hava içerisindeki su
Aşağıdaki küpleri 20oC’de 1 m3’lük hava blokları olarak düşünün. Her birindeki bağıl nem oranı birbirine eşit ve %50’dir. Bu orandan yapılan hesaplamalarda ise havada 8.7 gr su buharı olduğunu ve bunun max gr olabileceği elde edilir

45 Basınçlı hava içerisindeki su
Aşağıdaki küpleri 20oC’de 1 m3’lük hava blokları olarak düşünün. Her birindeki bağıl nem oranı birbirine eşit ve %50’dir. Bu orandan yapılan hesaplamalarda ise havada 8.7 gr su buharı olduğunu ve bunun max gr olabileceği elde edilir

46 Basınçlı hava içerisindeki su
Aşağıdaki küpleri 20oC’de 1 m3’lük hava blokları olarak düşünün. Her birindeki bağıl nem oranı birbirine eşit ve %50’dir. Bu orandan yapılan hesaplamalarda ise havada 8.7 gr su buharı olduğunu ve bunun max gr olabileceği elde edilir

47 Basınçlı hava içerisindeki su
Aşağıdaki küpleri 20oC’de 1 m3’lük hava blokları olarak düşünün. Her birindeki bağıl nem oranı birbirine eşit ve %50’dir. Bu orandan yapılan hesaplamalarda ise havada 8.7 gr su buharı olduğunu ve bunun max gr olabileceği elde edilir

48 Basınçlı hava içerisindeki su
Eğer sıkıştırma işlemiyle bu 4 küp tek bir kübe indirgenirse bu sıkıştırılmış 1 m3’lük hava bloğunda 4*8.7 kadar su buharı olur fakat bu 1m3’lük hava bloğunun max. kaldırabileceği su buharı 2*8.7’dir. İşte bu blok içerisinde fazla olan 2*8.7 gr kadar su buharı su taneciklerine dönüşür

49 Basınçlı hava içerisindeki su
%50 nispi nem oranında 4 metreküp ve 1000 mbar atmosferik basınçla 1 metreküpe sıkıştırıldığında 3 bar lık bir manometre basıncı elde edilir. 17.4 gram ağırlığındaki kalan su %100 nispi nem oranında su buharı üretiyor ve likit suyu 17.4 gram ağırlığında yoğunlaştırır.

50 Düşük sıcaklıkta kurutma

51 Düşük sıcaklıkta kurutma
Soğutulan yerdeki ilk sıcaklığı değiştirilen nemli hava kuru hava olarak sisteme gider. İçeriye gelen nemli hava tarafindan ısıtılan kuru hava dışarı bırakılır. M Kuru hava çıkışı Nemli hava girişi Su tahliyesi Soğutucu platform

52 Düşük sıcaklıkta kurutma
1 metreküplük tamamıyla doymuş ve sıkıştırılmış hava donma noktası üzerinde soğutulursa, havadaki su buharının %75 i yoğunlaştırılmış olup dışarı su olarak atılacaktır. 20 C derecede geri ısıtıldığında yaklaşık %25 nem oranında kurutulmuş olacaktır. 25% RH 50% RH 100% RH 40 20 Temperature Celsius -40 -20 10 20 30 40 50 60 70 80 Grams of water vapour / cubic metre of air g/m3

53 Düşük sıcaklıkta kurutma
1 metreküplük tamamıyla doymuş ve sıkıştırılmış hava donma noktası üzerinde soğutulursa, havadaki su buharının %75 i yoğunlaştırılmış olup dışarı su olarak atılacaktır. 20 C derecede geri ısıtıldığında yaklaşık %25 nem oranında kurutulmuş olacaktır. 25% RH 50% RH 100% RH 40 20 Temperature Celsius -40 -20 10 20 30 40 50 60 70 80 Grams of water vapour / cubic metre of air g/m3

54 Düşük sıcaklıkta kurutma
1 metreküplük tamamıyla doymuş ve sıkıştırılmış hava donma noktası üzerinde soğutulursa, havadaki su buharının %75 i yoğunlaştırılmış olup dışarı su olarak atılacaktır. 20 C derecede geri ısıtıldığında yaklaşık %25 nem oranında kurutulmuş olacaktır. 25% RH 50% RH 100% RH 40 20 Temperature Celsius -40 -20 10 20 30 40 50 60 70 80 Grams of water vapour / cubic metre of air g/m3

55 Akış üniteleri Ölçüm birimleri : l/s veya dm3/s 1 scf m3/dak scfm
1 scfm = l/s 1 scfm = m3/dak 1 scf 1 litre veya dm3/s 1 dm3 veya 1000 dm3

56 Serbest hava Elimizdeki “N” litre havayı bir tüp içersinde sıkıştırdığımızda basıncı ve hacmi değişmesine rağmen tüpün içindeki hava yine de “N” litredir. 1 Litrelik serbest havanı tüp içindeki sıkıştırılması yandaki şemada gösterilmiştir. Litre cinsinden hacim Serbest havanın bütün değerleri 1 Lt. 1.0 0.5 0.25 0.125 0.0625 bar a 1 2 4 8 16 bar g 1 3 7 15

57 1.4 basınçlı havanın kalitesi
1. Teorik Hava 1.4 basınçlı havanın kalitesi

58 Hava Filtrasyon Kalitesi
ISO , genel kullanımlardaki basınçlı hava standardı. Kullanılabilir seviyedeki içerik kalite sınıfını belirler Hava içerisindeki partiküllerin sınıflandırılması ise; katı partiküller su yağ Kaliteli hava ise üç ayrı sınıfta toplanılır; partiküllerde max. 0.1 µm ve 0.1 mg/m 3 suda 0 mg/m 3 yağda ise max mg/m 3 Verilen bu filtre sınıfları çok hassas kullanımlar içindir Düşük rutubetlerde kaliteli hava elde etmek için ayrıca hava kurutucu da kullanılmalıdır

59 Basınçlı Hava Kalitesi
ISO Sınıf Partiküller Su Yağ Partikül Konsantrasyon Max Basınçlı konsantrasyon boyutu maximum Nem noktası OC mg/m 3 max µm mg/m 3 – 70 1 0.1 0.1 0.01 – 40 2 1 1 0.1 – 20 3 5 5 1 4 15 8 + 3 5 5 40 10 + 7 25 6 - - + 10 - 7 - - - - Basınçlı nem noktası; basınçlı hava içerisindeki su buharının su parçalarına dönüşebilmesi için havanın soğutulması gereken sıcaklık değeridir

60 1. Teorik Hava End