Termodinamik kısılma ve madde özelliklerine etkisi

Abstract

Bu çalışmada, Termodinamikte Joule-Thomson etkisi olarakta bilinen kısılma olayının oluşumu ve gaz maddelerin basınç, sıcaklık, akış hızı gibi özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Tez çalışmasının ilk bölümünde tezin amacı ve kapsamı hakkında bilgi verilerek, daha önce yapılmış çalışmalar anlatılmıştır. Tez çalışmasının ikinci bölümünde, kısılma olayının sonucu elde edilen Joule- Thomson katsayısının Termodinamiksel ve matematiksel ifadeleri izah edilmiştir. Bu katsayının literatürde, daha önce tesbit edilmiş çeşitli basınç ve sıcaklıklardaki değerleri gösterilmiştir. Kısılma olayının, sabit entalpili bir hal değişmesi olduğu anlatılmış ve tersinmez bir işlem olduğu üzerinde durulmuştur. Makine mühendisliğinde, en bilinen uygulama alanı olan Linde yöntemiyle gazların sıvılaştırılmışı hakkında bilgi verilmiştir. Tez çalışmasının üçüncü ve dördüncü bölümlerinde, soğutma sistemlerinde kullanılan, çeşitli çaplardaki bakır borular ile bu borulara uygun çap ve malzemedeki, vanalardan oluşan deney düzeneği ile en çok bilinen ve kullanılan; Hava, Argon, Oksijen, Freon-22, Karbondioksit, Azot gazlarının üzerinde yapılan kısılma uygulamaları verilmiştir. Tez çalışmasının son bölümünde ise deneysel uygulamalardan elde edilen sonuçlar hakkında bilgi verilerek daha önceki bulunan değerlerle karşılaştırma yapılmıştır. Sonuç olarak; Hava, Argon, Oksijen, Freon-22, Karbondioksit, Azot gazlarıyla yapılan, 5 bar' in altındaki giriş basıncı ve 0 °C ile 50 °C arasındaki giriş sıcaklıklarındaki kısılma deneylerinde az sayıda da olsa ısınmalar gözlenmiştir. Bu daha önce yapılmış deneylerden küçük bir sapmayı gösterir. Bunların dışındaki değerler literatürde daha önce yapılan çalışmaları destekler.

In this study, formation of throttling event as known Joule-Thomson effect in thermodynamics and effect to substance attributes such as pressure, temperature and flow velocity are researched. In the first part of the thesis, It is given information on the scope of the thesis and objective and reviewed previous literatures. In the second part of the thesis, thermodynamical and mathematical expressions of Joule-Thomson coefficient obtained in result of throttling event are explained. The values of this coefficient determined under various pressures and temperatures in literature before are shown. It is explained that the throttling event is state of conversion with constant enthalpy and it is emphasized that it is irreversible. Information about liquefaction of gases through Linde method used often in mechanical engineering is given. In the third and fourth parts of the thesis study includes commonly known and used throttling applications on Air, Argon, Oxygen, Freon-22, Carbondioxide, Nitrogen gases, test rig composed of copper pipes used refrigeration systems and valves which they are convenient to these pipes in diameter and material are given. In the last part of the thesis, information about results obtained from experimental applications is given and they are compared with values in literature. As a result, a few warming have been observed in some throttling experiments done with Air, Argon, Oxygen, Freon-22, Carbondioxide, Nitrogen gases, and in entrance pressure under 5 bar and entrance temperature between 0-50 °C. This shows that there is a little deviation from the experiments done before. The rest of dataset supports studies done in literature before.