Borular Üzerinden Gaz Akışı ve Kısma

Compressed Air Wiki Thermodynamics Basic Theory Physics of Air Compressors

Özellikle hava kompresörleri hakkında bilgi edinmek gerektiğinde fiziğin en ilginç dallarından birisi olan termodinamik karşımıza çıkar. Bu makalede, termodinamiğe giriş konusunu takiben gaz akışı ve kısma konusu açıklanmıştır.

Reynolds sayısı

reynolds sayısı formülü, hesaplama

Reynolds sayısı akışkan bir ortam içinde atalet ve sürtünme arasındaki boyutsuz orandır.
Şu şekilde tanımlanır:

Bir boru içindeki farklı akış türleri nelerdir?

boru üzerinden gaz akışı

İlke olarak bir borunun içinde iki tür akış söz konusudur. Re < 2000 değeri için viskoz kuvvetler ortamda hakimdir ve akış laminar hale gelir. Bu, ortamın farklı katmanlarının birbirlerine göre doğru sırayla hareket etmesi anlamına gelir. Laminar katmanlardaki hız dağılımı genelde parabolik bir şekle sahiptir.

Re ≥ 4000 değeri için atalet kuvvetleri akış ortamının davranışını kontrol eder ve akış türbülant hale gelerek partiküller akış içinde rastgele hareket eder. Türbülant akış olan bir katmanda hız dağılımı dağınık olur.

Re ≤ 2000 ile Re ≥ 4000 arasındaki kritik alanda akış koşulları laminar, türbülant ya da her ikisinin bir karışımı olmak üzere belirsizdir. Koşullar borunun yüzey pürüzsüzlüğü veya başka engellerin varlığı gibi faktörlerden etkilenir. Bir borunun içinde akış başlatmak için borunun içinde ve kaplinlerde sürtünmeyi ortadan kaldıran belirli bir basınç farkı bulunması gerekir. Basınç farkının miktarı borunun çapına, uzunluğuna, biçimine, yüzey pürüzsüzlüğüne ve Reynolds sayısına bağlıdır.

Joule Thomson etkisi nedir?

Öncesinde ve sonrasında sabit basınç bulunan bir sınırlayıcıdan ideal gaz akışı gerçekleştiğinde sıcaklık sabit kalır. Ancak, dahili enerjinin kinetik enerjiye dönüşmesi sebebiyle sınırlayıcının içinde bir basınç kaybı gerçekleşir. Sıcaklığın düşme nedeni budur. Gerçek gazlar söz konusu olduğunda, gazın enerji içeriğinin sabit kalmasına rağmen bu sıcaklık değişimi kalıcı hale gelir. Buna Joule-Thomson etkisi adı verilir. Sıcaklık değişimi kısma işlemi süresince gerçekleşen basınç değişimi ile Joule-Thomson katsayısının çarpımına eşittir.


Akış ortamı yeterince düşük sıcaklığa (hava için ≤ +329°C) sahipse kısma ile birlikte sınırlayıcının içinde bir sıcaklık düşüşü gerçekleşir; ancak akış ortamı daha sıcaksa bu durumda bir sıcaklık artışı gerçekleşir. Bu koşul örneğin soğutma teknolojisi ve gazları ayırma işlemi gibi çeşitli teknik uygulamalarda kullanılır.


İlgili yazılar

Isı Nasıl Aktarılır?

Basınçlı havanın çalışma ilkesinin anlaşılması için fizik kuralları hakkındaki basit bilgiler yeterli olabilir. Termodinamik ve bunun hava kompresörlerinin işleyişini anlamada neden önemli olduğuna dair daha fazla bilgi edinin.

Gazlarda Hal Değiştirme

Basınçlı havanın çalışma ilkesinin anlaşılması için fizik kuralları hakkındaki basit bilgiler yeterli olabilir. Termodinamik ve bunun hava kompresörlerinin işleyişini anlamada neden önemli olduğuna dair daha fazla bilgi edinin.