Temel Pnmatik 1 Teorik Hava 1 Teorik Hava

Temel Pnömatik 1. Teorik Hava

1. Teorik Hava 1. 1 atmosferik havanın özellikleri

Havanın Hazırlanması l Nefes aldığımız hava çeşitli karışımlar içermektedir l Hava yoğun olarak nitrogen ve oxygen içerir. Hacimsel içerik Nitrogen 78. 09% N 2 Oxygen 20. 95% O 2 Argon 0. 93% Ar Others 0. 03%

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

Standart Atmosfer Standart atmosfer, The International Civil Aviation Organisation tarafından tanımlandırılmıştır. l Deniz seviyesindeki havanın basıncı ve sıcaklığı: 1013. 25 mbar ve 288 K (15 OC) l 1013. 25 m bar

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

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

Mercury barometre l l l Atmosferik basınç vakumdaki civanın yüksekliği ile de ölçülebilir Yaklaşık olarak 760 mm Hg = 1013. 9 mbar Su barometresi yaklaşık 10 mt. daha yüksek olur Hg = 13. 6 * H 2 O 760 mm Hg

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

l l “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. 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Efektif basınç bar g l Mutlak basınç bar a Endüstride basınçlı hava 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Gelişmiş sanayi bas. Ara. Tipik sanayi bas. ara. Düşük basınç ara. Atmosfer Tam vakum

Basınç 1 bar = 100000 N/m 2 l 1 bar = 10 N/cm 2 l Düşük basınçların ölçümlerinde millibar (mbar) kullanılır l 1000 mbar = 1 bar l 1 psi = 68. 95 mbar 14. 5 psi = 1 bar l

Basınç birimleri l Basınç ölçüleri için çeşitli birimler kullanılmaktadır, bunlardan bazıları: l 1 bar = 100000 N/m 2 l 1 bar = 100 k. Pa = 0, 1 m. Pa 1 bar = 14. 50 psi 1 bar = 10197 kgf/m 2 1 mm Hg = 1. 334 mbar. 1 mm H 2 O = 0. 0979 mbar. 1 Torr = 1 mm. Hg abs (vakum için) l l l

Isı Çevrim Tablosu 393 373 353 240 220 200 180 120 l 100 80 l 160 333 140 60 120 313 293 273 253 100 80 60 40 20 0 l 40 20 0 -20 233 OK -40 OF -40 OC l Hesaplamalarımızda her zaman için Kelvin OK değeri kullanılır Celsius değerinde 0 OC ve 100 OC su için donma ve kaynama noktalarıdır OK = OC + 273. 15 OF = OC. 9/ + 32 5

Basınç ve Kuvvet

Basınç ve Kuvvet l l l 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

Basınç ve Kuvvet l Basınçlı havanın sahip olduğu kuvvet uygulandığı yüzey ve basınç değeri ile hesaplanır D 2 P p Kuvvet = Newtons 40 Burda: D = Silindirin mm cinsinden çapı P = Havanın bar cinsinden basıncı. D mm P bar

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

Basınç ve Kuvvet l l 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

Basınç ve Kuvvet l l Bir valfin çekirdeğinde de aynı durum söz konusudur. Eğer çekirdeğin yüzeylerinde boyutsal farklılık söz konusu olursa çekirdeğin istenmeyen anlarda konum değişikliği görülür P 1 ve P 2 basınç ve eksoz hatlarını ifade eder P 1 P 2

Basınç ve Kuvvet l l Bir valfin çekirdeğinde de aynı durum söz konusudur. Eğer çekirdeğin yüzeylerinde boyutsal farklılık söz konusu olursa çekirdeğin istenmeyen anlarda konum değişikliği görülür P 1 ve P 2 basınç ve eksoz hatlarını ifade eder P 2 P 1

Basınç ve Kuvvet l l Bir valfin çekirdeğinde de aynı durum söz konusudur. Eğer çekirdeğin yüzeylerinde boyutsal farklılık söz konusu olursa çekirdeğin istenmeyen anlarda konum değişikliği görülür P 1 ve P 2 basınç ve eksoz hatlarını ifade eder P 1 P 2

1. Teorik Hava 1. 2 basınç ve gaz teorileri

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

Sabit Sıcaklık

Sabit Sıcaklık l l Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. Basınç P bar 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 P 1. V 1 = P 2. V 2 = Sabit Hacim V

Sabit Sıcaklık l l Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. . Basınç P bar 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 P 1. V 1 = P 2. V 2 = Sabit Hacim V

Sabit Sıcaklık l l Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. Basınç P bar 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 P 1. V 1 = P 2. V 2 = Sabit Hacim V

Sabit Sıcaklık l l Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. Basınç P bar 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 P 1. V 1 = P 2. V 2 = Sabit Hacim V

Sabit Sıcaklık l l Boyle Kanunu: Sıcaklığın sabit sayılması sayesinde gazın sahip oldu basınç ve hacim değişkenlerinin çarpımı sabittir. Bu proses isothermal (sabit sıcaklık) olarak adlandırılır. Basınç P bar 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 P 1. V 1 = P 2. V 2 = Sabit Hacim V

Sabit Basınç

Sabit Basınç l l 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 20 o. C’den 73. 25 o. C’ye çıkması hacimde 25%değişme sağlar 0 o Celsius = 273 K Sıcaklık Celsius 100 80 60 40 293 K 20 0 -20 -40 -60 0 0. 25 0. 75 1 1. 25 1. 75 2 Hacim V 1 V 2 = =c T 1(K) T 2(K)

Sabit Basınç l l 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 20 o. C’den 73. 25 o. C’ye çıkması hacimde 25%değişme sağlar 0 o Celsius = 273 K Sıcaklık Celsius 100 366. 25 K 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 0 0. 25 0. 75 1 1. 25 1. 75 2 Hacim V 1 V 2 = =c T 1(K) T 2(K)

Sabit Basınç l l 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 20 o. C’den 73. 25 o. C’ye çıkması hacimde 25%değişme sağlar 0 o Celsius = 273 K Sıcaklık Celsius 100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 219. 75 K 0 0. 25 0. 75 1 1. 25 1. 75 2 Hacim V 1 V 2 = =c T 1(K) T 2(K)

Sabit Basınç l l 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 20 o. C’den 73. 25 o. C’ye çıkması hacimde 25%değişme sağlar 0 o Celsius = 273 K Sıcaklık Celsius 100 366. 25 K 80 60 40 293 K 20 0 -20 -40 -60 219. 75 K 0 0. 25 0. 75 1 1. 25 1. 75 2 Hacim V 1 V 2 = =c T 1(K) T 2(K)

Sabit Hacim

Sabit Hacim l l l Boyle ve Charles kanunlarını birleştirerek sabit hacimde sıcaklık ve basıncın oranlarının sabit olduğunu farz edebiliriz. 20 o. C ve 10 bar’daki hacmin 60 o. C ve 11. 36 bar’daki ile aynı olduğunu söyleyebiliriz. 0 o. C = 273 K Sıcaklık Celsius 100 80 60 40 20 6 0 -20 -60 10 4 12 2 14 0 -40 8 bar 16 bar 0 5 10 15 20 P 1 P 2 = =c T 1(K) T 2(K)

Sabit Hacim l l l Boyle ve Charles kanunlarını birleştirerek sabit hacimde sıcaklık ve basıncın oranlarının sabit olduğunu farz edebiliriz. 20 o. C ve 10 bar’daki hacmin 60 o. C ve 11. 36 bar’daki ile aynı olduğunu söyleyebiliriz. 0 o. C = 273 K Sıcaklık Celsius 100 80 60 40 20 6 0 -20 -60 10 4 12 2 14 0 -40 8 bar 16 bar 0 5 10 15 20 P 1 P 2 = =c T 1(K) T 2(K)

Sabit Hacim l l l Boyle ve Charles kanunlarını birleştirerek sabit hacimde sıcaklık ve basıncın oranlarının sabit olduğunu farz edebiliriz. 20 o. C ve 10 bar’daki hacmin 60 o. C ve 11. 36 bar’daki ile aynı olduğunu söyleyebiliriz. 0 o. C = 273 K Sıcaklık Celsius 100 80 60 40 20 6 0 -20 -60 10 4 12 2 14 0 -40 8 bar 16 bar 0 5 10 15 20 P 1 P 2 = =c T 1(K) T 2(K)

Sabit Hacim l l l Boyle ve Charles kanunlarını birleştirerek sabit hacimde sıcaklık ve basıncın oranlarının sabit olduğunu farz edebiliriz. 20 o. C ve 10 bar’daki hacmin 60 o. C ve 11. 36 bar’daki ile aynı olduğunu söyleyebiliriz. 0 o. C = 273 K Sıcaklık Celsius 100 80 60 40 20 6 0 -20 -60 10 4 12 2 14 0 -40 8 bar 16 bar 0 5 10 15 P 1 P 2 = =c T 1(K) T 2(K)

Genel Gaz Teorisi l Genel Gaz Teorisi Boyle ve Charles kanunlarını birlştirerek basınç, hacim ve sıcaklık oranlarını sabit kabul eder. P 1. V 1 P 2. V 2 = = Sabit T 1 T 2

1. Teorik Hava 1. 3 basınçlı havada su oluşumu ve giderilmesi

Basınçlı hava içerisindeki su l l Basınçlı hava l Su Tahliye vanası 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 içerisindeki su l 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 Sicaklık o. C 40 20 o C’de 100% RH = 17. 4 g/m 3 50% RH = 8. 7 g/m 3 25% RH = 4. 35 g/m 3 20 0 -20 -40 0 10 20 30 40 50 Su buharı gr / hava m 3 60 70 80

Basınçlı hava içerisindeki su l Aşağıdaki küpleri 20 o. C’de 1 m 3’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. 17. 4 gr olabileceği elde edilir

Basınçlı hava içerisindeki su l Aşağıdaki küpleri 20 o. C’de 1 m 3’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. 17. 4 gr olabileceği elde edilir

Basınçlı hava içerisindeki su l Aşağıdaki küpleri 20 o. C’de 1 m 3’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. 17. 4 gr olabileceği elde edilir

Basınçlı hava içerisindeki su l Aşağıdaki küpleri 20 o. C’de 1 m 3’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. 17. 4 gr olabileceği elde edilir

Basınçlı hava içerisindeki su l Eğer sıkıştırma işlemiyle bu 4 küp tek bir kübe indirgenirse bu sıkıştırılmış 1 m 3’lük hava bloğunda 4*8. 7 kadar su buharı olur fakat bu 1 m 3’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

Basınçlı hava içerisindeki su l %50 nispi nem oranında 4 metreküp ve 1000 mbar atmosferik basınçla 1 metreküpe sıkıştırıldığında 3 bar lık bir manometre basıncı elde edilir. l 17. 4 gram ağırlığındaki kalan su %100 nispi nem oranında su buharı üretiyor ve likit suyu 17. 4 gram ağırlığında yoğunlaştırır.

Düşük sıcaklıkta kurutma

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

Düşük sıcaklıkta kurutma l 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. Temperature Celsius 25% RH 50% RH 100% RH 40 20 0 -20 -40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Grams of water vapour / cubic metre of air g/m 3

Düşük sıcaklıkta kurutma l 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. Temperature Celsius 25% RH 50% RH 100% RH 40 20 0 -20 -40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Grams of water vapour / cubic metre of air g/m 3

Düşük sıcaklıkta kurutma l 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. Temperature Celsius 25% RH 50% RH 100% RH 40 20 0 -20 -40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Grams of water vapour / cubic metre of air g/m 3

Akış üniteleri l Ölçüm birimleri : l l l l/s veya dm 3/s m 3/dak scfm 1 scf 1 litre veya dm 3/s 1 m 3/dak = 35. 31 scfm 1 dm 3/s = 2. 1 scfm = 0. 472 l/s 1 scfm = 0. 0283 m 3/dak 1 dm 3 veya 1000 dm 3

Serbest hava Litre cinsinden hacim l l 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. Serbest havanın bütün değerleri 1 Lt. 1. 0 0. 5 0. 25 0. 125 0. 0625 0 bar a bar g 1 0 2 1 4 3 8 7 16 15

1. Teorik Hava 1. 4 basınçlı havanın kalitesi

Hava Filtrasyon Kalitesi l l l ISO 8573 -1, genel kullanımlardaki basınçlı hava standardı. Kullanılabilir seviyedeki içerik kalite sınıfını belirler Hava içerisindeki partiküllerin sınıflandırılması ise; l l l katı partiküller su yağ l Kaliteli hava ise üç ayrı sınıfta toplanılır; l l l partiküllerde max. 0. 1 µm ve 0. 1 mg/m 3 suda 0 mg/m 3 yağda ise max. 0. 01 mg/m 3 Verilen bu filtre sınıfları çok hassas kullanımlar içindir Düşük rutubetlerde kaliteli hava elde etmek için ayrıca hava kurutucu da kullanılmalıdır

Basınçlı Hava Kalitesi ISO 8573 -1 Sınıf Partiküller Su Yağ Partikül Konsantrasyon Max Basınçlı konsantrasyon boyutu maximum Nem noktası OC mg/m 3 max µm mg/m 3 1 2 3 4 5 6 7 0. 1 1 5 15 40 - 0. 1 1 5 8 10 - Basınçlı nem noktası; basınçlı hava içerisindeki su buharının su parçalarına dönüşebilmesi için havanın soğutulması gereken sıcaklık değeridir – 70 – 40 – 20 +3 +7 + 10 - 0. 01 0. 1 1 5 25 -

1. Teorik Hava End