PROF. DR. İBRAHİM UZUN

Gazbeton malzemesinin farklı sıva malzemeleriyle birlikte ısıl özelliklerinin nem ve sıcaklıkla değişiminin incelenmesi

Bu tez çalışmasında; yapı sektöründe, özellikle düşük ısıl iletkenlik ve düşük yoğunluk gibi özelliklerinden dolayı oldukça önemli bir yere sahip olan hafif yapı elemanı gazbeton malzemesi ve beraberinde sıvalar incelenmiştir. Çalışmada öncelikle, gazbeton malzemesi incelenerek yapılarda özellikle duvar elemanı olarak kullanılan G2/04 sınıfı gazbetonun ısıl iletkenliği araştırılmıştır. Hazırlanan G2/04 sınıfı gazbeton numuneleri sabit kütleye gelinceye kadar kurutulmuş ve daha sonra ısıl iletkenlik değerleri 0oC, 5oC, 10 ?C, 15oC, 25oC, 35oC ve 45oC sıcaklıklarda ölçülmüştür. Kuru durumda yapılan ölçümlerin ardından malzeme nemlendirmeye tabi tutulmuş ve onbir farklı kütlesel nem içeriğinde (%2.1 – %48,6) malzemenin ısıl iletkenlik değerleri tekrar ölçülmüştür. Isı akış metre metoduna göre yapılan bu ısıl iletkenlik katsayısı ölçümlerinin neticesinde malzemenin geniş bir sıcaklık ve nem aralığında ısıl iletkenliğinin sıcaklık ve neme bağlı değişimi belirlenmiştir. Çalışmada ayrıca piyasada bulunun ve gazbetonla kullanılan mevcut ısı yalıtımlı sıvaların fiziksel, mekanik ve ısıl özellikleri deneysel olarak incelenmiş olup yapılan bu deneysel incelemeler, gazbetonla kullanılabilecek ısı yalıtım özelliği olan yeni bir sıva geliştirme çalışmalarına öncü olmuştur. Aynı zamanda ısı yalıtım özelliği olduğu ve gazbetonla kullanılabileceği belirtilen sıvaların olumlu ve olumsuz etkileri de belirlenmiştir. Mevcut hazır sıvaların dışında gazbeton atıklarının sıvada agrega olarak kullanılabilirliği araştırılmış ve bu kapsamda agrega tane büyüklüklerine bağlı olarak üç farklı sıva numunesi hazırlanmıştır. Hazırlanan sıva numunelerinin ısıl iletkenlik ve basınç dayanımları deneysel olarak incelenmiştir. Hazırlanan bu yeni sıvalar gazbeton üzerine uygulanarak toplam ısı geçiş katsayıları kuru durumda ve farklı nem değerlerinde sıcaklıkla değişimi deneysel olarak belirlenmiştir. Geliştirilen sıva numunelerinin, yapılan deneyler sonucunda ısı yalıtımlı sıva malzemesinde gaz beton atıklarının agrega olarak kullanılabilirliği tespit edilmiş ve bu malzemenin karışım içerikleri belirlenmiştir. Yapılan deneysel çalışmaların ardından, kuru durumdaki gazbetonun ısıl iletkenliğinin teorik olarak belirlenmesi amacıyla matematiksel bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen matematiksel model deneysel çalışma sonuçlarıyla ve literatürdeki diğer teorik modellerle karşılaştırılmıştır. G2/04 sınıfı gazbetonun, farklı nem ve sıcaklık değerleri için geniş bir aralıkta kullanılabilen ısıl iletkenlik ifadesi elde edilmiştir. Bu eşitliğin elde edilmesinde en küçük kareler yöntemi kullanılmış ve farklı eğri eşitlikleriyle bu ifadelerin doğruluğu tablolarda verilmiştir. Yapılan bu tez çalışması aynı zamanda, Sanayi Bakanlığı tarafından koordine edilen Sanayi Tezleri (SAN-TEZ) projesi kapsamında, Kırıkkale Üniversitesi-Sanayi Bakanlığı ve AKG Gazbeton firmasının işbirliği ile yapılmış bir SAN-TEZ projesidir.

Isı pompası destekli çamaşır kurutucusu tasarımı ve deneysel analizi Design and experimental analysis of heat pump assisted dryer

Artış gösteren nüfus ve gelişen teknoloji ile dünya genelinde enerjiye duyulan ihtiyaç da artmaktadır. Ülkemizin enerji kaynakları açısından dışa bağımlı bir ülke olması, enerjinin tüm alanlarda verimli kullanımını zorunlu kılmaktadır. Bu açıdan enerji tasarrufu her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. Isı pompaları (heat pumps), harcadıkları enerjiye nazaran daha fazla ısı transfer edebilen cihazlar olduklarından, elektrik enerjisi tüketimini önemli ölçüde azaltır. Bu özeliklerinden dolayı ısı pompaları, ısıl sistemlerde sıklıkla kullanılan cihazlar arasında yer almaktadır. Isı pompalarının enerji tasarrufundaki bu rollerinden dolayı bu tez çalışmasında ısı pompası destekli bir çamaşır kurutucusunda farklı zaman ve ağırlık parametrelerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Isı pompalı kurutucuda kurutucunun değişik nem ve sıcaklık değerlerindeki verimi yapılan deneylerle incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan kurutucunun elektrik harcamı, belirli zaman aralıklarındaki kütle kayıpları kurutma havasının nem ve sıcaklık değerleri veri toplayıcı ( data logger) tarafından bilgisayara otomatik olarak kaydedilmiştir. Elde edilen değerler tablo ve grafiklerle sonuçlarda verilmiştir. Deneysel çalışmalar göstermektedir ki, ısı pompası uygulamaları çamaşır kurutmada enerji tüketiminde önemli tasarruflar sağlamakta olup firmalarımızın Ar-Ge çalışmalarında ısı pompalı çamaşır kurutma teknolojisine yönelmeleri önemli enerji tasarrufları sağlayacağı sonucuna varılmıştır.

Sialon esaslı seramik kesici uçların ısıl iletkenliğinin sıcaklığa bağlı analizi

Bu çalışmada Sialon esaslı kesici uçların ısıl iletkenliği analitik, sayısal ve deneysel olarak hesaplanmıştır. Analitik hesaplamalar yapılırken literatürdeki mevcut ampirik ifadeler değişik hacimsel oranlar kullanılarak sıcaklığa bağlı olarak hesaplanmıştır. Deneysel olarak yapılan çalışmalarda sıvı ile yer değişim yöntemi ile yoğunluk (?) ölçümü, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) sistemi kullanılarak özgül ısı (c) ölçümü ve zamana bağlı ısı iletimi esasına dayanan Laser Flash teknolojisi ile ısıl yayılım katsayısı (?) ölçümü yapılmıştır. Isıl yayılım Netzsch LFA457 cihazı ile ölçülmüş olup bu deneysel sonuçlardan ısıl iletkenlik (k) bulunmuştur. Sayısal çözümlere ulaşmak için birkaç aşamanın malzemeye uygulanması gerekmektedir. İlk olarak malzeme yüzeyinin kimyasallarla temizlenmesi ve parlatılması işlemleri uygulanmıştır. Bu işlemlerin devamında işleme hatalarının giderilmesi ve görüntünün net alınabilmesi için yüzeyin kimyasallarla dağlaması yapılmıştır. Dağlama sonunda malzeme yüzeyinin fotoğrafı Taramalı Elektron Mikroskobunda alınmıştır. Alınan görüntüler farklı büyütme oranlarında 25000,30000 ve 50000 olarak seçilmiştir. Son olarak bu görüntüler Autocad® programı kullanılarak ana ve ara faz ayrımları geometrik olarak belirlenmiş ve sonlu eleman esaslı bir yazılım olan Ansys® için hazır hale getirilmiştir. Sonlu eleman çözümleri değişik alan oranları ve düğüm sayıları için tekrarlanmıştır. Alan oranları ve düğüm sayıları sonlu eleman modelinin yapısına göre değişimler gösterebildiğinden incelenen modeller ilerleyen sayfalarda tablo ve grafiklerle verilmiştir. Sialon esaslı seramik kesici uçların sinterlenmesi esnasında ana faz denilen ana yapının yanında ara faz denilen tane sınır faz olarak camsı yapı oluşmaktadır. Bu yapı malzeme fotoğraflarında ve sayısal analiz modellerinde açıkça görülebilmektedir. Sayısal çözümlemede bu fotoğrafla iki boyutlu bir düzlem şeklinde ele alınarak sabit yüzey sıcaklığı sınır şartları altında ana faz ve ara fazın iletkenliklerinin bilinmesine bağlı olarak efektif ısıl iletkenlik Ansys ile hesaplanmıştır. Hesaplamalar analitik ve deneysel sonuçlarla karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Sonuçların karşılaştırılmasında kesici uçların veya buna benzer iki faz yapısı olan malzemelerin ısıl iletkenliklerinin analitik ve deneysel ölçümleri yanında sayısal hesaplamalarda da oldukça iyi belirlenebileceği gösterilmiştir.

Gazbeton yapı malzemesinin ısıl özelliklerinin mevcut standartlara göre deneysel olarak incelenmesi

Bu çalışmanın temel amacı, gazbeton yapı elemanının, yürürlükteki Türk standartlarına göre ısı aktarım özelliklerinin ölçümü prosedürünün detaylarıyla ortaya konmasıdır. Bu bağlamda gazbeton yapı elemanının temel nitelikleri, ısıl aktarım özelliklerinin ölçümlerine dair metotlar ve konu ile ilgili standartlar kısaca tanıtılmıştır. Standartların incelenmesinden elde edilen ortak veriden gazbetonun, ısı akış sayacı ile ısıl aktarım özelliklerinin ısı akış sayacı ile ölçülmesine dair gerekli prosedür aşamaları özetlenmiştir. Temel referansı, TS ISO 8301 standardı teşkil etmektedir. Deney çalışması kapsamında, belirli bir yoğunluktaki gazbeton numunesinden çıkarılacak, ısıl aktarım özelliklerini temsil eden, en küçük deney parçası kalınlığı, standart yönergelerine uygun olarak araştırılmıştır.

Expanded polystyrene styrofoam (EPS) ısı yalıtım malzemelerinde gözenekliliğin ısıl iletkenliğe etkisinin deneysel ve sayısal incelenmesi The study about numerical and experimental investigation how the effect of porosity through thermal conductivity in expanded polystyrene styrofoam (EPS) heat insulation materials

Sürekli artan enerji kullanımı ve bu kullanım sırasında oluşan kayıpları önlemek açısından yalıtım uygulamaları kaçınılmaz bir hale gelmektedir. Özellikle enerji kayıplarının çok fazla olduğu yerler olan binalara uygulanacak yalıtım uygulamalarında düşük ısıl iletkenlik, yüksek mukavemet ve kolay uygulanabilirliği açısından sentetik bir yalıtım malzemesi olan Expanded Polystyrene Styrofoam (EPS) büyük oranda tercih edilmektedir. EPS üretim aşamasında içyapısında oluşan gözenekler sayesinde mükemmel bir ısı yalıtımı sağlamaktadır. Yalıtım malzemelerinin efektif ısıl iletkenlik değerleri gözeneklilik oranına ve gözeneklerin dağılımına bağlı olarak değişmektedir. Bu nedenle ısı transferi hesaplamalarında gerçek mikro ve makro görüntülerin kullanılması ısı geçişinin açıklanmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada gerçek mikro ve makro görüntüler kullanılarak EPS?nin efektif ısıl iletkenlik değeri Fluent 6.3.26 paket programı ile tespit edilmiştir. Sayısal olarak bulunan bu değerler deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Sayısal olarak elde edilen efektif ısıl iletkenlik değerleri deneysel sonuçlara göre 18, 22 ve 32 kg/m3 için sırasıyla %8,1, %10,7 ve %11,6 hata payı göstermiştir. Bu hata oranı da malzemenin içyapısının homojen olmayışı ve modelin 3 boyutlu olarak tasarlanamamasından kaynaklanmaktadır. Bu çalışma ile EPS yalıtım malzemelerinin efektif ısıl iletkenlik değeri mikro ve makro görüntüleri kullanılarak sayısal olarak tespit edilebileceği, ayrıca EPS ısı yalıtım malzemelerinde gözeneklerinde ısı geçişinin hangi yollar ile gerçekleştiği bulunmuştur.

Hidrojen depolanmasında nanoteknoloji kullanımının incelenmesi

Bu çalışmada teknolojik gelişmelerden biri olan nanoteknolojinin anlamı, önemi, en önemli nanoteknolojik gelişmelerden biri olan karbon nanotüplerin yapısal özellikleri, çeşitleri, vaat ettikleri, hidrojen depolanmasında nanotüplerin yeri, kullanılabilirlikleriincelenmiştir.