__________________________________ 547 _______ BORULARDA, BORU BAĞLANTI ELEMANLARINDA VE GEÇİŞ BORULARINDA ENERJİ KAYIPLARI Mehmet ATILGAN Harun Kemal ÖZTÜRK ÖZET Boru akış problemlerinin çözümünde göz önünde bulundurulması gereken unsurlardan en önemlisi enerji kayıplarıdır. Enerji kayıplarını etkileyen temel unsurlar; borudaki akışın niteliği, borunun malzemesi, geometrik boyutları ve borudaki akışın yön değiştirmesine neden olan geometrik faktörlerdir. Düz borularda oluşan bu kayıplar; sürekli yük kayıpları olarak bilinir. Boru akışlarındaki borulardaki kesit değişimlerinde, hazne giriş ve çıkışlarında, boru bağlantılarında, borulardaki akışın yön değiştirdiği dirseklerde, akışın kollara ayrılması gibi durumlarda ve vanalarda olduğu gibi akışı kısıtlayıcı elemanların bulunduğu yerlerde meydana gelen kayıplar da yerel kayıplar olarak adlandırılır. Bu çalışmada, bazı belirlenmiş geometrik kesitler arasındaki geçişlerle ilgili yapılan deneysel çalışmalara yer verilmiş ve ayrıca yukarıda belirtilen kayıplarla ilgili genel bir literatür incelemesi yapılmıştır. Bazı akış problemlerinin çözümünde Sayısal Akışkanlar Dinamiği (SAD) yöntemi kullanılarak, klasik hesap yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. GİRİŞ Borulardaki akışlarda, enerji kayıplarını etkileyen temel unsurlar; borudaki akışın niteliği, borunun malzemesi, borunun geometrik boyutları (boru çapı, uzunluğu ve boru kesit şekli) ve borudaki akışın yön değiştirmesine neden olan geometrik faktörlerdir. Bu kayıplar, düz borularda akışın Reynolds sayısına bağlı olarak laminer, geçiş ve tam türbülanslı akış durumuna göre borudaki hız dağılımına bağlı olarak değişebilir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan Darcy-Weisbach formülündeki sürtünme faktörü, laminer akışlar için teorik olarak hız dağılımı yardımıyla belirlenebildiğinden, uygulamada enerji kayıplarının hesabında bir zorluk söz konusu değildir. Öte yandan, türbülanslı akışlara ait hız dağılımları deneysel çalışmalarla belirlendiğinden, bu konuda yapılan çalışmaların değerlendirilmesi, amprik formüllerle yapılır. Düz borularda oluşan bu kayıplar; sürekli yük kayıpları olarak bilinir. Boru akışlarındaki diğer en önemli enerji kayıpları ise; borulardaki kesit değişimlerinde, hazne giriş ve çıkışlarında, boru bağlantılarında, borulardaki akışın yön değiştirdiği dirseklerde, akışın kollara ayrılması gibi durumlarda ve vanalarda olduğu gibi akışı kısıtlayıcı elemanların bulunduğu yerlerde meydana gelir. Bu tür kayıplar yerel kayıplar olarak adlandırılır ve buradaki kayıp katsayıları deneysel çalışmalarla belirlenmiştir. Geçiş boruları; su ve hava tünellerinde, akım makinalarının giriş ve çıkışlarında, uçakların hava giriş kanallarında, klima ve maden ocaklarının havalandırma sistemlerinde olduğu gibi pratikte sıkça kullanılmaktadır. Bu borular, farklı alan ve farklı şekillerdeki kanalları (dikdörtgen, kare, elips, daire, çokgen kesitli) birleştirmenin zorunlu olduğu yerlerde kullanılırlar. Geçiş borularındaki enerji kayıplarından dolayı, bu borulardaki akışların incelenmesi çok önem kazanmaktadır. Geçiş borusu boyunca alan değişimi lineer ve lineer konumdan sapmalar şeklinde belirlenmiş ve geçiş borusu boyunca bu sapmaların koşullara bağlı olarak bir maksimum değer alabileceği fakat minimum bir