Akışkanlar Mekaniği #19 | Borularda Türbülanslı Akış: Moody Diyagramı ve Colebrook

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Aynı depodan iki boru çıkıyor: aynı uzunluk, aynı çap. Biri yeni. Öbürü yıllarca kullanılmış; içi pas ve kireç tutmuş. Vanaları açalım. Yeni borudan su uzağa fışkırıyor; eski borunun suyu daha yakına düşüyor. Eski boru yaklaşık üçte bir daha az su veriyor. Fark çapta değil, çeperdeki pürüzlerde. Bir milimetrelik pürüz bunu nasıl yapar? Bu derste: - Türbülanslı Akış: Girdaplar; hız = ortalama + dalgalanma; karışım sürtünmeyi büyütür, profil dolgunlaşır. Çeperdeki viskoz alt tabaka örnek boruda ≈ 0.05 mm. - Pürüzlülük: Tepeler alt tabakada kalırsa boru hidrodinamik pürüzsüz (cam, plastik); taşarsa girdap üretir. Bağıl pürüzlülük ε/D; ticari çelik 0.045 mm, dökme demir 0.26 mm, beton 0.9–9 mm. - Moody Diyagramı ve Colebrook Denklemi: Laminer doğru 64/Re, geçiş bölgesi, her ε/D için bir eğri; büyük Re'de tam pürüzlü akış. Colebrook deneme yanılmayla çözülür, Haaland %2 içinde. - Örnek: Çelik Boruda Yük Kaybı: 5 cm, 100 m, 2 m/s → Re 100000, ε/D 0.0009, f ≈ 0.022; yük kaybı 0.022 · 2000 · 0.204 ≈ 9 m, ≈ 88 kPa, 3.9 L/s, ≈ 340 W. Pürüzsüz plastikte 7.3 m. - Üç Problem Türü: ΔP bulmak doğrudan; debi ya da çap bulmak deneme yanılma. 9 m kayıpla: 0.019 → 2.15 m/s → 0.0217 → 2.02 → ≈ 2 m/s. - Eski Boru: Pürüzün Bedeli: Pas ve kireçle ε ≈ 1 mm (ε/D 0.02) → f ≈ 0.049; aynı 9 m kayıpla 1.34 m/s, debi 3.9'dan 2.6 L/s'ye: yaklaşık üçte bir az. - Üç Tuzak: mm ile m'yi karıştırmak (bin kat), anma ölçüsünü çap sanmak, Colebrook'ta ln kullanmak. Bölümler: 0:00 Giriş: Aynı depo, aynı boru — neden az su? 0:45 Türbülanslı Akış 1:24 Pürüzlülük 2:07 Moody Diyagramı ve Colebrook Denklemi 2:57 Örnek: Çelik Boruda Yük Kaybı 4:14 Üç Problem Türü 5:07 Eski Boru: Pürüzün Bedeli 5:41 Üç Tuzak 6:01 Özet ve Sıradaki Ders Bir sonraki derste borunun kendisi dışındaki kayıplara geçiyoruz: vanalar, dirsekler, boru şebekeleri ve pompa seçimi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, J. M. Cimbala, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, 3. baskı — §8–5 borularda türbülanslı akış (konu sırası ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine, İnşaat, Kimya, Uçak ve Mekatronik Mühendisliği öğrencileri için Akışkanlar Mekaniği serisinin on dokuzuncu dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.