Konveksiyon etkilerinin görünür kütle ölçümünde oluşturduğu değişimlerin incelenmesi

Abstract

Yüksek hassasiyetli kütle tartım işleminde; konveksiyon etkisiyle oluşan hava hareketikütlenin dikey yüzeyi boyunca sürtünme kuvvetlerini, yatay yüzeyi üzerinde ise basınçkuvvetlerini oluşturur, bu nedenle kütle belirlemesi işleminde terazi göstergesinde hatalıokumalar meydana gelir. Bu çalışmada, konveksiyon etkilerinin görünür kütleölçümünde oluşturduğu değişimlerin incelenmesi amacıyla deney düzeneğihazırlanmıştır. Deney düzeneğinde, önceki çalışmalardan farklı olarak konveksiyonetkileri en ideal biçimde gözlemleyebilmek için, görünür kütle ölçümünün yapıldığıortamdaki havanın sıcaklığı ısıtma ve soğutma aparatı kullanılmak suretiyle 20 ºC' yesabitlenmiştir. Ölçümün yapıldığı fanusun içindeki havanın sıcaklığının 20 ºC' yesabitlenmesi fanusu çepeçevre saran ısıtma aparatının içindeki saf su banyosu ile ve busaf suyun sıcaklığının ısıtma ve soğutma aparatlarının kontrollü çalışmalarıylagerçekleştirilmektedir. Deneysel çalışmada, farklı nominal değerlere sahip silindirikkütlelerde, ısıl stabilizasyon süresinin değişimi, görünür kütle değişimi ve kütle yüzeysıcaklıkları değişimi ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca dikey silindirde laminer sınırtabakada zamana bağlı doğal konveksiyon ısı transferi probleminin çözümü için nümerikçalışma yapılmıştır. 1 kg, 500 g ve 300 g'lık nominal değerlere sahip silindirik kütleleriçin hesaplamalı akışkanlar mekaniği konusu kapsamında, sonlu hacim yöntemine göreyapılan sayısal analiz çalışmasıyla bu kütlelerin mesh edilmiş modelleri, yüzey kaymagerilmeleri değişimleri, yüzey basınç vektörleri dağılımları elde edilmiştir. Deneyselölçümlerden ve sayısal modelden elde edilen sonuçlar, çeşitli sıcaklık farklılıklarına görekarşılaştırılmıştır.PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Thermal gradients are cause of instability and possible error in the result obtained fromboth manual and automatic mass comparators. Thermal gradients cause convectivecurrents to be set up in the air within the balance case. These currents affect the apparentmass of the weight applied to the balance pan. These effects will result in poor balanceperformance shown by a worse repeatability or standard deviation. The convectioneffect on weights and mass comparators is of increasing significance to mass metrologywith the growing use of electronic mass comparators and their increasing resolution andperformance. This study deals with a new experimental analysis and numerical solutionof natural convection airflow and convective effects on apparent mass. A newexperimental setup has been developed to observe the temperature distribution of theconvective air currents around heated mass body after passing enough thermalstabilization time and this experimental setup was arranged by using thermostatic andcooling bath in order to control surrounding temperature of mass. Change of thermalstabilization time has been declared for 0 ºC, 5 ºC, 10 ºC 15 ºC and 20 ºC temperaturedifference sequentially, for three different nominal valued weight 300 g, 500 g, 1 kg.Problem of transient laminar natural convection heat transfer from vertical cylindersolution has been investigated in analytically; thesis consists of results obtained fromboth experimental study and numerical solution with respect to change of surface shearstress, pressure distribution, velocity vectors, variation of apparent mass difference withtime and change of apparent mass difference with temperature difference.PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com