Tanım olarak vanalar bir prosesteki akışkanın; akışını, basıncını ya da sıcaklığını, hareket ettirmek, durdurmak, karıştırmak veya regüle etmek için özel olarak dizayn edilmiÅŸ mekanik akışkan kontrol aracıdır.  

 

Vanalar hem sıvı ve hem de gaz akışkan uygulamalarına göre dizayn edilirler. Dizayn, fonksiyon ve uygulamalarının doÄŸası gereÄŸi; vanalar çeÅŸitli ÅŸekil, boyut ve basınç sınıflarında oluÅŸturulabilir.

 

Artık günümüzde basit su musluklarından mikro iÅŸlemcilerle donatılan kontrol vanalarına kadar çok geniÅŸ bir yelpazede üretilebilmektedir. Ve günümüzde çok çeÅŸitli vana tipleri kullanılmaktadır. Bu vana tipleri çelik, dökme demir, pirinç, bronz, plastik ve çok çeÅŸitli alaşım malzemelerden yapılırlar.

 

Bir vana; öncelikli olarak ilgili standarda uygun olmalıdır. Standarda uygun olarak üretilen vana; istendiÄŸi anda kendisinden beklenen;

• Açma – kapama

• Akışın geçiÅŸini saÄŸlama veya engelleme

• Tam açık ve tam kapalı pozisyon arası herhangi bir noktada akışı ayarlama

 

görevini yerine getirmeli, boru hattı içinde düÅŸük basınç kaybına neden olmalı, gürültüsüz çalışmalı, korozyona dayanıklı ve uzun ömürlü olmalı, montajı ve bakımı kolay olmalıdır.

 

Akışkan kontrolünde son yıllarda soÄŸuk ve sıcak su tesisatlarında yaygın olarak kullanılan kelebek vanalar; tesisat baÄŸlantı tipine göre flanÅŸlı, wafer, yivli, diÅŸli v.b. baÄŸlantılı tipte üretilmektedir. Bu ürünler gövde, klape, seat, mil gibi ana malzemelerden oluÅŸmaktadır. Açma kapama için kol, diÅŸli kutusu ve aktüatör kullanılabilmektedir. 

 

Kelebek Vanalar

ÇeÅŸitli baÄŸlantı tiplerine göre tesisat üzerinde kullanılan kelebek vanalar, 90°’lik açma kapama saÄŸlayan diske, metal – metale ya da metal – elastomerik / plastik conta çifti ile sızdırmazlık saÄŸlayan son yıllarda oldukça fazla tercih edilen akışkan kontrol elemanıdır. 

Genellikle ister wafer tip olsun ister lug tipi olsun her iki tipte de farklı olan parça sadece gövde olabilir. Veya gövde ile beraber seat de farklı olarak üretilebilir.

 

Bir tesisatta akışkanın içinden geçtiÄŸi her eleman akışkanın enerjisinin bir kısmının kaybolmasına neden olmaktadır. Bu enerji yük kaybının hız yüküne oranı olarak tanımlanan “yersel yük kayıp katsayısı” olarak ifade edilir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hesaplamalı Akışkanlar DinamiÄŸi (HAD) / Computatıonal Fluid Dynamics (CFD) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Genel kullanımı itibarıyla, pompa ve vana sektöründe kullanımı ile bir tasarım ve analiz aracıdır. Bu sayede akış ve ısı transferi olaylarını tanımlayan çeÅŸitli denklemler kullanılarak pompa - vana içerisindeki 3 boyutlu akışlar daha iyi anlaşılmaktadır. Tasarımcılar açısından önemi; prototip ürün üretilmeden önce tüm analizlerin sanal ortamda yapılması ve ilk seferde doÄŸru temeline dayanan ve daha az enerji ve maliyet harcaması ile ürünün seri ortam ÅŸartlarına aktarılabilmesidir. 

Böylece alternatif tasarımlar ve fikirler parametrik çalışmalarla incelenebilir. 

 

Bu amaçla CF design programı kullanılmıştır. UG NX programı altına adapte edilebilen yapısıyla bu program yapılan dizaynların bütünleÅŸik olarak analiz yapılmasına izin vermekte ve bu sayede tasarım ve analiz hızını daha da artırmaktadır.

 

Hesaplar; analiz yapılan vana için giriÅŸte 3d, çıkışta 10d mesafeden ölçüm yapılarak gerçekleÅŸtirilmiÅŸtir. Tüm hesaplar yapılırken, döküm yüzey pürüzlülüÄŸü, imalattan kaynaklanan hatalar ve gerçek tesisatta baÄŸlantı borularının kayıpları ihmal edilmiÅŸtir.

 

Kısma vanalarında kısma alanı; A, giriÅŸ – çıkış basınç farkı; Δp, akışkan yoÄŸunluÄŸu; ρ ve direnç faktörü ξ ile gösterildiÄŸinde debi deÄŸeri aÅŸağıdaki formül ile bulunur. 

Kv, 20°C sıcaklıktaki suyun 1 bar basınç kaybı altında belirli bir açıdaki vananın içinden geçen debidir. Kvs ise aynı ÅŸartlarda ve tam açık pozisyondaki (H100) vananın içinden geçen debi deÄŸeridir. Üreticiler müÅŸterilere her bir vanaya ait Kvs deÄŸerini vermelidirler, böylece kullanıcı pompa seçimi yaparken yük deÄŸerini istenen ÅŸartlara baÄŸlı olarak kolayca hesaplayabilmektedir. 

 

Uygulama

Analiz yapılmadan önce CAD Data aktarılır, eÄŸer varsa parçalar birleÅŸtirilir, sınır ÅŸartları belirlenir, mesh ölçümü yapılır, akışkan belirlenir ve analiz yapılır. 

 

Analizler DN 100, DN 100 ve DN 150 anma çaplı wafer kelebek vana üzerinde klapenin açıklık pozisyonuna göre 15°, 30°, 45°, 60°, 75° ve 90° (tam açık pozisyon) derecelerinde yapılmıştır. Her açıklık pozisyonunda hacimsel akış, hız ve basınç deÄŸiÅŸimleri gözlemlenmiÅŸtir. 

 

DN 100 Anma Çaplı Wafer Kelebek Vana Analizleri;

DN 65 anma çaplı üründe 15°’lik klape açısı; klape ile seat’in temas ettiÄŸi 17,4°’lik açıdan daha düÅŸük bir açıya tekabül ettiÄŸi için akışın durduÄŸu noktayı aÅŸmaktadır. Bu nedenle analiz 20°’den baÅŸlatılmıştır. 

 

Sonuç

Her üç anma çaplı ürün için; 15°’lik açıklık pozisyonunda, vana klapesi ile seat yüzeyi arasında çok az miktarda akış gerçekleÅŸmekte ve bu akış türbülanslı akışa neden olmamaktadır. 

 

75°’lik açıklık pozisyonunda vana öncesi ve sonrası arasındaki basınç farkı uygun deÄŸerlere gelmek için baÅŸlangıç deÄŸerleri ifade etmektedir. 

 

Her üç anma çaplı ürün için vana kayıp katsayısının aşırı derecede artmasından dolayı kelebek vanalar 45°’den daha fazla açıda kapatılmamalıdır.