Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) Kullanılarak Statik Balans Vanası Analizleri

Sabit debili ve değişken debili sistemlerde kullanılan balanslama teknikleri ve balanslama ekipmanları birbirinden farklılıklar göstermektedir. Bu farklılıklar ve amaca uygun ekipman kullanımına öncülük etmesi için özel tasarlanan DUYAR statik balans vanaları, bu alanda büyük bir boşluğu doldurmaktadır.

İyi projelendirilmiş ve tesis edilmiş bir mekanik tesisattaki cihazlarda doğru debilerin dolaşması gerekir. Teorik olarak, projelerde belirtilen debileri sağlamak için balans vanası üreticilerinin seçim programlarından ve /veya seçim abaklarından hesaplanabilen ön ayar (tur) değerlerine getirilen balans vanaları ile debilerin sınırlanması (istenen debilerin elde edilmesi) düşünülür.

% 100 yerli üretimi Duyar Vana tarafından gerçekleştirilen Statik Balans Vanaları, prototip aşamasında gerçek tesisat üzerinde denenmektedir (Şekil 2). Bu denemelerin sonucu, daha önce hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi kullanılarak yapılan simülasyonlarla karşılaştırılır. Bu sayede ürün üzerindeki tasarım doğrulama safhası gerçekleştirilmiş olur.

Ürünlerin gerçek test aşamalarından önce simülasyonu yapıldığında ancak % 4’lük bir fark olduğu sonucuna varılmıştır. Kaldı ki, gerçek tesisattaki kayıplar da düşünüldüğünde % 100 kesin sonuç alınabildiği söylenebilir.

Bu yazıda, DN 40 anma çaplı pik balans vanası için yapılan simülasyonların sonuçları değerlendirilecektir.

DN 40 anma çaplı üründe tam ve yarım açık klape pozisyonunda bileşke hız dağılımı % 40’lık değişim göstermektedir. Şekil 3b’de görüldüğü üzere, vana çıkışına yakın bir bölgede giriş değerine yakın bir hız değişimi elde edilmektedir. 

Vana klapesinin strok değerinin artmasına paralel olarak hız dağılımı yükselmiş ve daha rahat bir pozisyona gelmiştir.

DN 40 anma çaplı üründe tam ve yarım açık klape pozisyonunda basınç dağılımı % 5’lik değişim göstermektedir. 

Şekil 4b’de görüldüğü üzere, vana çıkışına yakın bir bölgede (venturi bölgesi) yaklaşık olarak klape bölgesindeki akışın basınç değerine yakın bir değere ulaşmıştır. Klape sonrası bölümde daha homojen bir dağılım görülmektedir.

Hız dağılımları incelenmeye devam edildikçe ve ürüne dik eksendeki akış değerleri vananın tam açık pozisyonuna eriştiğinde daha homojen bir dağılım oluşmuştur.

Klape üzerindeki kesme kuvveti hıza ve oluşan basınca göre değişmektedir. Şekil 6’da da görüldüğü gibi, yarım açık pozisyonda akışın neden olduğu klape üzerindeki kesme kuvveti klapeyi daha fazla etkilemektedir. 

Ürünün tam açık pozisyonuna gelindikçe vana ekseni boyunca oluşan hız değişimi Şekil 7’de görülmektedir. Burada önemli olan konu; ürün girişi ile ürün çıkışına yakın olan venturi bölgesindeki akışkan hızı seviyesinin birbirine eşit olmasının ürün üzerinde sağlanmış olmasıdır. 

Bu sayede ürün üzerindeki ölçüm noktalarının aynı hız değerinin etkilediği bölgelerde yer alması sağlanmış ve bu sayede ölçümün minimum hata payı ile gerçekleştirilmesine imkan verilmiş olur.