Hidrofobik Yüzeylerin Türbülanslı Boru Akımlarında Sürtünme Kayıplarına Etkisinin Deneysel İncelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, pürüzsüz bakır boru iç yüzeyi hidrofobik özellik kazandırılacak şekilde kaplanarak türbülanslı akımda basınç kaybı ve sürtünme faktörü üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Kaplama malzemesi olarak floroidetilenpropilen (FEP) ve bu temel malzemeye ağırlıkça % 1 oranında grafen (FEP-G) ve ağırlıkça % 1 oranında grafit (FEP-C) ekleyerek elde edilen solüsyonlar kullanılmıştır. FEP, FEP-G ve FEP-C malzemeleri ile pürüzsüz bakır boru iç yüzeyleri sprey yöntemi ile kaplanıp 400oC sıcaklıkta kurutularak hidrofobik yüzeyler elde edilmiştir. İşlenmemiş konvansiyonel pürüzsüz bakır yüzeyi, FEP, FEP-C ve FEP-G ile kaplı yüzeylerin hidrofobikliğini belirlemek için temas açıları sırasıyla 65o, 93o, 96o ve 102o olarak ölçülmüştür. Türbülanslı akımda, 5.000 – 30.000 Reynolds sayıları aralığında deneysel olarak basınç kayıpları ölçülerek sürtünme faktörü belirlenmiştir. Sonuç olarak, test edilen hidrofobik yüzeylerde % 7 - % 36,1 aralığında sürtünme faktöründe azalma belirlenmiş ve bu azalmanın türbülanslı akım geliştikçe yani Reynolds sayısı yükseldikçe düştüğü görülmüştür.

In this thesis, the inner surface of the smooth copper pipe was coated with a hydrophobic material and an experimental study was made to determine the effect on the friction factor in turbulent flow. Fluoroid ethylene propylene (FEP) was chosen as the base coating material and 1 % by weight of graphene and 1 % by weight of graphite are added to this base material to obtain FEP-G and FEP-C materials, respectively. The inner surface of the smooth copper pipe was coated with FEP, FEP-G and FEP-C materials by using the spray technique. Than coated pipe was dried at 400oC to form hydrophobic surfaces. The contact angles representing the hydrophobicity of the uncoated conventional smooth copper, FEP, FEP-C, and FEP-G coated surfaces were measured as 65°, 93°, 96°,and 102°, respectively. In the turbulent flow, the pressure losses in the range of 5.000 – 30.000 Reynolds numbers were experimentally measured and the change in the friction factor was determined. As a result, the decrease in the friction factor was determined in the range of 36.1% to 7% and this relative change in friction factor decreases as the Reynolds number increases.