GERİ DÖN
Ders Öğretim Planı
| Dersin Kodu | Dersin Adı | Dersin Türü | Yıl | Yarıyıl | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| 503002102007 | FLUID MECHANICS | Ders | 2 | 4 | 6,00 |
Dersin Seviyesi
Lisans
Dersin Sunulduğu Dil
İngilizce
Dersin Amacı
Akışkanlar mekaniği dersinin amacı, öğrencilere çok kapsamlı bir akışkan bilgisini geniş bir bakış açısı ile verebilmek, öğrendiği kuramları gündelik hayatta karşılaştığı sorunlara uygulama becerisini kazandırabilmektir. Bu doğrultuda genel denge kavramı mekanik, momentum, kuvvet, ve kütle dengelerine indirgenmekte ve verilen bir akım probleminin analizinde kullanma kriterleri öğretilmektedir. Borularda, boru ağlarında ve serbest akımda akım parametrelerinin (sürtünme kayıpları, enerji gereksinimi, akış hızı) bulunabilmesi için gerekli hesaplama teknikleri öğretilmektedir. Akışkanlar mekaniği prensipleri ile çalışan karıştırıcılar, akışkan yataklar, siklon ve santrifüjlerin temel işlemlerdeki yeri pratik uygulamaları ile gösterilmektedir.
Dersi Veren Öğretim Görevlisi/Görevlileri
Emeritus Prof. Dr. Sümer M. Peker, Prof. Dr. Şerife Şeref Helvacı, Dr. Öğr. Üyesi Berrin İkizler
Öğrenme Çıktıları
| 1 | Makro ölçekteki akışkanlar mekaniği ile moleküler dinamik arasında bir ilişki kurabilme; makro ölçekteki olayların temelini kavrayabilme (PÇ1, PÇ2, PÇ5), |
| 2 | Tasarım projelerinde gerekli olan fiziksel özelliklere ait verileri formüle edebilme (PÇ1-PÇ3), |
| 3 | Teknolojik gelişmeler sonucunda ortaya çıkan polimerler, biyolojik akışkanlar ve emulsiyonlar gibi yeni akışkanların reolojik özelliklerini kavrayabilme (PÇ1, PÇ2, PÇ5, PÇ7), |
| 4 | Genel denge kavramından başlayarak süreçler için model denklikleri türetebilme.(PÇ1-PÇ3, PÇ5), |
| 5 | Mikro ve makro ölçekte akışkan akımını öğrenebilme (PÇ1, PÇ2), |
| 6 | Analitik veya nümerik teknikler kullanarak akım problemlerini çözebilme (PÇ1-PÇ3, PÇ5, PÇ7), |
| 7 | Verilen bir sistem için uygun pompayı ve akışkan nakli için gerekli olan diğer cihazları seçebilme (PÇ2), |
| 8 | Verilen bir süreç için akım sistemini tasarlayabilme (PÇ5, PÇ7). |
Öğretim Sistemi
Birinci Öğretim
Dersin Ön Koşulu Olan Dersler
ChE 209 Kimyasal Süreçlerde Hesaplamalar, ChE 215 Moleküler Aktarım, ChE 219 Termodinamik derslerini almış ve geçmiş olmaları tavsiye edilir.
Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar
Yok
Dersin İçeriği
Akışkanlar mekaniğinin moleküler temelleri. Moleküler yapının ve akışkan bileşiminin akış davranışına etkisi: reoloji. Denge kavramı, makro ve mikro sistemlere uygulanması: kütle, mekanik enerji, momentum ve kuvvet dengeleri. Sıkıştırılamayan akışkanların kapalı kanal ve borulardan akımı, karıştırılması. Akışkanların nakli için gerekli mekanik enerjiyi sağlayan ve akışkana ileten araçlar: pompalar, fanlar, kompresörler. Akım kontrolü ve ölçümü. Akım sistemlerinin tasarımı. Akıskanların karıştırılması.
Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği
| Hafta | Konular (Teorik) | Uygulama | Öğretim Yöntem ve Teknikleri | Ön Hazırlık |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Akışkanların akımında akışkanların, kütle, enerji ve momentum aktarımının, arayüzey koşullarının moleküler temelleri. İlgili boyutsuz sayılar. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 2 | Momentum aktarımında etkili fiziksel özellikler. Karışımların özelliklerinin hesaplanması. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 3 | Akışkanların plastik ve elastik davranışları. Newton akışkanlarında ve Newton kuralına uymayan akışkanlarda viskozite tanımları. Newton kuralına uymayan akışkanların davranışlarının modellenmesi. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 4 | Moleküler, mikro ve makro seviyelerdeki değişimler. Akım sistemlerinin ve sınırlarının tanımlanması. Toplam ve diferansiyel denklikler. Makro ölçekte mekanik enerji dengesi için referans düzleminin önemi ve seçimi. Miktara bağlı (extensive) ve miktardan bağımsız (intensive) değişkenler. Toplam kütle dengesi. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 5 | Mekanik Enerji dengesi ve uygulamaları. Hidrostatik. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 6 | Kuvvet dengesi: Üç boyutlu sistemde hacim ve alan üzerinde etkili olan kuvvetler. Katı tanalerin hareketi ve katı/gaz, katı/sıvı ayırma işlemlerine uygulanması. Sıvı damlacıkları ve gaz kabarcıklarının hareketi. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 7 | Momentumun vektörel özelliği. Makro ölçekte doğrusal momentum denklikleri. Dengelenmemiş kuvvetler, itme(thrust) ve çarpmanın (impact) mühendislik süreçlerine uygulanması. Makro ölçekte açısal momentum denklikleri ve mühendislik süreçlerine uygulanması: Santrifüjlü pompalar, karıştırıcılar | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 8 | ARA SINAV | |||
| 9 | Newton kuralına uyan ve uymayan akışkanlar için kartezyen ve silindirik koordinatlarda diferansiyel momentum denklikleri. Coutte ve Poiseuille akımında kayma gerilimi ve hız dağılımları. Ortalama hız. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 10 | Akım rejimleri. Sınır tabaka. Sınır tabaka ayrışması ve yol açtığı etki (sürükleme kuvvetleri). Borulardan akımda sürtünme kayıpları. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 11 | Mekanik enerji dengesinin borulardan akıma uygulanması. | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 12 | Boru ağlarında akım: seri ve paralel bağlı borularda akım, kollara ayrışan akım | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 13 | Akım kontrolü ve ölçümü: vanalar, akım ölçerler. Basınç ölçümü. Yerdeğişimli, santrifüjlü ve döner pompaların çalışma prensipleri. Tek ve çok kademeli pompalar. Pompa seçim kriterleri. Sistem ve pompa performans eğrileri. Akışkanın yoğunluk ve viskozitesinin pompa performansına etkileri. Net pozitif emme basıncı. Akım sistemlerinin tasarımının pompa seçimi ile bütünleştirilmesi | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 14 | Gözenekli yatakta akış | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 15 | Karıştırma | Rehberli Problem Çözümü | ||
| 16 | FİNAL SINAVI |
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
DERS KİTAPLARII: 1. Darby, R.,Chhabra,R.P., "Chemical Engineering Fluid Mechanics", 3. Baskı, CRC Press., 2017. 2. Peker, S., Helvacı, Ş.Ş., Akışkanlar Mekaniği: Kavramlar, Problemler, Çözümler, 3. Baskı, Literatür Yayıncılık, Ltd., 2013. 3. de Nevers, N., Fluid Mechanics for Chemical Engineers, 3. Baskı, McGraw Hill Book Co., Singapore, 2004. 4. Peker, S. M., Helvacı, Ş.Ş., Solid-Liquid Two Phase Flow, Elsevier, Amsterdam, 2008. YARDIMCI KİTAPLAR: 1. Wilkes, O., Bike, S.G., Fluid Mechanics for Chemical Engineers, Prentice Hall, Inc., New Jersey, 1999 2. Papanastasiou, T.C., Applied Fluid Mechanics, PTR Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1994. 3. Deen, W.M., Introduction to Chemical Engineering Fluid Mechanics, Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 2016. DERS ARAÇLARI: Akışkanların akımı ile ilgili bilgisayar yazılımları
Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları
Değerlendirme
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | Adet | Değer |
|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 100 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | Adet | Değer |
| Final Sınavı | 1 | 100 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | 40 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | 60 | |
Staj Durumu
Yok
İş Yükü Hesaplaması
| Etkinlikler | Sayısı | Süresi (saat) | Toplam İş Yükü (saat) |
|---|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 3 | 3 |
| Final Sınavı | 1 | 3 | 3 |
| Derse Katılım | 14 | 4 | 56 |
| Rehberli Problem Çözümü | 14 | 1 | 14 |
| Takım/Grup Çalışması | 14 | 1 | 14 |
| Proje Hazırlama | 1 | 4 | 4 |
| Bireysel Çalışma | 14 | 3 | 42 |
| Ödev Problemleri için Bireysel Çalışma | 14 | 2 | 28 |
| Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma | 1 | 9 | 9 |
| Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma | 1 | 10 | 10 |
| Quiz için Bireysel Çalışma | 1 | 2 | 2 |
| Toplam İş Yükü (saat) | 185 | ||
Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi
| PÇ 1 | PÇ 2 | PÇ 3 | PÇ 4 | PÇ 5 | PÇ 6 | PÇ 7 | PÇ 8 | PÇ 9 | PÇ 10 | PÇ 11 | PÇ 12 | PÇ 13 | PÇ 14 | |
| ÖÇ 1 | 4 | 4 | 3 | |||||||||||
| ÖÇ 2 | 4 | 4 | 4 | |||||||||||
| ÖÇ 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | ||||||||||
| ÖÇ 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | ||||||||||
| ÖÇ 5 | 4 | 4 | ||||||||||||
| ÖÇ 6 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |||||||||
| ÖÇ 7 | 4 | |||||||||||||
| ÖÇ 8 | 4 | 4 |
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek