MAKALE
Düşük direnç değerleri
Temperature (°C)
Analizimiz, sıcaklık değişiminin, gaz ve sıvı arasındaki oranı azalttığını veya arttırdığını kanıtlamaktadır. Ayrıca, orifis alanlarında hızın arttığı görülebilir. Artırılmış hız, basıncı azaltır ve bu, sıvının orifisten geçerken kaynamasına sebebiyet verir ki bu pek istenen bir durum değildir. Figure 3: Total Pressure contours.
Basınç kayıplarını en aza indirgemek için CFD analizinin bir sonucu olarak, orifis tasarımı optimize edilmiş ve daha yüksek Kv değerleri elde edilmiştir. Figure 4: Velocity contours.
Kriyojenik solenoid valflerdeki bir diğer zorluk hava neminin yoğuşmasıdır. Bu yoğunlaşma kısa devreye neden olabilir ve bobini yakabilir. Bu nedenle, valfi yoğun sudan korumak için, kriyojenik solenoid valflerde kullanılmak üzere IP68 bobinleri tercih edilir. Kriyojenik solenoid valflerde dikkate alınması gereken bir diğer konu düşük direnç değerleridir. Bilindiği üzere kriyojenik durumlarda tellerin direnci azalır. Azalmış direnç değeri, bobinlerin aşırı akım çekmesine neden olur. Bu durumu çözmek için analitik formüller kullanılır. -200°C'de çalışabilen bobinler ve test için üretilen numuneler için optimum sarım sayısı formüle edilmiştir.
Manyetik alan analizi
Yapılan testler, 3 saat sonra 230V AC ve 24V DC bobinlerin sıcaklıklarının sabit durum koşullarına ulaştığını gösterdi. Her sarmalın ani akımları ve zamanları osiloskop yardımı ile bulunur. Bu deneysel çalışmalar formüle edilmiş sonuçlarla korelasyon göstermektedir. Temperature (°C)
230V AC Coil Time (min)
100 › AIR WORLD TÜRKİYE / NİSAN-MAYIS-HAZİRAN 2021
24V DC Coil
Time (min)
Figure 5: Time-Temperature graph for 24V DC and 230VAC coils.
Ayrıca, manyetik akı yoğunluğu özelliklerini anlamak için bobinler için manyetik alan analizi yapılır. Sonlu elemanlar yazılımı kavrama ve çözme için kullanılır. Analiz 230V AC ve 24V DC bobinler için yapılır. Bobinlerin açık ve kapalı koşulları modellenmiştir ve Şekil 6'da görülebilir. Figure 6: Modelled coils for open and closed conditions.
Bobinin malzeme özellikleri yazılıma girilir. 230V AC bobin, 688277'ye ve 24V DC bobine sarılıdır ve 806303 sonlu elemanlara geçirilmiştir. Figure 7: Meshed 24V DC coil.
Zaman adımı 100 ms için 0,5 ms'ye ayarlanmıştır. Hesaplama hacminin boyutları, modele göre yüzde 100 uzaklıktadır ve vakumla doldurulmuştur. (Şekil 8). Figure 8: Coil’s calculation space.
Analiz sıcaklığı -200 °C'ye ayarlanmıştır. Analiz, 24V DC bobinin manyetik akı yoğunluğunun 70 milisaniyeden sonra sabit hale geldiğini göstermektedir. 230V AC bobin manyetik akı yoğunluğu, 10 milisaniyede maksimum ve minimum değerlere ulaşır. Parçalar için manyetik akı analizinin dikkate alınması gerektiği ve materyal seçiminin ilerlediği açıktır.
Sonuç
Kriyojenik uygulamaları geniş bir alandır, ancak kriyojenik ortamlar dikkatlice düşünülmeli ve vanalar dikkatlice tasarlanmalıdır. Malzemelerin seçimi, boyutları, bobin özellikleri, dikkatle seçilmiş ve tasarlanmış olması gerekir. CAD programı ve sıvı analizi, basınç kayıplarını azaltmak için farklı gövde parçalarının tasarlanmasına ve test edilmesine yardımcı olmuştur. Manyetik analiz, materyaller ve bobine göre boyutları hakkında daha iyi bir anlayış sağlar. Hesaplama analizi ve gerçek zamanlı sonuçlarla kanıtlanması, farklı boyutlu vanaların tasarlanması ve kapasitelerin daha da geliştirilmesi için büyük avantaj sağlar.
