Geri Dön

Mikro enjeksiyonla şekillendirmede zorlanmış taşınım esaslı soğutma sisteminin performans analizi ve optimizasyonu

Performance analysis and optimization of a forced convection-based cooling system in micro-injection molding

PDF İndir

  1. Tez No: 1019234
  2. Yazar: MUHAMMET EMİRHAN GELİŞLİ
  3. Danışmanlar: DOÇ. BİLAL SUNGUR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Samsun Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışmasında, mikro enjeksiyon kalıplama süreçlerinde kritik bir öneme sahip olan termal yönetimin, enerji-etkin ve sürdürülebilir bir mühendislik çözümüyle optimize edilmesi hedeflenmiştir. Kalıptan çıkarma deformasyonları ve makine besleme boğazında hammadde köprüleme sorunlarını aşmak amacıyla, zorlanmış taşınım esaslı özgün bir soğutma sistemi geliştirilmiştir. Sistemin termal performansı, Teğet Mühendislik bünyesinde tasarlanan prototip mikro enjeksiyon makinesi üzerinde Arduino Mega tabanlı veri toplama modülüyle test edilmiştir. 220 °C işlem sıcaklığında; su debisi, fan sayısı ve fan devri parametrelerinin değiştirildiği 31 farklı çalışma senaryosu uygulanarak sistemin termal karakterizasyonu çıkarılmıştır. Termodinamik analizler, sadece elektrik tüketimine odaklanan klasik Enerji Verimliliği Oranı (EER) hesaplamalarının proses güvenliğini ihlal eden yanıltıcı sonuçlar ürettiğini göstermiştir. Bu problemi çözmek için, prosesin mutlak termal kısıtlarını (kalıp ve makine için 30 °C) temel alan özgün bir Efektif Enerji Verimliliği (eEER) modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen eEER modeli sonuçlarına göre; şebekeden sadece 34,8 W elektriksel güç çekerek termal kararlılığı sağlayan Deney 7 (1 fan, 1334 rpm, 3 L/dk) ekonomik optimal olarak belirlenmiştir. Çevrim süresini minimize etme hedefinde ise, 44,4 W tüketimle saniyede ortalama 582,90 W ısı transferi ile kalıp sıcaklığını tüm deneylerin en düşük sıcaklığı olan 30,75 °C'ye indiren Deney 25 (3 fan,1334 rpm, 3 L/dk) performans optimal olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak, kalıp sıcaklığının 30 °C-35 °C bandında tutulduğu TPE enjeksiyon proseslerinde, yüksek maliyetli ve çok enerji harcayan chiller üniteleri yerine, optimize edilmiş radyatör-fan konfigürasyonunun son derece verimli ve sürdürülebilir bir alternatif olduğu gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

This thesis aims to optimize thermal management, which plays a critical role in micro injection molding processes, through an energy-efficient and sustainable engineering solution. To overcome demolding deformations and raw material bridging problems at the machine feed throat, a novel cooling system based on forced convection was developed. The thermal performance of the system was tested on a prototype micro injection machine, designed by Teğet Mühendislik, utilizing an Arduino Mega-based data acquisition module. The thermal characterization of the system was established by applying 31 distinct operational scenarios at a processing temperature of 220 °C, varying parameters such as water flow rate, number of fans, and fan speed. Thermodynamic analyses demonstrated that conventional Energy Efficiency Ratio (EER) calculations, which focus solely on electricity consumption, yield misleading results that compromise process safety. To address this issue, a novel Effective Energy Efficiency (eEER) model was developed, based on the absolute thermal constraints of the process (30 °C for both the mold and the machine). According to the results of the proposed eEER model, Experiment 7 (1 fan, 1334 rpm, 3 L/min), which achieves thermal stability by drawing only 34.8 W of electrical power from the grid, was identified as the economic optimum. Conversely, for the objective of minimizing cycle time, Experiment 25 (3 fans, 1334 rpm, 3 L/min) was determined as the performance optimum. This configuration reduced the mold temperature to 30.75 °C—the lowest recorded across all experiments—by achieving an average heat transfer rate of 582.90 W with a power consumption of 44.4 W. Consequently, it has been demonstrated that for TPE injection processes where the mold temperature must be maintained within the 30 °C-35 °C range, an optimized radiator-fan configuration serves as a highly efficient and sustainable alternative to chiller units, which can otherwise incur substantial operational costs and energy waste.

Geri Dön