Plastik boru imalatında boru kalibresinde termoelektrik soğutma uygulaması ve kontrolü

Abstract

Plastiklerin işlenmesinde en yaygın metotlardan biri ekstrüzyon işlemidir. Plastik boru üretimi ekstrüzyon işlemlerinden biridir ve günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yöntem üretim bakımından birçok avantaj sunmaktadır. Termoelektrik soğutma yeni bir kontrol edilebilir ısı transferi yöntemi sunmakla birlikte, şu ana kadar deneysel tabanda çalışmalar yürütülmektedir. Küçük çaplı işlemler haricinde endüstriyel olarak kullanılmamaktadır. Çalışmada, plastikler, ekstrüzyon yöntemleri, ekstrüzyon donanımları temel bilgi niteliğinde olup, ağırlıkla plastik boru kalibreleri, kalibre soğutma-kontrol sistemleri ve termoelektrik soğutma ve kalibreye uygulanması üzerinde durulmuştur. İlk bölüm ve müteakip 2 bölümde ekstrüzyon işleminde kullanılan malzemeler hakkında temel bilgiler, ekstrüzyon işlemi ve donanımları ele alınmıştır. Dördüncü ve beşinci bölümde, plastik maddenin ekstrüderden kalibreye kadar olan süreci, kalibredeki ısı transferi hesaplamaları tüm sistemin kontrol edilmesine yönelik incelemeler yapılmıştır. Diğer bölümlerde ise termoelektrik soğutma ilkeleri irdelenmiş, hesaplamalar yapılmış ve termoelektrik soğutma sistemi ile soğutulan, kontrol edilen bir kalibre tasarlanmıştır. Ekstrüderden 200-220 °C olarak çıkan polietilen borunun, son formunu alacağı kalibrede yeterince soğutulabilmesi gerekmektedir. Ancak mevcut sistemlerde bu soğutma yetersiz kalmaktadır. Kalibrede ısı iletimle transfer olduğundan, kontrol edilebilen bir termoelektrik modül, geçmekte olan borunun hızıyla bağıntılı olarak boruyu daha kısa mesafede soğutmaktadır. Yapılan ısı transferi ve termoelektrik hesaplamalar sonucu, termoelektrik modülle soğutulan kalibrenin daha az güçle daha kısa mesafede istenilen soğutmayı sağlayacağı belirlenmiştir. Çalışmanın son bölümünde, yapılan hesaplamalar doğrultusunda yeni bir kalibre tasarımı yapılmış ve imal edilmiştir. Yeni kalibre termoelektrik modüller ile soğutulmuş ve kontrolü sağlanmıştır. Sonuç olarak uygulamalarda, yeni kalibre-soğutma ve kontrol sistemlerinin sorunsuz olarak çalıştığı görülmüş ve istenilen performans değerleri elde edilmiştir.