Silindirik Tank İçerisinde Sıvı Çalkantısı Nedeniyle Oluşan Basınç Değişimlerinin İncelenmesi

Abstract

Ekonomik ve ticari açıdan değer taşıyan sıvılar (su, akaryakıt, kimyasal maddeler v.s.) çeşitli araçlarla taşınmakta ve belirli depolama alanlarında saklanmaktadır. Gerek taşımalar sırasında aracın hareketi gerekse de depolama tanklarına deprem esnasında gelebilecek sismik kuvvetler nedeniyle bu tanklarda sıvı çalkantısı meydana gelmektedir. Bu etki ile meydana gelen basınçlar sıvıyı barındıran tanklarda yerel hasarlar ve genel stabilite problemlerine neden olabilmektedir. Bu çalışmada, kısmi dolu bir silindirik tank içerisinde harmonik hareketten dolayı oluşan çalkantının neden olduğu basınç değişimleri deneysel yollarla elde edilmiştir. Bu amaçla bir deney düzeneği İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi Hidrolik Anabilim Dalı bünyesinde bulunan 110 numaralı odada kurulmuş ve çeşitli parametrelerin (dönme açısı, doluluk oranı, dönme frekansı ve perde konfigürasyonları) değişimi durumunda ortaya çıkan farklı basınç değerleri ölçülmüştür. Harmonik hareket bir doğru akım motoruyla elde edilmiş, basınç ve dalga yüksekliği zaman serileri piyozoelektrik sensörler ve direnç tipi seviye ölçerler kullanılarak kaydedilmiştir. Ölçümler sonunda elde edilen veriler çeşitli grafikler ile sunulmuştur. Ayrıca yine bu veriler yardımıyla boyutsuz basınç değerleri hesaplanmıştır. Böylece farklı parametreler arasında da ilişkiler ortaya konulmaya çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda çalkantıdan dolayı ortaya çıkan basınçları azaltabilmek amacıyla çeşitli gövde ve taban perdeleri önerilmiştir. Böylece sıvı maddelerin (su, akaryakıt, kimyasal maddeler gibi) taşınmasında veya depolanmasında kullanılan tanklarda meydana gelen basınçların öngörülmesine yardımcı olacak bulgular elde edilmiştir.

Liquids that have economic and commercial values (water, petroleum products, chemicals, etc.) are transported by various vehicles/vessels and kept in specific tanks. Sloshing occurs in these tanks due to motion of vehicles/vessels and also seismic forces that acts during earthquakes. Pressures as a consequence of these effects may cause local damages and general stability problems on partial filled tanks. In this study, pressure patterns in partial filled cylindrical tanks brought about by sloshing that is formed by harmonic motion are obtained experimentally. For this purpose, an experiment system was set up in Istanbul Technical University Hydraulics Laboratory Room 110 and pressures occurring for changing values of different parameters (rolling angle, filling depth, rolling frequency and baffle configurations) were measured. Harmonic motion was obtained by a DC motor, pressure and wave height time series were recorded via nine piezoelectric sensors and a resistant type level probe respectively. Data obtained from the experiments is presented by means of charts. Furthermore, dimensionless pressure values were calculated in order to evaluate the relation between various parameters. Different body and base baffles are recommended in accordance with the obtained results. Accordingly, results that would be beneficial for predicting the pressures on the structures used for transportation and storage of liquids (such as water, petroleum products, chemicals, etc.) are obtained.