Renk Seçimi
+ + + + + + + + + + + + + + X

Su Çarkları ve Su Değirmenleri

Konusu 'Fen ve Teknoloji' forumundadır ve Suskun tarafından 24 Ağustos 2011 başlatılmıştır.

        
  1. Suskun

    Suskun V.I.P Vip Üye

    Katılım:
    16 Mart 2009
    Mesajlar:
    23.360
    Beğenileri:
    135
    Ödül Puanları:
    5.480
    Yer:
    Türkiye
    [​IMG]


    [​IMG]

    [​IMG]

    Su Çarkı:

    Akmakta yada dökülmekte olan suyun doğrusal hareketini dönme hareketine dönüştürmekte kullanılan mekanik aygıta basitçe su çarkı denebilir Temel olarak bir tekerleğin çevresine yerleştirilmiş paletler-
    den oluşurHareket etmekte olan suyun paletlere uyguladığı kuvvetin çarkı döndürmesi ve bu dönme hareketinin de çarkın merkezindeki mil aracılığıyla makinelere iletilmesi ilkesine dayalı olarak çalışır İnsan yada hayvan gücünün yerini alan ilk mekanik enerji kaynağı olan su çarkı, suyun yükseğe çıka- rılması, tahılların öğütülmesi vb değişik amaçlarla kullanıldıGünümüzde bu geleneksel uygulamaların
    yanı sıra,düşük güçlü elektrik üreteçlerinin çalıştırılmasında,pis suların boşaltılmasında ve bazı sulama sistemlerinde kullanılır

    Ortaçağdan başlayarak değirmenlerde, genellikle dişli aktarma düzenekleriyle donatılmış su çarkların-
    dan yararlanılmıştırBaşlıca üç tip su değirmeni vardırBunlar en basiti ve belki de en eskisi olan düşey çarklı değirmende su doğrudan paletler üzerine etkirdiYatay çarklı değirmende doğrudan çarka bağlı bir düşey mil değirmen taşını hareket ettirirdiÜçüncü tip su değirmeninde ise, bir yatay mil düşey bir su çarkı tarafından çalıştırlırdıYapımı daha fazla bilgi gerektirmekle birlikte bu tip daha yaygın olarak kullanılırdı Ayrıca düşey su çarkları paletleri suya ilk değdiği noktaya göre üstten, alttan ve ortadan su alan çarklar olarak sınıflandırılabilir

    Basit düşey su çarkı için çok az yardımcı donanıma gereksinim vardı,ama bu çarktan elde edilen verim suyun akış özelliğine ve çarkın çapına bağlıydıGücün yönünün değişmesi söz konusu olmadığından, düşey su çarkları zincirli tahrik sistemleriyle çalışan kovaların yardımıyla suyun yükseğe taşınmasında kullanılırdı

    Yatay su çarkları da fazlaca bir donanım gerektirmiyorduDüşey milin üzerine değirmentaşı yerleştiri-
    lebildiğinden, bu çark tipi özellikle öğütme işlemlerine uygundu Ama değirmen yalnızca düzenli akış rejimine sahip akarsular üzerinde kurulabiliyordu

    Dişli donanımlı, düşey çarklı su değirmeni daha kullanışlı bir değirmen tipiydiBunların alttan su alan türlerinin yapımı çok daha kolaydı, çünkü çarkın dönmesi için çark paletlerinin akmakta olan suya dal-
    dırılması yetiyordu Değirmen yapımcısı, suyun akış hızı ile elde edilecek güç arasındaki uyumunu sağlaycak uygun dişli oranını seçebiliyor ve çark bir köprü kemerine ya da ırmağın ortasında demir-
    lenmiş bir mavnaya yerleştirilebiliyordu Dişli donanımlı ilk düşey çarklı su değirmenini Vitruvius’un yaptığı bilinmektedirBu değirmen, insan gücünden başka bir güçle harekete geçirilen ilk dişli uygula-
    ması olarak da kabul edilmektedirAlttan su alan bir çarkla donatılmış olan bu değirmen, ortadan yada üstten su alan çarklı değirmenlerin aksine, düşmekte olan suyun ağırlığından yararlanamıyordu

    Ortadan ya da üstten su alan çarklı ve dişli donanımlı değirmenlerde daha fazla yardımcı donanıma gerek vardırAma her türlü su gücünün kullanılmasına olanak sağladığından bu değirmen de yaygın olarak kullanılmıştır Bu değirmenlerin yapımı sırasında karşılaşılan en büyük zorluk, değirmenin, suyun çarkın istenen yerine düşmesini sağlayacak biçimde konumlandırılmasıydıBazı uygulamalarda bunu sağlamak için uzun bir değirmen deresinin ya da küçük bir setin inşa edilmesi gerekiyordu

    Vitruvius’tan 12yy kadarki dönemde dişli donanımlı su değirmenlerinin gelişimine ilişkin çok az bilgi vardır Bu dönemde yapılmış en önemli değirmenlerden biri, Barbegal’da (Arles yakınları, Fransa) bulunan un değirmeniydi Ahşap dişlilerle ve her biri 2 m çapında 16 adet üstten su alan çarkla donatılmış bu değirmenin yaklaşık 80bin kişi için buğday öğüttüğü sanılmaktadır

    Dişli donanımlı su değirmenleri Roma İmparatorluğu’nda da kullanılmıştı, ama bunların sanayi alanındaki asıl etkisi ortaçağda Batı Avrupa ülkelerinde görüldü 13yy’dan sonra, üstten su alan çarklar alttan su alan çarklardan daha yaygın olarak kullanılmaya başladı






    [​IMG]


    Su değirmenlerinin tarihçesi
    15-16-17yüzyıllarda Avrupadaki Değirmenler​


    Su değirmenlerinin en eskilerinden biri Norse su değirmenidir Bu değirmen yatay tahta bir çarkı olan ve çarkın üstünde su akıntısı ile döndürülen keğçelere sahiptiYaklaşık yarım beygir ücü üretebiliyordu
    Roamlı mühendisler,düşey tahta çarka sahip Vitruvian değirmenini geliştirmişlerdi Bu düşey çarkın yatay bir mili vardıBatı Avrupada,18yy’da buhar makinesi bulunana kadar su ve rüzgar değirmeni hareket enerjisinin ana kaynağını oluşturuyordu Elle veya hayvan gücüyle çalıştırılamayan makineler su ve rüzgar gücü ile kullanılıyordu

    Vitruvian değirmeni iki şekildeydiBirincisi, alttan su alan (undershot) tipte bir çarka sahiptiBu çark nehre daldırılmış olup altından akan suyun hızından yararlanıyorduSuyun çarktaki pedallara veya kanatlara çarpması sonucu dönüyordu İkincisi, üstten su alan (overshot) tipte bir çarka sahiptiÇark suyu üstten alıyordu ve üstten akan suyun ağırlığını kullanarak çalışıyorduBu iki tip değirmen mısır öğütülmesinde devrim yapmış ve diğer makinaların kullanımında işe yarayabileceğinin anlaşılması ile teknolojide yeni bir temel atılmıştır Bu gelişme özellikle 4yy’dan sonra yer edinmiştirBu dönemde Roma İmparatorluğu Hristiyanlığı resmi din olarak kabul etmiştir ve mısır öğütme işi için kullanılan insan gücü eski değerini kaybetmiştir

    Roma İmparatorluğunun bölünmesi ile teknolojik gelişmeler yavaşlamasına rağmen, 11,12 ve özellikle 15yy’da su değirmenlerinin sayısı çoğalmıştırBu dönemde su değirmenleri çeşitli endüstriyel amaçlar için kullanılmıştır Örneğin mermer kesimi ve cilalanması,pudra öğütme, kereste kesme,deri tabaklama, yağ tohumu ezme , demir ve kağıt yapımı , ve sulamada kullanılmıştır

    İngilterede ilk su değirmeni kayıtlara göre MS762de Kent’de bulunmuşturAma en önemli tarihi belge1080’de başlayıp 1086’da tamamlanan Domesday incelemeleridir1086’da IWilliam tarafından çıkarılmış olan tapu siciline Domesday Book denirBu kayıtlarda 5000 mısır değirmeni,Trent ve Svern nehirlerinin daha çok güney ve doğu bölümlerinde gözükmektedirDeğirmenler iki tipteydiNorse ve Roma tipi ve çoğunluğu ülkenin doğu bölgelerindeydi Burdan su gücünün Avrupa kıtasından ilk önce Kent sonra Doğu Anglia, Lincolnshire,Midlands ve güneye yayılmış olduğu düşünülmektedir

    16Yüzyıl

    16yy’da su çarkı Avrupada hareket enerjisinin en önemli kaynağı olmuşturBunlar madencilik ve metalurjide, aynı zamanda dövme ve dökme demir üretiminde çok büyük temel olmuşturAyrıca maden cevherini çekme,dövme,ezme ve zımbalama, silah fıçılarını delme, ve tel çekme su çarklarının yardımıyla ilerledi


    İngiltere’de, çoğu köy ve kasabada, çoğunlukla doğal olarak suyun bulunduğu alanlarda, bir veya daha fazla mısır değirmeni değirmenciler tarafından sahibi olan Lordlardan kiralanıyorduDeğirmenler de çoğunlukla endüstriyel işlerde,demir ve tekstil üretiminde kullanılıyorduÇarkların endüstride kullanılması mekanik güç iletiminde yeni yöntemler geliştirmiştirÖzellikle makinaların kullanımında hız ve verim artırmada basit vitesler bulmuşlardır

    Feodal dönemde kiralık su çarkları derebeyleri için çok önemli bir kazanç olmuştuFeodal kanunlar çerçevesinde kiralar bazen nakit bazen de elde edilen ürünün bir kısmı şeklinde alınabiliyordu Derebeyleri kendi bölgelerinde mısır tarlalarına sahip olup buraları işletebiliyor ve elde edilen gelirle yeni değirmenler yaptırıyordu

    Undershot Wheels(Alttan su alan çarklar)

    Bu tip çarkın en ilkel şekli, dikey bir çarkın toprak sulama için kullanılması şeklinde Uzak Doğuda yararlanılmıştırBu sistemde suyun içine yerleştirilmiş çark döndüğünde bamboodan tüpleri dolduruyordu veya çarkın kenarına bağlanmış çanaklara doldurulan suyun bir kanala boşaltımı ile çalışıyordu

    Büyük bir gelişme Avrupada yaşandı Burdaki sistemde akarsuyu bir çeşit bariyerle kesip aktığı mesafeyi daraltarak suyun akış hızını artırıyordu

    Bunlar kolayca yapılan ve kullanılabilen basit çarklardı Çok az mekanik güç üretebiliyorlardı Bu güçle mısır değirmenleri ve demirhaneler için yeterli işler yapılamıyorduGenelde tarım nüfusunun kendileri için ekmek, yün giysi ve demir gibi ihtiyaçlarını karşılamaya yetiyordu

    İlerleyen yıllarda undershot çarklarda çalışmalar yapılmıştırBu tip çarklar yerlerini suyu yandan alan çarklara bırakmışlardır John Rennie(1761-1821) ve Sir Marc Brunel(1769-1849) daha büyük çarka ve demir mile sahip değirmenler geliştirmişlerdir JVPoncelet(1788-1867) geliştirdiği undershot çark bir çeşit su turbini gibi çalışıyordu

    John Smeaton(1724-92) yaptığı çalışmalarda undershot tipi çarklarda çeşitli değişiklikler sonucu daha iyi verim elde ettiUndershot çarkın verimi %22 olmasına karşın overshot verimi %63 olduğunu hesapladı Undershot çarkın pedallarına çarpan suyun hızının kesilmesinin çok büyük güç kaybına neden olduğunu, aslında overshot çarkta bölmelerin tamamen suyla dolmasının ardından yerçekimi etkisiyle elde edilecek gücün itme gücünden daha fazla olduğu sonucuna vardıDemirden çarkı ilk kullanan mühendistiLow Breast ve High Breast olarak yandan su alan farklı iki çarkı da denemişti


    Breast-Wheels (Yandan su alan çarklar)

    Su çarka hemen hemen eksen düzeyinden girer Eksen düzeyi suyun kepçeler yoluyla uyguladığı kuvvetin en büyük olduğu yerdirGöğüslük denen bir bölümle, kepçeler çıkış kanalına gelinceye kadar suyun dökülmesini önler

    Smeaton yaptığı çalışmalarda yandan su alan çarkların yararlarını farketmişti Ona göre breast çarkların etkisi şu ikisinin bileşimi olabilirdi:
    Depolanmış veya akışı engellenmiş suyun undershot çarkta pedallara çarpmasındaki verim
    Overshot çarktaki suyun yüzeyinin son düştüğü noktayla arasındaki mesafeden elde edilecek verim
    Fakat gerçekte toplam güç onun tahmin ettiğinden daha küçüktü


    Overshot Wheels(Üstten su alan çarklar)

    Çarkın suyu tepesinden alması ve dönmesi temeline dayanan bir çark tipidirAkan su kepçelere dolar ve oluşan ağırlık farkından dolayı çark dönerEn alt noktada içindeki suyu boşaltırBöylece dönme hareketi ile mekanik güç elde edilirOvershot çarkın dönüş yönü undershot çarka göre terstir
    Üstten su alan çarklar oldukça yavaş döner bu nedenle makineye aktardığı hızı yükseltmek için dişli çarklar kullanılır


    Hidroelektrik Enerji

    Kuramsal olarak 102 m’den düşen 1 kg ağırlığında su saniyede 1kW elektrik enerjisi üretir Uygulamada bu verim daha düşüktür(Boru ve makinedeki sürtünmeleri yenmek için harcanır)
    Hidroelektrik enerji santralleri içme,kullanma yada sanayi suyu sağlama amacıyla ırmakların önü kesilerek oluşturulan baraj göllerinde kurulur
     
Benzer Konular:
Yüklüyor...

Sayfayı Paylaş