ZnO Katkılı Greslerin Sıcaklık ve Soğurma Özelliklerinin Araştırılması


Gökdemir G., Döner N., Sert Z., Şen F.

Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, cilt.37, sa.2, ss.240-248, 2021 (Hakemli Dergi)

Özet

Dış ortamlarda çalışan büyük iş makinalarının hareketli aksamlarını yağlamakta kullanılan greslerin iki tipi seçilerek, ısıl özellikleri hem deneysel hem sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Gerçek çalışma şartlarını simule eden bir test düzeneği hazırlanmıştır. Katkısız ve mikroparçacık katkılı greslerin sıcaklık ve moment değişimleri bu test düzeneğinde analiz edilmiştir. Katkı maddesi olarak yüksek enerjili elektromanyetik ışınım özelliğine sahip, yarı iletken bir malzeme olan ZnO (çinko oksit) ağırlıkça farklı oranlarda greslere karıştırılarak test edilmiştir. Işınım özellikleri görünür dalga boyunda ve 2.5‒20 μm’lik kızılötesi dalga boyu aralıklarında incelenmiştir. Ayrıca deneysel sonuçlar, Ayrık Dipol Yaklaşımı (DDA) yöntemiyle soğurma verimlilik faktörleri bakımından değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar moment, sıcaklık ve soğurma değerleri şeklinde sunulmuştur. Sıcaklık ve moment değişimleri, metalik mikroparçacıkların ağırlıkça katkı oranlarına ve greslerin tipine göre değişiklik göstermiştir. Kauçukla kalınlaştırılmış gres, lityumla kalınlaştırılmış grese göre daha yüksek momentlere ulaşmaktadır. Katkılı greslerin soğurma değerleri, kızılötesi dalga boyundaki katkısız greslere göre daha küçüktür. Bu nedenle, katkılı greslerin büyük iş makinalarının hareketli aksamlarında oluşan ısıyı hızlı bertaraf edebilecekleri öngörülmektedir.

Two types of greases, namely, lithium- and caoutchouc-thickened greases, used to lubricate the moving parts of huge heavy machines operating in outdoor environments are selected and their thermal properties are investigated using both experimental and numerical methods. A test setup for simulating the actual operating conditions is prepared. The temperature and torque variations of greases without additives and with microparticle additives are analyzed in the test setup. ZnO (zinc oxide), a semiconductor material that relies on high energy electromagnetic radiation as an additive, is tested by mixing it into greases in weight fractions. The radiative properties are analyzed in the visible and the infrared wavelength ranges of 2.5‒20 μm. Furthermore, the experimental results are validated by the discrete dipole approximation (DDA) method by evaluating the absorption efficiency factors. The obtained results are presented with the changes in momentum, temperature and absorption values. The temperature and torque distributions vary according to the weight fractions of the metallic microparticles and the type of greases. The caoutchouc-thickened grease reaches higher torques than the lithium-thickened grease. The absorption values of the greases with additives are smaller than the greases without additives in the near-infrared wavelength. Therefore, it is seen that greases with additives can quickly eliminate the heat generated in the moving parts of heavy machines.