Geri Dön

Mikrodalga enerjisi ile kurutma

Drying with microwave energy

  1. Tez No: 126754
  2. Yazar: MELİH KAĞAN ÇALIŞKAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TANER DERBENTLİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2002
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 90

Özet

ÖZET Çalışmanın amacı çeşitli maddelerin mikrodalga enerjisi ile kurumalarının deneysel ve teorik olarak incelenmesidir. Kurutma, nemin maddeden uzaklaştırılması işleminin genel adıdır. Bu işlem, maddeye ısı verilmesi ile maddedeki suyun buharlaştırılması ile gerçekleştirilir. Bu nedenle kurutma, ısı ve kütle transferini beraberce içerir. Kurutma kimya, tarım, biyoteknoloji, gıda, polimer, seramik, eczacılık, kağıt hamuru ve kağıt, mineral ve kereste işleme endüstrilerinde kullanılan temel işlemlerden biridir. Kurutmaya çeşitli nedenlerle ihtiyaç duyulabilir, bunlar hazırlama ve depolama kolaylığı, nakliye ücretlerinin azaltılması, belirlenmiş olan ürün kalitesine ulaşım gibi nedenlerdir. Günümüzde en çok kullanılan yöntem, taşımınla kurutmadır. Bu yöntemde maddede bulunan nem bağıl olarak daha az nem içeren havanın madde üzerinden geçirilmesiyle uzaklaştırılır. Kurutma işlemi başlangıçta gıda saklanması alanında uygulanmaya başlanmış ve bunun için kullanılan en yaygın yöntem güneşte kurutma olmuştur. Teknolojinin gelişmesi ile gıda ürünlerinin yanı sıra toprak, seramik, tahta, kağıt, tekstil, kömür ve benzeri sanayi ürünlerine de kurutma işlemi uygulanmaya başlanmıştır. Kuruma hızını etkileyen faktörler, iç ve dış faktörler olmak üzere iki başlık altında incelenebilir. Dış faktörler maddeden bağımsız, hava hızı, havanın bağıl nemi, maddenin yüzey alanı gibi faktörlerdir. İç faktörler ise geçirgenlik, gözeneklilik, çözünürlük, ısıl iletkenlik gibi faktörler olup, maddenin iç yapısından kaynaklanırlar. Mikrodalgalar dalgaboyu 1-100 mm arasında değişen elektromanyetik dalgalardır. Elektromanyetik dalgalar, manyetik alanın değiştirilmesi ile oluşturulabilirler. Görünür ışık elektromanyetik dalgalara örnek olarak verilebilir. Elektromanyetik dalgalar yansıtılabilirler, odaklanabilirler ve kırılabilirler. Mikrodalgalar, suyu ısıtma etkisi keşfedildiğinden beri birçok ısıtma ve kurutma uygulamalarında araştırma konusu olmuşlardır. Bu etki, mikrodalga ile kurutmanın diğer kurutma yöntemlerine göre daha avantajlı olduğunu göstermiştir, çünkü enerji doğrudan asıl hedeflenen maddeye verilmektedir. Mikrodalga enerjisinin maddeye uygulanması için, mikrodalga fırınlar kullanılmaktadır. Yöntemin diğer bir üstünlüğü, mikrodalga enerjisinin az bir kayıp ile maddeye verilebilmesidir. Günümüzde mikrodalga enerjisi, seramik üretimi, kaynak, kauçuk sertleştirilmesi, polimerlerin ısıtılması, zararlı atıkların vitrifikasyonu gibi işlemlerde uygulanmaktadır. Ek olarak tıpta tümörlerin tedavisinde de kullanılmaktadır. ıxBu çalışmanın birinci bölümünde kurutmanın tanımı yapılmış ve tarihçesi üzerinde durulmuştur. Daha önce yapılan çalışmalar kısaca özetlenmiştir. Varılan sonuçların kısa bir özeti yapılmıştır. İkinci bölümde kurutmanın fiziği incelenmiş ve kurutmanın aşamaları açıklanmıştır. Kurutmada kullanılan termodinamik bağıntılar üzerinde durulmuş, kurutma parametrelerine ilişkin tablo ve diyagramlar bu bölümde yer almıştır. Ek olarak kurutma çeşitlerinden bahsedilmiş ve çeşitli kurutucular hakkında bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde mikrodalga kurutmanın temeli olan elektromanyetik dalgalar tanıtılmış, nüfuz derinliği, ısıya dönüşen enerji gibi elektromanyetik dalgalar ile ilgili tanımlar yapılmış ve formülleri üzerinde durulmuştur. Buna ek olarak çeşitli maddelerin elektriksel özellikleri tablo halinde verilmiştir. Dördüncü bölümde deney tesisatı tanıtılmış, kullanılan cihazların özellikleri belirtilmiştir. Deneylerin yapılışı açıklanmış, yapılan ölçümler grafikler halinde sunulmuştur. Sonuçların kısaca değerlendirilmesi yapılmıştır. Beşinci bölümde mikrodalga ısıtma ve kurutma için kullanılan sayısal model açıklanmıştır. Yazılan programın açıklanması da bu bölümde yapılmış, akış şeması da bu bölümde verilmiştir. Altıncı bölümde, deneylerin ve sayısal model sonuçlarının karşılaştırılması yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre, kuruma işlemi iki kısma ayrılabilir. Birinci bölümde buharlaşmanın olmadığı ve mikrodalga enerjisinin sadece maddenin sıcaklığının yükselmesine harcandığı kabul edilmiştir. Sıcaklık suyun kaynama noktasına çıktığında ise, kuruma sabit sıcaklıkta gerçekleşmektedir.

Özet (Çeviri)

DRYING WITH MICROWAVE ENERGY SUMMARY The purpose of this research is to study the drying of various materials with microwave-energy both experimentally and theoretically. Literally, drying means the removal of the moisture of a material. This can be done with applying heat to the material and evaporating the water inside. Therefore, drying includes both heat and mass-transfer. Drying is a fundamental operation used in chemistry, agriculture, biotechnology, nourishment, polymers, ceramics, pharmacy, paper, timber, and mineral industries. There are about hundred types of widely used drying methods; however, more than four-hundred methods in the literature have been reported. There can be various reasons to use drying. Preparation and easiness in storing, reducing cost in transportation, and optimizing the product quality can be given as good examples. The most used drying method today is drying by convection. The working principle of this method is based on convectionally removing the moisture in the material by passing an air stream, which has relatively less moisture than the material itself. The very fist application of drying process has been used in long-term food storage by simply letting the product dry under the sunshine. The development in industry allowed us to use drying for other type of products such as soil, ceramics, timber, paper, textile, coal and similar industries. The factors that affect the drying process can be examined under two different topics as the external and the internal ones. The external factors are caused by the variations between the material and the outer space such as the velocity of the airflow, the relative humidity, the surface area of the material. The internal factors are more related to the inner structure like permeability, porosity, conductivity, and solubility of the material. Microwaves are electro-magnetic waves whose wavelength varies between one and hundred millimeters. The electro-magnetic waves can be created by a continuously changing magnetic field. Visible light is an example of electromagnetic waves. Electromagnetic waves can be reflected, focused and refracted. It was found that microwaves can warm up water. After this finding, there was a amount of research on the heating and drying effect of microwaves. This heating effect is caused by the energy absorption of water. This is a very important advantage of microwaves to other drying methods, because by this method the energy is applied to the material directly. To apply the microwave-energy to the material, microwave ovens are used. Another advantage of this method is that a great percentage of the microwave energy can be applied to the material with just a little energy-loss in the process. XIToday, microwaves are being widely used in industries such as ceramic production, melting, welding and in processes such as rubber hardening, heating processes of polymers, glass vitrification of hazardous materials. Moreover, these waves are also being used in medicine to cure tumors. In the first chapter of this thesis, the definition, and the short history of drying have been reviewed. Some previous researches about the subject and a short summary of findings have also been mentioned in this chapter. In the second chapter, the physics behind drying and steps of drying have been explained. The connections and the variable tables and diagrams, which have been used during the drying process, have been mentioned in this chapter. Drying methods, dryers have also been covered in the second chapter. The third chapter covers the definition of electromagnetic waves and the fundamental mechanism of these waves, which is ionic polarization and dipole rotation. The warming effect and the factors have been reviewed in this chapter. Additionally, the magnetic fields, the energy - heat conversions, some formulas, the definition of microwave ovens, magnetron, wave guide, mixer and power unit have been explained in the third chapter. The experiments in this thesis are discussed in the fourth chapter. In these experiments, the vaporizing of the water with microwave energy and the drying of materials such as sugar, water, sand, salt, and coal are analyzed. The experiments, the features of the devices used in the experiments, the measurements have been explained and presented in the fourth chapter. A short evaluation of findings is also mentioned in this chapter. The fifth chapter covers the numeric model, which is used for heating and drying. This model is one dimensional. The model is solved by a computer program and the flow diagram was given also in this chapter. In the sixth chapter, the results of experiments and numeric model have been compared. According to the experiments the drying treatment was divided into two sub section in the numeric model. During the first section, it is assumed that there is no vaporization exist and the microwave energy rises only of the temperature of the material'. After the temperature reaches the boiling point of water, drying begins with no change in temperature. xn

Benzer Tezler

  1. Tez No

    58310

    Şekerin mikrodalga enerjisi ile kurutulması

    Drying with the microwave energy of the sugar

    ALPASLAN KARAGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ALPBAZ

  2. Tez No

    202547

    Alternative drying methods for the production of Na2CO3 and NaHCO3 with microwave energy in the soda industry

    Soda endüstrisindeki Na2CO3 ve NaHCO3 üretiminde mikrodalga enerjisi ile alternatif kurutma metodları

    BARIŞ ÖZALP

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    Maden Mühendisliği ve MadencilikDokuz Eylül Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH SEYRANKAYA

  3. Tez No

    558221

    Investigation of the effects of different drying methods on coal grindability and desulfurization

    Farklı kurutma metotlarının kömür öğütülebilirliği üzerine etkileri ve kükürt gideriminin araştırılması

    BURÇİN KAYMAKOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Mühendislik BilimleriAdana Bilim ve Teknoloji Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OSMAN SİVRİKAYA

  4. Tez No

    139878

    Mikrodalga tekniği ile gazbetonun kurutulması

    Drying prous stone by microwave

    MUSTAFA ZEYBEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ Üniversitesi

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ OKTAY

  5. Tez No

    200488

    Ozonlu suyla yıkanan kırmızı biberin mikrodalga enerjisi ile kurutulması

    Drying by microwave energy of washed red pepper by ozonated water

    TUNAHAN ERDEM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    ZiraatÇukurova Üniversitesi

    Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. SERDAR ÖZTEKİN

Geri Dön