A study on hydrodynamics and heat transfer in a bubble column reactor
Kabarcıklı kolon reaktöründe hidrodinamik ve ısı transferi çalışmaları
- Tez No: 139411
- Danışmanlar: PROF. KUTLU ÜLGEN, PROF. FAHİR BORAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 202
Özet
ÖZET KABARCIKLI KOLON REAKTÖRÜNDE HİDRODİNAMİK VE ISI TRANSFERİ ÇALIŞMALARI Hidrodinamik incelemeler ve ısı transfer ölçümleri amacıyla bir kabarcıklı kolon reaktör sisteminin kurulması ve gerekli ölçüm aletlerinin sisteme yerleştirilmesi gerçekleştirildi. Deneysel çalışmalar, iki fazlı hava-su sistemi ile başlatıldı ve çeşitli katı fazların eklenmesi ile birlikte üç fazlı sistemlere ilerletildi. Katı dolgu maddeleri olarak, yüzde 10 hacim konsantrasyonunda cam boncuk; yüzde 0.1 ve 0.4 ağırlık konsantrasyonunda maya hücreleri ve bakteri hücreleri kullanıldı. İncelen iki önemli hidrodinamik parametre: gaz tutma ve gaz kabarcık özellikleri olmakla beraber gaz kabarcık özellikleri; kabarcık yoğunluğu ve yükselme hızları olarak adlandırılabilir. Gaz kabarcık özellikleri, oldukça sık kullanılan“Dinamik Gaz Kurtulma”metodu ile analiz edildi. Kolonun çalışması sırasında gözlemlenen olası akış rejimleri ve bu rejimler arası geçiş özellikleri, yayımlanmış çalışmalarda yer alan metodlar kullanılarak incelendi. Gaz tutma ve gaz kabarcık özelliklerinin, yüzeysel gaz hızı, ortam özellikleri ve kolon içi sıcaklık değişimleri açısından incelenmesi yapıldı. Kolonun eksenel ve radyal ısı transfer katsayısı profilinin çıkarılması amacıyla, bu çalışmada tasarımı yapılan hızlı tepkili ısı akımı ölçme çubuğu kullanılmak suretiyle kolonun değişik eksenel ve radyal bölgelerinde ısı transfer ölçümleri gerçekleştirildi. Yüzeysel gaz hızının, ısı transfer çubuğunun kolon içindeki eksenel ve radyal yerinin, ortam özelliklerinin ve kolon içi sıcaklığının ısı transfer katsayısına etkileri incelendi. Bütün hidrodinamik ve ısı transfer deney sonuçlan yayımlanmış bağıntılar ve deneysel çalışmalarla karşılaştırıldı ve yeterli uyum elde edildi. Deneysel verilere dayanarak, hava-su sistemi içeren kabarcıklı kolonlarda ısı transfer katsayısının hesaplanması için deneyimsel bir model denklemi geliştirildi. Model için en iyi uyum parametrelerinin belirlenmesinde MATHEMATICA paket programı kullanıldı. Geliştirilen modelin deneysel verileri yüzde beş güvenilirlik aralığı içinde belirlediği gösterildi.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT A STUDY ON HYDRODYNAMICS AND HEAT TRANSFER IN A BUBBLE COLUMN REACTOR A bubble column reactor was designed and the accessory equipments were fixed in order to carry out hydrodynamics and heat transfer measurements. The experiments were initiated with two-phase air-water system and extended to three-phase systems by the addition of various solid phases. The solid packings utilized were: Glass beads of 10 per cent by volume concentration, yeast cells (Saccharomyces cerevisiae) and bacteria cells (Escherichia coli) at concentrations 0.1 and 0.4 per cent by weight for both. The two important hydrodynamic parameters investigated were the gas holdup and bubble properties, namely the bubble population and their rise velocities. The bubble characteristics were analyzed by the widely utilized dynamic gas disengagement technique. The possible flow regimes encountered in the column during operation and regime transition properties were also analyzed by using the methods proposed in literature. The variations of gas holdup and bubble characteristics with: superficial gas velocity, the slurry phase properties and bed temperature changes are investigated. Heat transfer measurements were carried out at various axial and radial locations in the column, by the help of the fast response heat transfer probe designed in this study, so as to study the axial and radial average heat transfer coefficient profiles. The effects of superficial gas velocity, axial-radial location of the probe in the column, the slurry phase properties and the bed temperature on heat transfer were investigated. Both the results of the hydrodynamics and heat transfer measurements were compared with literature correlations and previously published experimental studies and the agreement was found to be satisfactory. An empirical equation was developed for predicting the heat transfer coefficient in bubble columns composed of air-water system, based on the experimental results. MATHEMATICA was used as the package program for estimation of the best fit parameters of the model. The model prediction of the experimental data was obtained to be within five per cent confidence interval.
Benzer Tezler
- Implementation of metal-based microchannel heat exchangers in a microrefrigeration cycle, and numerical and experimental investigation of surface roughness effects on flow boiling
Metal tabanlı mikrokanallı ısı değiştiricilerin bir mikro soğutma çevrimine uygulanması; yüzey pürüzlüğünün buharlaşmaya etkisinin sayısal ve deneysel incelemesi
RAHIM JAFARI KHOUSHEH MEHR
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT
YRD. DOÇ. DR. HAKKI ÖZGÜR ÜNVER
- Mini kanal Fischer tropsch reaktörünün hidrodinamiği
Hydrodynamics of the minichannel Fischer tropsch reactor
SELAY UZUNLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTUĞRUL ERKOÇ
- Akışkan yatak enerji depolama sistemi hesaplamalı akışkanlar dinamiği modellemesi
Fluidized bed energy storage system computational fluid dynamics modeling
MUHAMMED BAHADDİN KOCATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Sıkıştırılmış sıvı kaynaması
Subcooled boiling
ZEHİR FATİH ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞARMAN GENÇAY
- Numerical and experimental studies on multi-phase flows in microchannels
Mikrokanallardaki çok fazlı akış üzerine sayısal ve deneysel çalışmalar
ABDOLALİ KHALİLİ SADAGHİANİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KOŞAR