Development of a computer program related to the methods of kınetıc analysıs of thermogravımetrıc data and its applıcatıon to the kınetıcs of thermal decomposıton and degradation of polymers
Termogravimetrik verilerin kinetik analiz metodlarına ilişkin bilgisayar programı geliştirilmesi ve polimerlerin degradasyon ve ısısal bozunma kinetiğine uygulanması
- Tez No: 196936
- Danışmanlar: PROF.DR. MEHMET YÜREKLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Algoritma, ısısal bozunma, kinetik parametre, termogravimetri, PHP programlama dili, Algorithm, thermal decomposition, kinetic parameter, thermogravimetry, PHP-programming language
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 209
Özet
VÖZETTERMOGRAVİMETRİK VERİLERİN KİNETİK ANALİZYÖNTEMLERİNE İLİŞKİN BİLGİSAYAR PROGRAMIGELİŞTİRİLMESİ VE POLİMERLERİN ISISALDEGRADASYON VE BOZUNMA KİNETİĞİNEUYGULANMASIFatih DOĞANDoktora Tezi, Kimya Anabilim DalıDanışman: Prof. Dr. Mehmet YÜREKLİEkim 2006, 209 sayfaBu çalışmada, literatürde Flynn ve Wall tarafından integral,diferansiyel ve fark diferansiyel yöntemler olarak sınıflandırılandeğişik matematiksel kinetik modellemelere ilişkin algoritmikprogramın oluşturulması ve bu algoritmik programınuygulanabilirliğinin sanayide çok geniş kullanım alanı bulunan bazıpolimerik materyaller üzerinde uygulanması amaçlanmıştır.Termogravimetrik analiz (TG) tekniğinde ısıtma işlemi, sabitsıcaklıkta (izotermal) yapılabildiği gibi, sıcaklık zamanla lineer olarakdeğiştirilerek de (izotermal olmayan) yapılabilmektedir. Her iki ısıtmaişleminden yararlanılarak literatüre birçok kinetik modellerVIkazandırılmış ve non-izotermal ısıtma işlemi için kinetik modellemelerFlynn ve Wall tarafından aşağıdaki şekilde sınıflandırılmışlardır.! İntegral Yöntemler; Ozawa Yöntemi, Coats ve Redfern Yöntemi,Horowitz ve Metzger Yöntemi, Madhusudanan-Ninnan-Kirschanyöntemi, Wanjun-Yuwen-Hen-Cunxin yöntemi! Diferansiyel Yöntemler; van Krevelen Yöntemi, Kissinger Yöntemi,Friedman Yöntemi, Romero yöntemi! Fark Diferansiyel Yöntemler; Freeman-Carroll, MacCallum-TanerYukarıda isimleri verilen yöntemlerin hemen hemen hepsi yüksekmatematiksel bilgi gerektiren ifadelere dayanmaktadır. Gerekmatematiksel ifadelerin uygulanabilirliğinin güçlüğü gerekse incelenenherhangi bir maddenin kinetik ve termodinamik parametrelerinibulmada seçilen yöntem veya yöntemlerin uzun ve sıkıcı işlemlergerektirmesinden dolayı, incelenen maddenin kinetik (reaksiyonmertebesi, n, aktivasyon enerjisi, E, ön üstel faktör, A) veâS*)termodinamik parametrelerini (aktivasyon entropisi,bulunmasında bir veya birkaç kinetik yöntem kullanılmaktadır.Dolaysıyla elde edilen kinetik ve termodinamik parametreler çeşitlikinetik yöntemlere göre karşılaştırılamadığından sonuçlarıngüvenilirliği azalmaktadır. Bu yüzden sorunun giderilmesi için Coatsve Redfern, Horowitz ve Metzger, van Krevelen, Kissinger ,Friedman, Freeman-Carroll, MacCallum-Taner, Flynn-Wall-Ozawa,Madhusudanan-Ninnan-Kirschan, Wanjun-Yuwen-Hen-Cunxin veRomero yöntemlerini kapsayan , izotermal ve non-izotermalVIIfonksiyonları kullanabilen, Arrhenius grafiklerinin lineer regressionkatsayılarına göre en uygun bozunma mekanizmasını, kinetik yöntemive bu yönteme ile mekanizmaya ait kinetik ve termodinamikparametreleri standart sapmalarıyla verebilen, piroliz ve oksidasyonreaksiyonlarının kinetik analizini yapabilen algoritma önerilerekprograma tarafımızdan ?Termal Analiz Version 1.0.0? ismi verilmiştir.WEB tabanlı bu bilgisayar programı PHP web programlama dilindeyazılmış ve derlenerek birleştirilmiştir. Bir web sitesi tasarlanarakprogram siteye adapte edilmiş ve programın doğruluğu, hemmatematiksel yönden, hem CaCO3(k) , CaC2O4.H2O(k) gibi anorganikve polipropilen, polietilen gibi organik bileşiklere uygulanarak, hem deliteratür değerleriyle karşılaştırılarak test edilmiştir. Program ileorganik ve inorganik maddelerin termal davranışları ve katı halbozunma kinetiği incelenmiş ve incelemede yukarıda belirtilen kinetikyöntemler ayrı ayrı uygulanmıştır. Son aşamada 5-(p-dimetilaminobenziliden) rodanin (DMABR) schiff bazının Cr, Mo veW komplekslerinin birinci basamak termal bozunma kinetiği, tekısıtma hızına ve birden fazla ısıtma hızına dayanan yöntemlerin birlikteuygulanmasına (yukarıda isimleri verilen yöntemlerin tümü) göreincelenmiştir. Kompleksler için uygulanan bu yöntemler arasındanArrhenius grafiklerinin lineer regression katsayılarınına göre en uygunyöntem ve bozunma mekanizması araştırılmıştır. Buna göre, her üçkompleks için de Horowitz-Metzger yönteminin bozunmaya ait kinetikve termodinamik parametrelerinin bulunmasında en uygun yöntemolduğu bulunmuştur. ?Termal Analiz Version 1.0.0? programı ile,VIII! Literatürde adı geçen pek çok kinetik yöntemin aynı biralgoritmada toplanması,! Oluşturulan ve WEB sitesinde kullanıma açılan bilgisayarprogramının diğer araştırmacılara çok önemli bir araç teşkiletmesi,! Kinetik modellerin bilgisayar ortamına aktarılarak, kinetik vetermodinamik parametrelerin elde edilmesinin uzun ve sıkıcıişlemlerden kurtarılması vasıtasıyla hem zaman hem de emektasarrufu sağlaması,! Çok çeşitli kinetik yöntemlere göre elde edilen kinetik vetermodinamik parametrelerin daha sağlıklıkarşılaştırabilmesinden dolayı sonuçların güvenilirliğininartırılması sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
IXABSTRACTDEVELOPMENT OF A COMPUTER PROGRAM RELATED TOTHE METHODS OF KINETIC ANALYSIS OFTHERMOGRAVIMETRIC DATA AND ITS APPLICATION TOTHE KINETICS OF THERMAL DECOMPOSITON ANDDEGRADATION OF POLYMERSDOĞAN, FatihPh. D. Thesis in ChemistrySupervisor: Prof.Dr. Mehmet YÜREKLİOctober 2006, 209 pagesThe present study aimed to create algorithmic software related tomathematical kinetic modelling classified by Flynn and Wall asintegral, differential and difference-differential methods in theliterature and to investigate feasibility of this algorithmic software onsome polymeric materials with widespread use in industry. Heatingprocess in thermogravimetric analysis (TG) may be either at constanttemperature (isothermal) or by changing the temperature linearly intime (non-isothermal). A number of kinetic models were proposed inthe literature using both kinds of heating process and kinetic modellingfor non-isothermal heating process were classified by Flynn and Wallas follows:X! Integral methods: Ozawa?s method, Coats and Redfern?smethod, Horowitz and Metzger?s method, Madhusudanan-Ninnan-Kirschan method, Wanjun-Yuwen-Hen-Cunxin method.! Differential methods: van Krevelen?s method, Kissinger?smethod, Friedman?s method, Romero?s method.! Difference-differential methods: Freeman-Carroll method andMacCallum-Tanner method.Almost all of the methods mentioned above are based onexpressions requiring high level of mathematical knowledge. One ormore kinetic methods are used in determining kinetic parameters suchas reaction order, n, activation energy, E, pre-exponential factor, A andthermodynamic parameters such as entropy change, âS* of anymaterial in investigation because of both difficulty in application ofmathematical expressions and tedious and time-consuming processesrelated to the methods chosen for determining kinetic andthermodynamic parameters of any material. So, reliability of the resultdecrease because the obtained kinetic and thermodynamic parametersare not compared to those obtained with various kinetic methods. Thus,in order to solve this problem an algorithm was suggested whichincludes Coats and Redfern, Horowitz and Metzger, van Krevelen,Kissinger, Friedman, Freeman-Carroll, MacCallum-Tanner, Flynn-Wall-Ozawa, Madhusudanan-Ninnan-Kirschan (MKN), Wanjun-Yuwen-Hen-Cunxin (WYHC) and Romero methods. This algorithm isalso able to use isothermal and non-isothermal functions, to give thebest decomposition mechanism, the best kinetic method according toXIlinear regression coefficient of Arrhenius plots, and kinetic andthermodynamic parameters related to this method with their standarddeviations, and to make kinetic analysis of pyrolysis and oxidationreactions.This web-based software was named by us as ?Thermal AnalysisVersion 1.0.0? and written in PHP web-developing language. A website was designed and the software was adapted to this website.Accuracy of the software was tested both mathematically and withsuch inorganic compounds as CaCO3(k), CaC2O4.H2O(k) and suchorganic compounds as polypropylene, polyethylene as well as bycomparing with the literature values. Thermal behaviors of organic andinorganic materials and their solid-state decomposition kinetics wereinvestigated from the thermogravimetric curves by using the software.Each method was used individually in the investigation. Finally, first-stage thermal decomposition kinetics of Cr, Mo and W hexacarbonylcomplexes of 5-(p-dimethylaminobenzylidene) rodanine (DMABR)Schiff base were investigated by the methods based on a single heatingrate and those based on multiple heating rate together. Among thesemethods, the best one and also the appropriate decompositionmechanism have been examined according to the linear regression co-efficient of Arrhenius plots. Accordingly, Horowitz-Metzger methodwas found to be the best one in determining the kinetic andthermodynamic parameters of the decomposition. The software so-called ?Thermal Analysis Version 1.0.0? led toXII⢠gathering a number of kinetic methods mentioned in theliterature;⢠the software created and presented for the use of theinvestigators on the website as a very important resource ofinformation.⢠save both time and labor through obtaining the kinetic andthermodynamic parameters which used to be achieved byusing tedious and time-consuming procedures by transferringthe kinetic models into the computer prior to this software;and⢠increasing the reliability of the results by means of moreaccurate comparisons of the kinetic and thermodynamicparameters obtained according to a wide variety of kineticmethods.
Benzer Tezler
- İmalat sistemlerinin tasarlanması ve öncelik kurallarının belirlenmesinde yapay sinir ağlarının kullanılması
Başlık çevirisi yok
TARIK ÇAKAR
Doktora
Türkçe
1997
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN TORAMAN
- Proje değerlendirmede şebeke analizi ve bir bilgisayar uygulaması
Network analysis in project evaluation and a computer program
ZİYA ŞAHBAZOĞLU
- Bina yapım sürecinde çevresel performansın değerlendirilmesi için bir model önerisi
A model proposal for assessing environmental performance of building construction process
BUKET METİN
Doktora
Türkçe
2017
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEN ASLIHAN TAVİL
- Gemi diesel motorlarında silindir modellemesi
The Modelling of the cylinder in marine diesel engines
GÖKHAN ERTÜRK
- Açık işletmelerde uygun delme-patlatma şartlarını veren bir modelin geliştirilmesi
The development of a model to obtain suitable drilling and blasting conditions in open pit mines and quarries
SAİR KAHRAMAN
Doktora
Türkçe
1997
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUH BİLGİN