Nano-partiküllerin sıvı içinde dispersiyonu, de-aglomerasyonu ve ısıl iletkenlik değerlerinin belirlenmesi
Dispersion and de-agglomeration of nano-particles in aqueous solution and measurement of thermal conductivity values
- Tez No: 202113
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEBNEM TAVMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Food Engineering, Chemical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Nano-partikül, dispersiyon, de-aglomerasyon, nano-akıskan, ısıl iletkenlik, ultrason, yüksek basınç, Nanopartiküller, Dispersion, Nanoparticles, Ultrasound, High pressure
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nano-partiküller, sahip oldukları yüksek spesifik yüzey alanı sebebiyle çesitli endüstri alanlarında birçok farklı kullanım alanları bulmaktadır. Bu partiküllerin dispersiyonu sanayideki uygulamalar için anahtar bir prosestir. Ultrason ve yüksek basınç uygulamaları, nano partiküllerin dispersiyonu için kullanılan islemlerdendir. Bu sistemlerin uygulamaları üzerindeki bilgiler genellikle ampirik bilgilerdir. Nanopartiküllerin ultrasonik ve yüksek basınçla dispersiyonu ve pratikteki uygulamalarıyla ilgili esas parametreler hakkında ise yeterli bilgi bulunmamaktadır. Bu çalısmada yapılan denemelerde nano boyuttaki silisyum dioksit tozlarıyla hazırlanmıs çesitli konsantrasyonlarda sulu süspansiyonları kullanılmıstır. Ön-karıstırma islemine tabi tutulmus olan süspansiyonlara ultrasonik ve yüksek basınç sistemlerinde gerilim siddeti, basınç ve etki süresi gibi proses parametrelerinin farklı varyasyonları kullanılarak sırasıyla 107 kJ/m3 ve 104 kJ/m3'lik seviyelere kadar spesifik enerji, Ev, uygulanmıstır. Yüksek basınç uygulamasında, asındırıcı nano-partiküllerin sebep oldugu asınma ve tahrip sorununu çözmek amacıyla ?yüksek basınç ileri besleme? adı verilen yeni bir sistem gelistirilmistir. Olusturulan yeni sistem bir CFD yazılımı olan FLUENT yardımıyla simüle edilerek gelistirilmistir. Yüksek basınçla dispersiyon isleminin efektivitesi büyük oranda kullanılan nozılın yapısıyla ilgilidir çünkü olusan türbülanslar ve kavitasyon nozıl geometrisine baglıdır. De-aglomerasyona sebep olan mekanizmalar göz önünde bulundurularak, gelistirilen spesifik nozıl geometrileri ile istenen dispersiyon verimliliginin saglanabilecegi düsünülmüstür. Bu amaçla, farklı nozıl geometrileri gelistirilmis ve bunların dispersiyon islemii üzerindeki etkisi incelenmistir. Ultrason sisteminde partiküllerin sulu ortamda dispersiyonunda kavitasyonun kontrol mekanizması oldugu kabul edilmistir. Yapılan denemeler sonucunda hem ortam hidrostatik basıncının, hem de ultrasonun genlik degerinin kavitasyon olusumu ve siddeti üzerinde etkili oldugu tespit edilmistir. Ayrıca dispersiyon ortamının gaz içeriginin, kavitasyonun olusma olasılıgı üzerinde etkili bir parametre oldugu belirlenmistir. Ultrason deneyleri bu parametrelerin nano-partiküllerin de-aglomerasyonu üzerindeki etkisini aydınlatmak amacıyla gerçeklestirilmistir. Ultrason sistemi kullanılarak elde edilen dispersiyonların ısıl iletkenlik degerleri hot-wire metodu kullanılarak tespit edilmistir. Elde edilen dispersiyonlarla yapılan ölçümlerde SiO2 dispersiyonlarının ısıl iletkenlik degerlerininin partikül konsantrasyonuna göre degisimi incelenmistir. Isıl iletkenligin kütlesel konsantrasyondaki artısla birlikte arttıgı tespit edilmistir.
Özet (Çeviri)
In most applications, nanoparticles are needed in a well-dispersed state prior to commercialization. Conventional technology for dispersing particles into liquids, however, usually is not sufficient, since the nanoparticles tend to form very strong agglomerates requiring extremely high specific energy inputs in order to overcome the adhesive forces. Ultrasound and high pressure systems are the two among others of producing dispersion of nanoparticles. In spite of empirical knowledge on the basic principles of these techniques, there is insufficient knowledge of ultrasonic and high pressure dispersion of nano-particles and the main parameters of practical relevance. In this study, aqueous solutions of nano-scaled silicon dioxide powder with a variable solid content were used. The pre-dispersed solutions were stressed up to a specific energy Ev of 107 kJ/m3 in ultrasound system and specific energy Ev of 104 in high pressure system by variation of stress intensity, pressure and retention time. In case of high pressure treatment, a novel system named as ?high pressure post feeding? was developed to prevent abrasion conduced by abrasive nano-particles. Developed new system was improved by the aid of CFD software FLUENT. Additionaly, the dispersion result is strongly affected by the nozzle layout, since micro turbulences and cavitation depend on nozzle geometry. Taking into account the influence of different mechanisms causing agglomerate disruption, specific variations of the nozzle geometry can lead to a target improvement of the dispersion efficiency. Therefore, different nozzle geometries were developed, their effect on the dispersion behavior was determined. In case of ultrasound system, dispersion of particles in aqueous solution is considered to be controlled by cavitation. Both hydrostatic pressure of the medium and amplitude of the system influence the probability and intensity of cavitation. Also gas content of the medium was investigated as an influential parameter on probability of cavitation. Ultrasound experiments were carried out to elucidate the effect of these parameters on the result of particle de-agglomeration. Thermal conductivity values of the dispersions were measured by transient hot-wire method. Thermal conductivity enhancement of SiO2 dispersions as a function of particle concentration was determined and it was investigated that thermal conductivity values of the dispersions increase with the increase in particle concentration. Key-words: Nano-particle, dispersion, de-agglomeration, nano-fluid, thermal conductivity, ultrasound, high pressure.
Benzer Tezler
- Antalya-Korkuteli yöresinde gübresiz ve sulamasız koşullarda yetiştirilen altunbaş kavun çeşidinde bitki besin maddelerinin ve jetasyon süresince değişimleri ve verim ile kaliteye etkileri
Seasonal variations and the effects of nutrients on yield and guality characteristics of sugar melon in Antalya-Korkuteli Region
ATİLA ÜNAL
- Hayriye (Kayseri) nefelin-siyenit intrüzyonunun petrografik ve jeokimyasal incelenmesi
Petrographical and geochemical investigation of Hayriye (Kasyseri) nepheline-syenite intrusion
H.MUSTAFA ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Jeoloji MühendisliğiAnkara ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAVUZ ERKAN
- Nikel (II) ve demir (III) nitrit komplekslerinin sulu ortamdaki ardışık oluşumunun potansiyometrik ve spektrofotometrik yöntemle incelenmesi
Potentiometric and spectrophotometric studies on the stepwise formation of cmoplexes of nicel (II) and iron (III) nitrites in aqueous solution
F. BEDİA ERİM