Geri Dön

Experimental investigation of agitation hydrodynamics and mixing-time of non-Newtonian solutions

Newtonumsu olmayan akışkanların karıştırma hidrodinamiğinin ve karışım zamanının deneysel olarak incelenmesi

  1. Tez No: 305093
  2. Yazar: BEGÜM ŞEN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. YUSUF ULUDAĞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 94

Özet

Karıştırma hem büyük hem küçük ölçekli süreçlerin önemli bir parçasıdır ve gıdadan kozmetiğe, ilaçtan petrokimyaya, v.b. birçok üretim sürecinde kullanılmaktadır. Karıştırma sırasındaki parametrelerdeki değişiklikler (sıcaklık, viskozite, hız dağılımı, v.b.) üretim sürecini ve son ürünün kalite ve fiyatını etkilemektedir. Bu yüzden, bu parametreler, özellikle hidrodinamiğe bağlı olanlar, süreç boyunca yakından takip edilmelidir. İyi ve etkili bir karıştırmayı sağlamak için, tanktaki ?ölü noktalardan? kaçınmak için ileri derecede türbülans tercih edilir.Kimya sanayinde, karıştırma prosesleri genelde Newtonumsu olmayan kompleks çözeltileri içermektedir ki bu çözeltilerin karıştırma hidrodinamiği ve zamanı üzerine çalışmalar yapılmalıdır. Bu nedenle, bu çalışmada, karboksimetil selüloz (CMC) çözeltilerinin karıştırılması laboratuvar ölçekli bir karıştırma tankında incelenmiştir. CMC derişiminin ve karıştırma hızının, çözeltinin hidrodinamiği ve karıştıma zamanı üzerindeki etkileri detaylı olarak çalışılmıştır. Çalışmada kütlece yüzde 0.5, 1 ve 2'lik çözeltiler kullanılmıştır. Pervane hızları 150 rpm, 300 rpm ve 600 rpm arasında değiştirilmiştir.Karıştırma olayının hidrodinamiği akışkanlar dinamiğinde hızlı ve tahribatsız bir ölçüm tekniği olarak kullanılan Ultrasonik Dopler Hız Ölçüm (UDV) cihazı ile elde edilmiştir. Ayrıca, karıştırmanın tamamlanma süresi de çözeltinin iletkenlik ve derişimine bağlı bir korelasyon kullanılarak incelenmiştir.UDV sonuçları, akışın Rushton türbini ile oluşturulmuş tipik bir modele sahip olduğunu göstermektedir. Akışın ana özelliklerine göre, pervane yakınında radiyal bileşenler daha güçlüdür. Tank duvarları yakınındaki akış, temel olarak eksenel yönde tank tabanı ve üst bölümlerine doğrudur.Karıştırma zamanı ölçümleri, karıştırmanın tamamlanma süresi azalan pervane hızı ve artan çözelti derişimi (bir anlamda viskozite) ile arttığını göstermektedir. Farklı pervane hızları ve CMC derişimleri için tipik karıştırma süreleri 250-2600 saniye aralığındadır.

Özet (Çeviri)

Mixing is a crucial process for many large scale and small scale applications from food industry to cosmetics, from drug industry to petrochemical processes, etc. Changes in parameters (temperature, viscosity, velocity distribution, etc.) during the mixing affect the production process and the end product quality and the cost. Thus, these parameters, mostly the hydrodynamic parameters, should be monitored closely during the process. In order to ensure good and efficient mixing in the solution, high degree of turbulence is maintained while dead zones in the tank should be avoided.In chemical industry, the mixing processes generally involve complex solutions that exhibit non-Newtonian flow behavior that merits a study on the agitation hydrodynamics and mixing time. Thus, in this study agitation of carboxymethyl cellulose (CMC) solution in a laboratory scale mixing tank is investigated. The effects of CMC concentration and agitation speed on the hydrodynamics of the solution and mixing time are studied in detail. CMC concentrations studied are 0.5 wt%, 1 wt% and 2 wt%. Impeller speeds, on the other hand, are set as 150 rpm, 300 rpm and 600 rpm.The hydrodynamics of mixing can be studied easily by Ultrasound Doppler Velocimetry (UDV) which is a fast, non-invasive measuring technique in fluid dynamics. Also, the mixing time measurements were carried out through electrical conductivity of the agitated solution.UDV results show that the flow field has a typical pattern produced by the Rushton turbine. The main characteristics of the flow are that, in the impeller region radial components of the flow dominate. Near the wall flow occurs mainly in the axial direction towards the top and bottom of the tank.Mixing time measurements reveal that mixing time increases with decreasing impeller speed and with increasing solution concentration (i.e. viscosity). Typical mixing time values are in the range of 250-2600 seconds for different impeller speeds and CMC concentrations.

Benzer Tezler

  1. Experimental investigation of the agitation of complex fluids

    Kompleks sıvıların karıştırılmasının deneysel olarak incelenmesi

    ÖZGE YAZICIOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF ULUDAĞ

  2. Sıkıştırılmış sıvı kaynaması

    Subcooled boiling

    ZEHİR FATİH ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞARMAN GENÇAY

  3. Bir uçak kanadının hücum kenarına kuş çarpmasının düzgün parçacık hidrodinamiği kuş modeli kullanarak sayısal incelenmesi

    Numerical investigation of bird strike on the leading edge of an aircraft wing using a smooth particle hydrodynamic bird model

    MEHMET FURKAN SARIBAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Havacılık MühendisliğiBaşkent Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAMİ KARADENİZ

  4. Performance of laminated glass subjected to blast and impact loading

    Patlama ve darbe yüklemesine maruz kalan lamine camın yapısal performansı

    MOHELDEEN HEJAZI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ SARI