The effect of particle shape on just-suspended speed of mixtures of solids at high concentrations
Yüksek konsantrasyonlu katı sıvı karışımlarında partikül şeklinin minimum karıştırma hızına etkisi
- Tez No: 474971
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. İNCİ AYRANCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Katı-sıvı karıştırma kimya endüstrisinde sıkça karşılaşılan bir uygulamadır. Katı-sıvı karıştırma operasyonlarında minimum güç tüketiminde, fazlar arasındaki maksimum temas yüzeyini sağlayan karıştırıcı hızını belirlemek önemlidir. Bu hız minimum karıştırma hızı, Njs, olarak adlandırılır. Njs deneysel olarak görsel ölçümler veya basınç farkı ölçümü yöntemi ile belirlenebilir. Karıştırma sistemi tasarım aşamasındaysa ya da deneysel yöntemleri uygulamak mümkün değil ise Njs tahmini için literatürde yer alan korelasyonlar kullanılmaktadır. Bu konu hakkında yapılan akademik çalışmaların çoğu düşük konsantrasyonlarda tek katı faz içeren ve küresel partiküllü karışımlar ile, bir kısmı ise yüksek konsantrasyonlarda iki katı faz içeren küresel partiküllü karışımlar ile yapılmıştır. Ancak endüstriyel uygulamalar çeşitli şekillerdeki çok sayıdaki katı fazını yüksek konsantrasyonlarda içeren karışımlardan oluşmaktadır. Bu çalışmada yüksek konsantrasyonda küresel olmayan partiküllerden oluşan iki katı fazlı katı-sıvı karışımları için literatürdeki korelasyonların uygulanabilirliğinin ve basınç ölçümü yönteminin literatürde yer alan koşullardan farklı koşullarda uygulanabilirliğinin test edilmesi amaçlanmıştır. Öncelikle, küresel olmayan partiküllerden oluşan iki katı fazlı karışımların süspansiyon davranışı incelenmiştir. Sonuçlar küresel partiküllerin daha zor süspanse olduklarını göstermiştir. Tek katı fazlı katı-sıvı karışımları için Ayrancı'nın korelasyonunun küresel ve küresel olmayan partiküller ile verdiği sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrancı'nın korelasyonunun her iki partikül tipi için de neredeyse aynı doğrulukta tahminler verdiği görülmüştür. Ayrancı'nın korelasyonu'nun seçilmesinin sebebi herhangi bir şekil düzenlemesi yapılmadan literatürde tek katı fazlı katı-sıvı karışımları için yer alan diğer korelasyonlara kıyasla en iyi sonucu vermesidir. Yine de küresel olmayan partiküller için daha iyi bir tahmin sağlamak için, en boy oranı, dairesellik, dış bükeylik, Wadell'in küreselliği ve Corey'in şekil faktörünün partikül şeklini matematiksel olarak ifade etme performansı karşılaştırılmıştır. Karıştırmalı tanklarda partikül şeklini ifade eden en uygun faktörün Wadell'in küreselliği olduğuna karar verilmiştir. Bu düzeltme ile Ayrancı'nın korelasyonu ile yapılan tahminlerdeki standart sapma azalmıştır. İki katı fazlı karışımların Njs'leri deneysel olarak ölçülmüş ve bu sonuçlar güç modeli kullanılarak elde edilen Njs tahminleri ile karşılaştırılmıştır. Ağ etkisi gösteren katı-sıvı karışımlarının Njs tahminleri için güç modeline bir düzeltme önerilmiştir. Bu düzeltme katı-sıvı karışımlarının Njs tahminlerinin deneysel verileri takip edebilmesini sağlamıştır. Ayrancı'nın korelasyonundaki şekil düzeltmesi ile birlikte iki katılı katı-sıvı karışımlarının Njs tahminlerinin standart sapması düşmüştür. Son olarak, basınç farkı ölçümü yönteminin, geliştirildiği koşullardan daha geniş koşullarda uygulanabilirliği test edilmiştir. Yöntemin limitleri dışında yapılan bu çalışmada, veri toplarken ve analiz edilirken karşılaşılan problemler ve çözüm önerileri rapor edilmiştir. Aynı zamanda ilk defa bu çalışma ile görsel yöntem ve basınç farkı ölçümü yöntemi karşılaştırılması geniş bir veri seti ile yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Solid-liquid mixing is a common application in the chemical industry. For solid-liquid mixing operations, it is important to determine the impeller speed which provides the maximum contact surface between the phases at minimum power consumption. This impeller speed is called just suspended speed, Njs. Njs can be determined experimentally by visual observation or pressure gauge measurement method. If the mixing system is at the design stage or if it is not possible to apply experimental methods, the correlations in literature are used to predict Njs. Most of the studies on this subject have been done with unimodal slurries of spherical particles at low solids concentrations, and some with mixed slurries of spherical particles at high concentrations. But industrial applications generally consist of mixtures containing many solid phases and irregularly shaped particles at high concentrations. In this study, the aim was to test the applicability of the correlations in literature for mixed slurries that have non-spherical particles at high concentrations and to test the applicability of pressure gauge measurement method at conditions that are different than literature conditions. First, the suspension behaviour of mixed slurries with non-spherical particles was investigated. The results showed that spherical particles are harder to suspend. To investigate whether a correction is required in correlations, the Njs predictions of Ayranci's correlation were compared for the unimodal slurries with spherical and non-spherical particles. Ayranci's correlation was chosen because the most accurate Njs predictions were obtained with this correlation compared to the other correlations in literature without any shape consideration. It was seen that the predictions with Ayranci's correlation are at almost the same accuracy for both spherical and non-spherical particles. Nevertheless, to obtain more accurate results for non-spherical particles, the performance of aspect ratio, circularity, convexity, Wadell's sphericity and Corey's shape factor was compared to incorporate particle shape mathematically. It was decided that Wadell's sphericity is the most convenient factor to represent the effect of particle shape on solids suspension in stirred tanks. With this, the standard deviations in the predictions decreased. The mixed slurry Njs was measured experimentally and these results were compared with the predictions using the power model. A correction on the power model was recommended for the slurries that show networking effect. This correction allowed for the prediction data to follow the experimental data more closely. When the correction for the particle shape in Ayranci's correlation was introduces, the standard deviations in the prediction of mixed slurries decreased. Finally, the applicability of pressure gauge measurement method was tested at conditions that are beyond the limits that it was developed initially. The problems encountered with collection and analysis of data at these out-of-limit applications and the solutions to overcome them are reported. Also, the visual observation method and the pressure gauge measurement method were compared with a large data set for the first time, in this study.
Benzer Tezler
- Deniz ortamındaki poliaromatik hidrokarbonların (PAH) izlenmesi amacıyla butil kauçuk esaslı pasif örnekleyicilerin optimizasyonu
Optimization of butyl rubber-based passive samplers for monitoring polyaromatic hydrocarbons (PAH) in the marine environment
OKTAY EREN TÜREYEN
Doktora
Türkçe
2024
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OYA OKAY
- Atatürk Kültür Merkezi büyük salonunun akustik açıdan performansının değerlendirilmesi
The Acoustical evaluation of the grand hall of İstanbul Atatürk Culture Center
AYŞEGÜL BUDAK
- Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
GÜLTEKİN GÖLLER
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN
- Biyomagnetik olaylar
Başlık çevirisi yok
M.TOGAN ÇANDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. İNCİ AKKAY
- Nanosilika katkılı geleneksel betonların mekanik ve elastik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and elastic properties of traditional concrete nanosilica
ESEN ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN NURİ ATAHAN