Mathematical modeling and simulation of suspension droplet drying
Süspansiyon taneciği kurumasının matematiksel modellemesi ve simülasyonu
- Tez No: 582104
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ULUDAĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sprey kurutması, akışkan yataklı kurutma vb. kurutma prosedürleri yaygın olarak kullanılan endüstriyel uygulamalardır. Bu tür uygulamalar, kurutma sürecinin fiziksel şartlarına bağlı olan ve bu şartların üretim sürecinde kontrol edilebilir olmasına gerek duyan deterjan tozu ve kurutulmuş süt gibi farmasötik ve toplu halde üretilen ürünlerin üretimini amaçlamaktadır. Bu çalışmanın amacı nano ölçekte SiO2 partikülleri içeren su damlacığının kuruma kinetiğinin modellenmesi ve birbirine bağlı ısı ve kütle transferi süreçlerinin bilgisayar programı yardımıyla simüle edilmesidir. Kuruma süreci boyunca gerçekleşen ana fiziksel mekanizmalar genel olarak, ısının öncelikle sabit özelliklere sahip bir hava akımı konveksiyonu ile sonra da kondüksiyon ile parçacığın iç kısmına iletimi ve suyun sıvı yüzeyinden buharlaşması, eş zamanlı olarak buharlaşmadan dolayı damlacık boyutu küçülürken sıvı moleküllerin katı partiküllerle beraber difüzyonu ve bunun sonucunda sıvı yüzeyinde katı madde birikmesi sonucu bir kabuk yapısının oluşması olarak özetlenebilir. Islak kabuk yüzeyi iç yüzeyden yapışan partiküllerle genişlerken, bir noktadan sonra kabuk yapısı geri çekilen su moleküllerinin oluşturduğu kapiler kuvvete dayanabilir hale gelir ve kabuk yüzeyinin geri çekilmesi sona erer. Bu aşamadan sonra su yüzeyi buharlaşmanın etkisiyle merkeze doğru geri çekilmeye devam ederken, merkezdeki viii su molekülleri de buharlaşma yüzeyine doğru transfer difüzyonuna uğrar ve ilk andaki katı miktarının parçacık hacmini tamamen dolduramayacağından dolayı parçacığın iç tarafında boşluklu bir yapının oluşmasına sebep olur. Bu çalışmada odak noktası süspansiyon damlacığın sıvı yüzeyi katı partiküllerin gerisine çekildikten sonraki süreçteki kuruma kinetiği olacaktır. Nihayetinde parçacıkta bulunan tüm su molekülleri buharlaşır ve ilk durumdaki katı miktarına bağlı olarak tam dolu ya da boşluklu bir parçacık morfolojisi elde edilir.
Özet (Çeviri)
Drying procedures like spray drying, fluidized bed drying etc. are widespread industrial applications. Such procedures mainly aim to produce high value pharmaceuticals and bulk commodities such as dried milk and detergent powders, which require controlled physical properties that are dependent on the drying process that they are subject to. The aim of this study is to model the kinetics of water droplet drying containing nanosized SiO2 particles and simulate the coupled heat and mass transfer processes via a computer program. The main physical mechanisms involve initial transfer of heat by convection from flowing air with constant properties and then thermal conduction and evaporation of water from the liquid interface, simultaneous diffusion of liquid and nanoparticles leading to agglomeration of solid particles near liquid interface and eventually formation of a shell structure, while a shrinkage in droplet size occurs. As the wet shell region widens with adhering nanoparticles from the inner region, at a certain point shell strength becomes able to sustain the capillary forces exerted by receding water and consequently solid particles in the shell region ceases to recede. Beyond this point, liquid interface recedes towards the center as water evaporation still continues through vi the pores of the dry crust region, which was a part of former wet shell itself. On the other hand, transfer diffusion of water molecules at the center of the particle towards the evaporation front causes a vacant region to form in the middle, provided that initial amount of solid particles is not sufficient to fill the entire volume of the dried structure. The essential focus in this study is on the kinetics of suspension droplet drying after the liquid interface recedes behind solid particles, namely the dry crust. Eventually all water molecules evaporate from the inner region of the particle leading to either a solid or hollow particle morphology depending on the initial solid fraction.
Benzer Tezler
- 6x6 elektrikli bir aracın aktif süspansiyon sisteminin matematiksel modeli ve optimizasyonu
Mathematical model and optimization of the active suspension system of a 6x6 electric vehicle
BERK AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Otomotiv MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET YILDIZ
- Askeri araçlarda kullanılan double wishbone ve trailing arm tipi süspansiyon sistemlerinin tasarımı ve dinamik analizi
Design and dynamic analysis of double wishbone and trailing arm type suspension systems used in military vehicles
FURKAN SALMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN HAMDİ METE
- Pasif ve aktif süspansiyon sistemlerinin farklı araç hızlarına ve sönüm katsayılarına bağlı olarak karşılaştırılması
Comparison of passive and active suspension systems based on different vehicle speeds and damping coefficients
SERHAT ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Otomotiv Mühendisliğiİstanbul Gelişim ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMDİ ALPER ÖZYİĞİT
- Bir elektrikli ulaşım sisteminin modellenmesi ve simülasyonu
Modelling and simulation of an electrically driven transport system
SALMAN KURTULAN
Doktora
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. ATİLLA BİR
- Farklı amortisör kuvvetleri için amortisör iç ve dış sıcaklıklarının termal matematiksel modelinin tasarımı ve 1D termal analiz incelemesi
Design of thermal mathematical model and 1D thermal analysis study of shock absorber internal and external temperatures for different shock absorber forces
FATİH AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN PEHLİVAN