Optimization of twin shafted concrete mixer
İkiz milli beton karıştırıcı optimizasyonu
- Tez No: 637406
- Danışmanlar: PROF. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı ve Akışkan Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
İKİZ MİLLİ BETON KARIŞTIRICI OPTİMİZASYONU ÖZET Karıştırma işlemi modern teknolojinin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu proses farmakoloji, kimya, gıda endüstrisi, inşaat endüstrisi alanlarında sayısız uygulamaya sahiptir. Statik karıştırıcılar, eş eksenli karıştırıcılar, helis şerit bıçak rotorlu karıştırıcılar, ikiz sigma bıçaklı karıştırıcılar genel karıştırma makinelerine örnek olarak verilebilirler. Beton karıştırıcıları göz önüne alındığı takdirde, endüstri çoğunlukla tamburlu karıştırıcıları, pan ve planet karıştırıcıları, sürkli beton karıştırıcılarını veya ikiz milli beton karıştırıcılarını tercih etmektedir. Karıştırıcılar kullanım amaçlarına göre özelleşmişlerdir. Çeşitli uygulamalar için değişik tipte karıştırıcılar kullanılmasına karşın, asıl amaç işletme maliyetlerini düşürerek karıştırma verimliliğini arttırmaktır. Bu makineler üzerinde yapılan geometrik düzenlemeler, karıştırma işlemine daha iyi bir reoloji sağlayarak verimliliğin arttırılmasına katkıda bulunurlar. Ayrıca belli koşullar altında karıştırıcı bıçaklar üzerindeki aşınma davranışını inceleyen araştırmalar da literatürde mevcuttur. Açıkça bu çalışmaların amacı enerji ve malzeme yönünden işletme maliyetlerini minimuma indirmektir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) araştırmacılara karıştırıcıların akış karakteristiklerini incelemek yönünden büyük fayda sağlamaktadır. Özellikle iyi hazırlanmış bir sayısal model, pahalı deney ekipmanları kullanılmaksızın elle tutulur kuvvet ve moment verileri sağlayabilir. İkiz milli beton karıştırma makinelerinin verimliliğini etkileyen başlıca faktörler bıçak geometrisi, bıçak açıları, karıştırma tankı ölçüsü, doldurma seviyesi ve şaftlar arasındaki mesafe olarak düşünülebilir. HAD analizinden elde edilen sonuçlar uygun şekilde yorumlanarak, tasarım karıştırma verimini arttıracak yönde düzeltilebilir. Yapılan bu tarz sayısal çalışmalardan sonra tasarımı tamamlanan karıştırıcı deneysel olarak da oluşturularak detaylı çalışmalar yapılmalıdır. HAD tasarımcılara faydalı olabilecek moment ve güç verileri sağlasa da karıştırma performansını gösteren segregasyon bilgisini bu hesaplamalardan elde etmek oldukça zor olabilmektedir. Bunun yerine Ayrık Elemanlar Yöntemi (AEY) oldukça kısa bir sürede detaylı segregasyon verisi ortaya koyabilmektedir. Segregasyon verisinin yanı sıra AEY modellemesiyle hızlı ve kolay bir şekilde moment ve güç değerleri de elde edilebilmektedir. Temelde beton karıştırma işlemi kum ve çakılın eklenmesi aşamasını tanımlayan kuru faz, suyun karışıma verilmesi aşamasını belirten ıslak faz ve son olarak karışım içindeki segregasyonların belli bir seviyeye kadar azaltılmasını amaçlayan son karıştırma fazı olmak üzere üç alt aşamaya ayrılabilir (Kozic ve diğ,2016). Bu çalışmada üçüncü faz (son karıştırma fazı) dikkate alınarak ikiz milli beton karıştırıcısının optimizasyonu amaçlanmıştır. Kanat açılarının karıştırma işlemi üzerindeki etkisi için HAD modellemesi Fluent ile, AEY modellemesi EDEM ile yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
OPTIMIZATION OF TWIN SHAFTED CONCRETE MIXER SUMMARY Mixing is an integrated part of modern technology. There are numerous applications of this process in the fields of pharmacology, chemistry, food industry, and construction industry. Static mixers, co-axial mixers, paravisc mixers, helical ribbon blade impeller mixers, and twin sigma blade mixers can be given as some examples for general mixing machines. When it comes to concrete mixing, industry mostly prefers drum mixers, pan or planet mixers, continuous concrete mixers or twin shafted concrete mixers. Mixers are specialized according to its purpose to use. Although different kinds of mixers are used for various applications, main target is increasing efficiency and decreasing operating costs. Geometrical optimizations may lead to a better rheology for mixing procedure helping increase efficiency. Additionally, there are some researches aiming to investigate wearing behavior of blades under certain mixing conditions. Obviously, the goal of these investigations is to decrease operating costs of mixer in terms of material or energy costs. Computational Fluid Dynamics (CFD) can be considered as a beneficial method to understand flow characteristics of mixers. Especially, well constructed such sort of numerical studies yield substantial force or moment data to investigators without the need of expensive experimental setup. Main parameters determining the efficiency of a twin shafted mixing machine can be considered as shape of blades, angle of blades, size of mixing tank, filling level, and distance between shafts. Results obtained from CFD analysis is evaluated accordingly and design is modified to improve mixer efficiency. Needless to say that, after numerical optimizations, final geometry should be prepared for experiment in order to acquire detailed analysis. In spite of the fact that CFD calculations provide us with beneficial moment and power data, obtaining segregation information which exhibits the mixing performance from the outputs of CFD calculations can be quite hard. Instead, using Discrete Element Method (DEM) gives us detailed segregation data in a short computing time. Besides of segregation data, DEM is quick and easy to attain moment and power values by employing DEM. Fundamentally concrete mixing process can be split into three substages, first, dry phase defining the mixing while aggregates like sand and gravel is introduced into tank, second, wet phase including water addition period, and finally, final mixing phase decreasing segregations within the mixture until a certain limit (Kozic et al,2016). In this study, optimization of a twin shafted concrete mixer was aimed by focusing on third stage (final mixing phase). In order to gather enough knowledge about the effect of different blade angles over the mixing process Fluent was employed for CFD modeling, and EDEM for DEM modelling.
Benzer Tezler
- Katkılı polimerlerin ekstrüzyonu ve koekstrüzyon kalıbı tasarım metodolojisinin geliştirilmesi
Extrusion of filled polymers and development of coextrusion die design methodology
OKTAY YILMAZ
Doktora
Türkçe
2013
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ
- Effect of heat leakage on the optimal performance of a twin-spool turbofan engine
Bir eş merkezli çift milli turbofan motorunun optimal performansına ısı kaybının etkisi
MERT ÇOLAKOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET DURMAYAZ
- İkiz teknelerin toplam direnç açısından form optimizasyonu
Başlık çevirisi yok
BÜLENT DANIŞMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GÖNEN
- Veri güdümlü dijital ikiz modeli ile freze takım tezgahı takım aşınma tahminlemesi ve kesme parametreleri optimizasyonu
Prediction of tool wear and cutting parameter optimization of milling machine tool with data-driven digital twin model
GİZEM BURUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALP ÜSTÜNDAĞ
- İkiz merdane sürekli döküm yöntemi ile üretilen 3005 alüminyum alaşımının şekillendirilebilirlik kabiliyetinin optimize edilmesi
The optimization of 3005 aluminum alloy formability produced by twin roll casting method
MERT GÜLVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEVAT FAHİR ARISOY