Gas mixing in conical spouted beds
Konik tabanlı taşkın yataklarda gaz karışımları
- Tez No: 657209
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖRKEM KÜLAH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Lokal gaz hızı ölçümleri, iki küçük ölçekli (Dc = 150 mm, γ = 30º, 60º) ve bir büyük ölçekli (Dc = 250 mm, γ = 66º) konik tabanlı taşkın yataklarda Pitot tüpü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneylerde zirkonya (𝛒p = 6050 kg/m3), zirkonya ile sertleştirilmiş alümina (𝛒p = 3700 kg/m3) ve cam boncuk (𝛒p = 2460 kg/m3) olmak üzere üç farklı parçacık kullanılmıştır. Halka bölgesindeki hızların belirlenmesi için Pitot tüpün dikkatli kalibrasyonu, taşkın yatağın halka bölgesindeki akış koşullarını temsil eden ayrı bir gevşek dolgulu yatak düzeneğinde yapılmıştır. Eksenel konum, konik açı, yatak boyutu ve parçacık yoğunluğunun gaz hız profilleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Halka bölgesinden geçen hava miktarının eksenel mesafe ve parçacık yoğunluğu arttıkça artarken, konik açı arttıkça azaldığı gösterilmiştir. Gazın halka bölgesine dağılması, büyük ölçekli ünitede küçük ölçekli üniteye göre önemli ölçüde daha yüksek bulunmuştur. Küçük ölçekli konik tabanlı taşkın yataklarda geçekleştirilen lokal gaz hızı ölçümleri, konik tabanlı taşkın yatakların gaz karışım karakteristiğini ölçmek için bir gaz karışımı modelinde kullanılmıştır. Gaz karışım modelini çözmek için bir MATLAB kodu geliştirilmiş ve tüm çalışma koşulları için gaz dağılım katsayıları hesaplanmıştır. Sonuçlar, bu çalışmada elde edilen dağılım katsayılarının 10-2 mertebesine sahip olduğunu ve sabit yatakların dağılım katsayılarından yüksek, akışkan yatakların dağılım katsayılarından düşük ve silindirik taşkın yataklar ile benzer olduğunu göstermektedir. Ek olarak, Peclet sayısı ağır parçacıklara kıyasla hafif parçacıklar için konvektif transferin aksiyel dağılımdan daha dominant olduğunu ortaya koyan 0.56-7.84 aralığında bulunmuştur. Tüm sonuçlar mevcut korelasyonlarla karşılaştırılmış ve hem yerel gaz hızları hem de dağılım katsayısı için korelasyonların yüksek yoğunluklu parçacıklar için geçerli olmadığı kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Conical spouted beds are relatively new generation gas-solid flow reactors used in various applications such as drying, catalytic polymerization, treatment of wastes, particle coating and chemical vapor deposition due to their advantages over cylindrical spouted beds. For complete characterization of conical spouted beds, determination of the local flow structure based on gas velocity and gas mixing is of paramount importance. There are limited studies on local gas behavior in conical spouted beds, especially operating with high-density particles. Therefore, the objective of this thesis study was to investigate the effect of particle density, bed size and conical angle on the local gas behavior and the axial gas mixing behavior in conical spouted beds. Local gas velocity measurements were conducted utilizing a Pitot tube in two small scale (Dc = 150 mm, γ = 30º, 60º) and one large scale (Dc = 250 mm, γ = 66º) conical spouted beds. Three different types of particles; zirconia (𝛒p = 6050 kg/m3), zirconia toughened alumina (𝛒p = 3700 kg/m3) and glass beads (𝛒p = 2460 kg/m3), were used in the experiments. Careful calibration of the Pitot tube for determination of gas velocities in the annulus section was carried out in a separate loosely packed bed set-up, which represents the flow conditions in the annulus section of the spouted bed. Effects of axial position, conical angle, bed size and particle density on gas velocity profiles were investigated. It is shown that the amount of air flows through the annulus increases as the axial distance and particle density increases; however, it decreases with increasing cone angle. Dispersion of the gas into the annulus is found to be significantly higher in the large-scale unit than the small-scale unit. Local gas velocity measurements conducted in small scale conical spouted beds were used in a 1-D convection-diffusion gas mixing model to quantify the axial gas mixing characteristics of conical spouted beds. . The developed gas mixing model based on San Jose et l (1995) was implemented in MATLAB and dispersion coefficients for all operating conditions were determined. The results show that the dispersion coefficients obtained in this study have an order of 10^(-2) m2/s and are higher than the corresponding dispersion coefficients of fixed beds, lower than the corresponding dispersion coefficients of fluidized beds and similar with the cylindrical spouted beds reported in the literature. In addition, Peclet numbers found in the range of 0.56-7.84 revealed that the convective transport was more dominant than axial dispersion for light particles compared to heavy particles.
Benzer Tezler
- Ağır parçacıklı konik taşkın yataklarda gaz karışımı
Gas mixing in conical spouted beds with heavy particles
PINAR ÇANGAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Nükleer MühendislikHacettepe ÜniversitesiNükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT KÖKSAL
YRD. DOÇ. DR. ŞULE ERGÜN
- Taşkın yataklardan katı partiküllerin sürüklenmesi
Elutriation of solid particles from spouted beds
ÖZLEM TÜRÜDÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKİR ZÜHTÜ UYSAL
- Non-reacting flow characteristics of a novel bluff body and swirl-stabilized partially premixed combustor
Yeni geliştirilen kısmi karışımlı bir yakıcının soğuk akış karakteristikleri
YUNUS EMRE KARASU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Yüksek devirli rulmanlarda açık yağlama sistemi için sprey enjektör tasarımı
Spray injector design for open lubrication system in high speed bearings
ERDEM ÇAĞATAY YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FIRAT OĞUZ EDİS
- Sıvı yakıtlı roket motorları için eş merkezli girdap enjektör tasarımı
Coaxial swirl injector design for liquid rocket engine
MEHMET KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL