The effect of solids concentration and particle properties on cloud height in tall stirred tanks
Uzun karıştırma tanklarında katı konsantrasyonunun ve partikül özelliklerinin bulut yüksekliğine etkisi
- Tez No: 675899
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İNCİ AYRANCI TANSIK
- 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: 115
Özet
Katı-sıvı karıştırma prosesi petrokimya, polimer işleme, biyoteknoloji, ilaç ve mineral işleme gibi sektörlerde kullanılan en yaygın temel işlemlerden biridir. Katı-sıvı karıştırmada iki odak noktası vardır: katı süspansiyonu ve katı dağılımı. Katı süspansiyonları için anahtar tasarım parametresi Njs'dir. Çoğu katı süspansiyonda temel amaç, minimum güç tüketimi ile katı ve sıvı fazlar arasında maksimum temas sağlamaktır ve bu, karıştırıcı hızı (N) değerinin Njs'e ayarlanmasıyla sağlanabilir. Katı dağılımı için anahtar tasarım parametresi bulut yüksekliği'dir. Yüksek katı konsantrasyonu (XV) değerlerinde katılar, ötesinde konsantrasyonun önemli ölçüde düştüğü bir seviyeye kadar ulaşabilirler. Bu seviye, tankın katı bakımından zengin ve sıvı bakımından zengin kısımları arasındaki bir arayüz gibi görünmektedir. Bu arayüzün yüksekliği bulut yüksekliği olarak bilinmektedir. Bulut yüksekliği'nin dalgalı doğası nedeniyle ölçümü kolay değildir. Buna rağmen literatürde bulut yüksekliği'nin belirli bir ölçüm noktası yoktur. Ayrıca, mevcut tanım, bir karıştırma tankı içindeki hidrodinamiği ve dolayısıyla bulut yüksekliği'ni önemli ölçüde etkileyen XV ve N üzerine hiçbir sınırlama içermez. Anlamlı bulut yüksekliği verileri elde etmek için bir ölçüm noktası belirlenmelidir. Benzer şekilde, XV ve N ile ilgili sınırlamalar tanımlanmalıdır. Bu çalışma, XV ve N parametrelerini hesaba katan net bir bulut yüksekliği tanımı önermeyi, XV ve N'in bulut yüksekliği üzerindeki etkilerini incelemeyi ve bulut yüksekliği'ni hesaplamak için bir deneysel eşitlik önermeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmada, su seviyesinin tank çapının 1.5 katına eşit olduğu düz tabanlı bir tank, eşit aralıklarla yerleştirilmiş dört engel ile kullanılmıştır. Karıştırıcı olarak 45° eğimli bıçaklı karıştırıcı (PBT) kullanılmıştır. Deneylerde altı farklı tanecik kullanılmıştır. Gözlemlere göre, verimli bir katı-sıvı karıştırma, tank içinde katıların ulaşabileceği en yüksek noktaya kadar sağlanabilir. Bu noktanın ötesinde, katıların sadece küçük bir kısmının nadir gerçekleşen sıçramaları gözlemlenmiştir. Böylelikle, bulut yüksekliği'nin ölçüm noktası, katıların ulaşabileceği en yüksek nokta olarak belirlenmiştir. Bu nokta, kullanılan deneysel düzen için engelin ön kısmına denk gelmektedir. Belirlenen ölçüm noktası kullanılarak XV ve N sınırları tespit edilmiştir. Bulgulara göre, anlamlı bir bulut yüksekliği gözlemlemek için XV hacimce %2 ve üzerinde; N ise 0.32Njs ve üzerinde olmalıdır. H=1.5T olan bir tankta, anlamlı bir bulut yüksekliği N=1.45Njs olana kadar gözlemlenebilir çünkü bu karıştırıcı hızında tüm katılar tank boyunca dağıtılır ve artık bir arayüz gözlemlenemez. Ek olarak, XV hacimce %9'un üzerindeyken bulut yüksekliği'nin değişmediği görülmüştür. XV ve N sınırları belirlendikten sonra, XV, tanecik özellikleri ve karıştırıcının tank tabanından yüksekliğinin (C/T) bulut yüksekliği üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bulgular, bulut yüksekliği'nin, XV ve C/T'nin güçlü bir fonksiyonu olduğunu; ancak tanecik özelliklerinin güçlü bir fonksiyonu olmadığını göstermiştir. Bulgulara dayanarak, bulut yüksekliği'ni XV, tanecik özellikleri ve C/T'ye bağlı olarak tahmin eden tamamen deneysel sonuçlara dayanan bir korelasyon sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Solid-liquid mixing is one of the most commonly used unit operations in industries such as petrochemicals, polymer processing, biotechnology, pharmaceuticals, and mineral processing. There are two focuses in solid-liquid mixing operations: solids suspension and solids distribution. The key design parameter for solids suspension is Njs. In most solids suspensions, the main objective is to provide maximum contact between solid and liquid phases with minimum power consumption, and this can be achieved by setting the impeller speed (N) to Njs. The key design parameter for solids distribution is cloud height. At high solids concentrations (XV) the solids can reach a level beyond which the concentration of the solids dramatically drops. This level appears like an interface between solid-rich and liquid-rich parts of the tank. The height of this interface is known as cloud height. Due to the fluctuating nature of cloud height its measurement is not straightforward. Despite this, there is no clearly defined measurement point of cloud height in literature. Besides, the current definition of cloud height does not involve any limitations on XV and N, which are two parameters that significantly affect hydrodynamics in a stirred tank, and thus the cloud height. To obtain meaningful cloud height data, a measurement point of cloud height should be determined; likewise, limitations on XV and N should be identified. This study aims to propose a clarified definition of cloud height that takes XV and N into account, to investigate the effects of XV and particle properties on cloud height and propose a correlation to predict cloud height. A flat-bottomed tank in which liquid level was equal to 1.5 tank diameter (H=1.5T) was used with four equally spaced baffles. A 45° pitched blade turbine (PBT) was used as an impeller. Six different particles were used in the experiments. According to observations, in the tank, efficient solid-liquid mixing takes place until the maximum point that solids can reach in the axial direction. Beyond this, only rare bursts of a small portion of solids were observed. The measurement point of cloud height, therefore, was determined as the maximum level that solids can reach. This corresponds to the front of the baffle for the configuration tested. The limitations on XV and N for the measurement of cloud height were identified using this measurement point. According to findings, to observe a meaningful cloud height, XV should be at and above 2 vol% and N should be at and above 0.32Njs. For a H=1.5T tank, a meaningful cloud height can be observed until N is equal to 1.45Njs, at which all solids are distributed throughout the tank and no interface can be observed. It was also found that beyond 9 vol% cloud height remains constant. After limitations of XV and N on cloud height were determined, the effect of XV, particle properties and off-bottom clearance (C/T) on cloud height was investigated. The results showed that cloud height is a strong function of XV and C/T; but not a strong function of particle properties. Based on the findings, a purely empirical model that predicts cloud height as a function of XV, particle properties and C/T was proposed.
Benzer Tezler
- Analysis of velocity profiles in concentrated solid-liquid mixtures using ultrasound doppler velocimetry
Derişik katı-sıvı karışımlarında hız profillerinin ultrasonik doppler hız ölçüm tekniği kullanılarak analizi
AHMET FIRAT TAŞKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İNCİ AYRANCI TANSIK
PROF. DR. YUSUF ULUDAĞ
- Sorgun linyit-su karışımının iyonik olmayan bir dispersant ile hazırlanması ve incelenmesi
Başlık çevirisi yok
MÜPHEM YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. REHA YAVUZ
- Tünel kazılarında oluşan solunabilir tozun etüdü
Respirable dust generation in Tünnel excavetions
ATAÇ BAŞÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ERDİL AYVAZOĞLU
- Kömürün mineral içeriğinin yanma özelliklerine etkisi
The Effect of mineral matter content of coal on its combustion properties
HANZADE AÇMA
- The spatio-temporal dynamics of aerosols in the Marmara region and impact of land cover/use on atmospheric environment
Marmara bölgesindeki aerosollerin mekansal-zamansal dinamiksel ve arazi örtüsü/kullaniminın atmosferik ortam üzerindeki̇ etkisi
PARIA ETTEHADI OSGOUEI
Doktora
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİNASİ KAYA