Tamburlu kurutma makinelerinde proses çalışma koşullarının farklı tekstil tipleri için nem alma hızına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of process working conditions on drying rate for different textile types in drum dryers
- Tez No: 676514
- Danışmanlar: PROF. DR. SEYHAN ONBAŞIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı-Akışkan Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Günümüz dünyasında küresel ısınmanın etkilerinin daha belirgin bir şekilde görülmesiyle ısı pompalı tamburlu kurutucuların kullanımı yaygınlaşmıştır. Isı pompalı kurutucuların kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte enerji tüketiminde iyileşmeler görülmesine rağmen, kurutma sürelerinde yüksek oranda artış görülmüştür. Bu konuda tamburlu kurutma makinelerinde hibrit çözümlere gidilmiştir. Bu sebeple optimum kurutma parametreleri oluşturulması, etkin kurutma parametrelerinin belirlenmesi ve sonucunda optimum nem alma değerlerinin elde edilmesi üzerine çalışma yapılması zorunlu hale gelmiştir. Ayrıca mevcut tanımlanan kurutma standardının tam ve yarım yüklere yönelik olması kullanıcıların evlerinde uyguladıkları yük miktarını yansıtmamaktadır. Bu sebeple çeyrek yük olarak tanımlanan 2 kg yük üzerine çalışma yapılması ve çeyrek yük için optimum kurutma algoritmaları geliştirilmesi önem arz etmektedir. Bununla birlikte tekstil sektörünün gelişmesi sonucu standart hesaplamalarda kullanılan pamuk tekstiline ek olarak sentetik tekstillerinin kurutma karakteristiğinin araştırılması ve optimum kurutma değerlerinin araştırılması zorunlu olmuştur. Bu yüksek lisans tezi kapsamında hibrit yapıda olan ısı pompalı ve ısıtıcılı tamburlu kurutma makinelerinde çeyrek yük pamuk ve sentetik tekstilin nem alma hızı ve kurutma karakteristikleri incelenmiştir. Gerçekleştirilen tez çalışması 6 ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde teze başlama sebepleri, tez kapsamında gerçekleştirilen çalışmalar ve elde edilen sonuçlar özet olarak sunulmuştur. İkinci bölümde, tamburlu kurutma makinelerinde kurutma performansına etki eden parametrelerin belirlenmesi üzerine gerçekleştirilen literatür çalışmaları paylaşılmıştır. Kurutmaya etki eden parametreler ayrı ayrı açıklanmıştır. Çoğunlukla bacalı tip kurutucularda ve daha az miktarda ısı pompalı kurutucularda yapılan çalışmalar yer almaktadır. Üçüncü bölümde, tambur içerisinde tekstil üzerinden nem alma işlemi teorik olarak açıklanmıştır. Isı ve kütle geçişinin birlikte gerçekleştiği tambur içerisindeki taşınımla kütle geçiş katsayısının ve pamuk tekstiline yönelik elde edilen katsayılar ile bu katsayılara etki eden parametreler paylaşılmıştır. Dördüncü bölümde, tez kapsamında kurutma performansına etki eden parametrelerin belirlenmesi için oluşturulan deney planı ve deney düzeneği tasarımı açıklanmıştır. Gerçekleştirilen deneylerin sonuçları ve deney sonuçlarının açıklamaları yapılmıştır. Beşinci bölümde, elde edilen deney sonuçları ile gerçekleştirilen analitik çalışmalar ve oluşturulan nem alma modeli paylaşılmıştır. Oluşturulan model ile kurutma sonunda toplam buharlaşan su miktarı %4.6 hata ile tahmin edilmiştir. Altıncı ve son bölümde ise gerçekleştirilen tez çalışmasında elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir ve daha sonraki çalışmalar için öneriler paylaşılmıştır. Sonuç olarak, bu yüksek lisans tezinde elde edilen sonuçlar şu şekildedir: Tambur devrinin hava debisine etkisi çok düşüktür, ihmal edilebilir. 42 ve 52 rpm'de ezme hareketi, 62 rpm'de santrifüj hareketi gerçekleşmektedir. Ezme hareketi yapılan 42 ve 52 rpm'de en iyi sonuç 52 rpm'de elde edilmiştir. Froude sayısı ile açıklandığı şekilde, 52 rpm'de, 42 rpm'e göre tekstiller daha yüksek noktadan düşmekteler ve bu sayede tambur hacmi içerisinde daha iyi açılarak kurutma havası ile temas eden yüzey alanı daha fazla olmaktadır. Aynı fan motor devirlerinde, pamuk tekstilinin üzerinden geçen hava debisi sentetiğe göre daha yüksektir. Standart 2 kg pamuk ve sentetik yükte, sentetiğin toplam yüzey alanı pamuğa göre %30 daha fazladır. Pamuğun higroskopik yapıda olması ve su emiliminin yüksek olmasından dolayı, sentetiğin de higroskopik yapıda olmaması ve su emilim değerinin düşük olması dolayısıyla suyun yüzeyinde bulunması sebebiyle sentetik tekstiller pamuğa göre daha hızlı bir şekilde kurutulmaktadır. Aktivite katsayısı 1 değerine yakınken su tekstil yüzeyinde bulunmaktadır ve buharlaşma hızı yüzeydeki su bitene kadar artmaktadır ve maksimum noktasına ulaşmaktadır. Tekstil yüzeyindeki suyun bitmesiyle birlikte tekstil yapısında bulunan suyun kurutulması zorlaşmaktadır. Bu durum aktivite katsayısının düşmesi ile açıklanmaktadır ve bu durumda buharlaşma hızıda yavaşlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In today's world, the use of heat pump drum dryers has become widespread as the effects of global warming are seen more clearly. Despite the improvement in energy consumption, there was a high rate of increase in drying times. In this regard, hybrid solutions have been made in drum dryers. For this reason, it has become necessary to work on establishing optimum drying parameters, determining effective drying parameters and obtaining optimum dehumidification values as a result. In addition, the fact that the current drying standard is for full and half loads does not reflect the amount of load applied by users in their homes. For this reason, it is important to work on 2 kg load, which is defined as a quarter load, and to develop optimum drying algorithms for a quarter load. However, as a result of the development of the textile industry, it has been necessary to investigate the drying characteristics of synthetic textiles in addition to cotton textiles used in standard calculations and to investigate their optimum drying values. Within the scope of this master's thesis, the dehumidification rate and drying characteristics of quarter-load cotton and synthetic textile in the hybrid drum dryer with heat pump and heater have been investigated. The thesis study consists of 6 main parts. In the first chapter, the reasons for starting the thesis, the studies carried out within the scope of the thesis and the results obtained are presented in summary. In the second chapter, literature studies on determination of parameters affecting the drying performance of drum dryers are shared. Mostly, there are studies performed on air-vented dryers and less amount of heat pump dryers. In the third chapter, the dehumidification process on textile in the drum is explained theoretically. The mass transfer coefficient and the coefficients obtained for cotton textile and the parameters affecting these coefficients are shared in the drum where heat and mass transfer occur together. In the fourth chapter, the experimental plan and the design of the experimental setup created within the scope of the thesis are explained. The results of the experiments and the explanations of the experimental results were shared. In the fifth chapter, the analytical studies and the dehumidification model created are shared. In the sixth and last part, the results obtained in the thesis study were evaluated and suggestions for further studies were shared. As a concluding remark; all experimental results showed in this thesis were obtained. As a result, At constant cotton, synthetic load and fan engine speed, when the drum speed is increased from 42 rpm to 62 rpm, the air flow rate increases by about 1 liter/second. Since this corresponds to 0.001 m^3/s, the effect of the drum rotation on the air flow is neglected. Cotton and synthetic textile movements were investigated at 42, 52 and 62 rpm by calculating the Froude number values. It has been determined that sticking to the wall - centrifugal movement at 62 rpm, falling - crushing movement at 42 and 52 rpm. The 62 rpm centrifugal movement provided the lowest evaporation rate. The textiles adhering to the wall act as a whole and mass transfer takes place from a single surface. Therefore, more time and energy is needed for the water molecules in the interior of the textiles to reach the textile surface by diffusion. At 42 and 52 rpm, where the crushing motion was made the best results were obtained at 52 rpm. At 52 rpm the textiles fall from a higher point than at 42 rpm, and thus, the surface area in contact with the drying air is greater by opening better within the drum volume. In order to see the singular effect of the air flow rate, 62 rpm with centrifugal movement was examined. In this condition, the singular effect was observed by increasing the air flow rate over the textile acting as a single solid load. In this condition, as the fan motor speed increases, the air flow increases and thus the water evaporation flow over the textile increases. At the same fan motor speeds, the air flow over the cotton textile is higher than the synthetic. At standard 2 kg cotton and synthetic load, the total surface area of synthetic is 30% more than cotton. Although the air flow rate is lower in synthetic load, the evaporation rate is higher than cotton. Since cotton has a hygroscopic structure and has high water absorption, synthetic textiles are dried faster than cotton because it is not in a hygroscopic structure and its water absorption value is low, so it is on the surface of water. The state of the water on the cotton textile depending on the textile moisture content is defined by the activity coefficient. When the activity coefficient is close to 1, the water is on the textile surface and the evaporation rate increases until the water on the surface is exhausted and reaches its maximum point. As the water on the textile surface runs out, it becomes difficult to dry the water in the textile structure. This is explained by the decrease in the activity coefficient, and in this case, the evaporation rate slows down.
Benzer Tezler
- Su soğutmalı yıkama-kurutma makinelerinde farklı proses çalışma koşullarının ısıtıcı kanalındaki hav birikimine ve kurutma performansına etkisinin değerlendirilmesi
Assessment of the effect of lint accumulation in the heater channel on the performance of the water cooled washer drying machines in different operating conditions
NAZIM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL ABUŞOĞLU
- Çamaşır kurutma makinesinde yeni tahrik sistemi tasarımı
New drive system design in a laundry dryer machine
İSA TOSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ VEDAT TEMİZ
- Isı pompalı tamburlu kurutucularda tambur devri ve hava debisinin tekstillerde boyutsal değişim, boncuklanma ve lif salınımına etkisinin incelenmesi
Heat pump tumble dryer drum revolution speed and air flow rate impact on textile dimensional stability, pilling and lint release
MUHAMMED EMİN ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLAY ÖZCAN
- Kondenserli çamaşır kurutma makinesinin enerji ve kurutma performansının sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of energy and drying performance of condenser tumble dryer
VASIF CAN YILDIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
- Otomatik havalandırma programı parametrelerinin tekstillerden koku uzaklaştırma ve hav çıkarma etkilerinin incelenmesi
Investigating linting and removing odour affects from textiles of automatic airing program parameters
BÜKRA KALAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN ÇİĞDEM GÜRSOY