Modeling and optimization of nanoparticle production by flame spray pyrolysis method
Alev sprey piroliz yöntemi ile nanopartikül üretimininmodellenmesi ve optimizasyonu
- Tez No: 679591
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NESRİN EKİNCİ MACHIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Atılım Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Sistemlerinin Modellenmesi ve Tasarımı Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği ve Uygulamalı Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 329
Özet
Bu tezde, sürekli nanopartikül üretim yöntemi olan alev sprey piroliz (ASP) süreci, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yazılımı olan Fluent V.19 (ANSYS), ve ardından MATLAB'in kullanıldığı bir yaklaşımla benzetimlenmiştir. Model, literatürde yer alan mevcut deneysel veriler kullanılarak geliştirilmiş ve doğrulanmış olup, daha sonra laboratuvar ölçekli bir ASP sistemi tasarlamak için kullanılmıştır. Uygumalı HAD yaklaşımında, türbülans modeli olarak gerçeklenebilir k-ε modeli yerine kayma gerilimi taşınımı modeli (SST) k-ω kullanılarak iyileştirme yapılmıştır. Bu yaklaşım sonucunda primer nanopartikül boyutu tahminlerindeki hata %20'den %8'e düşürülmüştür. Ayrıca, sayısal çözümlemede eşanlı implicit basınç-hız çözümü, hesaplama süresini %96 oranında kısaltmıştır. Nanopartiküllerin alevin sıcaklığı üzerindeki etkisi dikkate alınmış, ve alevden nanopartiküllere radyasyonla ısı kayıplarını içerecek şekilde bir yaklaşım geliştirilmiştir. Bu yaklaşımı uygulayarak tahmin edilen alev gaz sıcaklıklarındaki ortalama hata %24'ten %7'ye düşürülmüş, böylece primer partikül çapları %92 doğrulukla tahmin edilebilmiştir. Ayrıca, yeni kurulan ASP sisteminde üretilen TiO2 nanopartiküllerinin boyutlarının kontrolünü daha iyi anlamaya yardımcı olmak üzere bir dizi parametrik çalışma yürütülmüştür. Modellemenin doğrulanmış sonuçları, gaz-sıvı-kütle oranı (GLMR), aleve enerji girişi, dağıtıcı gazın nozuldaki basınç düşüşü, soğutma hızı ve partiküllerin alevde kalma süresinin, nihai nanopartikül özelliklerini kontrol etmek üzere belirli bir aralıkta tutulması gerektiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a computational fluid dynamics (CFD) model is applied to simulate the flame spray pyrolysis (FSP) process for the continuous production of nanoparticles by using Fluent V.19 (ANSYS) software and MATLAB sequentially. The model is developed and validated using the experimental data available in the literature, and later applied to design a laboratory scale FSP system. Improvement on the applied CFD model was attempted by using the shear stress transport (SST) k-ω as a turbulence model instead of the realizable k-ε model. The outcome of this attempt was to reduce the error in the primary particle size predictions from 20% to 8%. Furthermore, using an implicit pressure velocity coupling as a numerical solver shortened the computational time by 96%. The impact of nanoparticles on the flame gas temperature was taken into account, and an approach was developed to include the radiation heat losses from the flame to nanoparticles. By applying this approach, the average error in the gas temperature prediction was reduced from 24 % to 7 %, thus lead to the prediction of the primary particle diameters with a 92% accuracy. Moreover, a number of parametric studies were conducted to help better understand the control of the TiO2 nanoparticle sizes produced in the new FSP system. The modeling validated results showed that, gas-to-liquid-mass ratio (GLMR), energy input into the flame, dispersion gas pressure drop across the nozzle tip, cooling rate and the particle residence time are the most important operational parameters which need to be kept within a certain range to control the final nanoparticle properties.
Benzer Tezler
- Dermal ilaç uygulama için yarı katı lipit nanopartikül dispersiyonlarının tasarımla kalite (QBD) yaklaşımı ile geliştirilmesi ve değerlendirilmesi
Development and evaluation of semisolid lipid nanoparticle dispersions by quality by design (QBD) approach for dermal drug delivery
ASLI ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FAHRİYE ULYA BADILLI
- Metformin kontrollü salımını yapan nanotransmembran sistemlerinin geliştirmesi ve diabetes mellitus tedavisinde kullanımının incelenmesi
Development of nanotransmembrane systems for controlled release of metformin and study of its use in treatment of diabetes mellitus
ABDOUL NZEYIMANA
- Nanopartiküllerin yeşil sentez yöntemi ile üretilmesi, biyoatıklardan elde edilen liflere doplanması ve atık suların fotokatalitik arıtımında kullanımının araştırılması
Production of nanoparticles by green synthesis method, doping of fibers obtained from biosolids and investigation of their use in photocatalytic treatment of wastewater
MARYAM NAWFAL MAHMOOD AL-NUAIMY
- Farklı sentez koşullarında sıfır değerlikli demir nanopartikül üretimi, optimizasyonu ve tekstil boyar maddelerinin giderimine uygulanması
Production of zero valent iron nanoparticles at different synthesis conditions, optimization and application for the textile dyes removal
UTKU BULUT ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
KimyaMersin ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL TURABİK
- 5-florourasil yüklü PLGA nanopartiküllerinin toroidal mikroakışkan sistemler ile üretimi ve proses değişkenlerinin deney tasarımı ile optimizasyonu
Production of 5-fluorouracil loaded PLGA nanoparticles with toroidal microfluidic system and optimization of process variables by design of experiments
ŞEYMA NUR TÜRKMEN KOÇ
Doktora
Türkçe
2024
Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM