Generation and simulation of flow and mass transfer in virtual porous media
Sanal gözenekli ortamlarda akış ve kütle transferinin üretilmesi ve simülasyonu
- Tez No: 826517
- Danışmanlar: Assoc. Prof. Dr. HARUN KOKU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Kimya Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Gözenekli ortamlarda sıvı akışı ve kütle taşınımı sorunu, yüksek yüzey alanlı malzemelerin gerektiği mühendislik ve bilim alanlarında çeşitli şekillerde ortaya çıkar. Bu, gıda ve toprak bilimlerinden kimya, çevre ve petrol mühendisliğine kadar çeşitli alanları kapsar. Birçok uygulamada kullanılan gözenekli malzemeler, temel amaca bağlı olarak farklı morfolojik ve fizikokimyasal özelliklere sahiptir. Örneğin, gaz reaksiyonları için katı faz katalizörleri olarak kullanılan düzenli gözenekli yapılar, tek modal parçacık boyutu dağılımına sahiptir. Diğer taraftan, yüksek performanslı sıvı kromatografisinde (HPLC) kullanılan durağan faz, konvektif kütle taşınması için makro gözenekler ve difüzyon sınırlı kütle transferi için mezo gözenekler sunan ideal olarak ikili modal gözenek boyutu dağılımına sahip hiyerarşik yapıya sahip gözenekli ortamlardan oluşur. Kromatografik durağan fazların geliştirilmesine yönelik araştırmalarda, yüksek geçirgenliklerde düşük plaka yüksekliklerine (veya bant yayılımına) sahip devrim niteliğinde tasarımların elde edilmesi için geleneksel bir yaklaşım izlenir. Bu yaklaşım, durağan fazın fiziksel olarak sentezlenip laboratuvarda performansının değerlendirildiği deneysel bir deneme yanılma prosedürüne dayanır ve malzeme/kimyasallar ve zaman açısından kümülatif maliyetlere neden olur. Ayrıca, işletme koşullarında kontrolsüz değişiklikler olduğu için optimizasyon için belirli parametreleri tamamen ayırmak genellikle son derece zordur. Bu çalışmanın amacı, sanal olarak oluşturulan geometrilerde dağılımı modellemek için üç adımlı bir strateji geliştirmektir. Geliştirilen modelin, en azından günümüzde mevcut olan hesaplama gücünü kullanarak durağan faz geliştirme konusundaki deneysel araştırmalara yön gösteren bir rehber olarak hizmet etmesi beklenmektedir. Bu tür bir dönüşümü mutlak anlamda gerçekleştirmek mümkün olmadığından, bazı sınırlamalar ve varsayımlar bulunmakta ve buna göre tartışılmaktadır. Bu çalışmanın sonuçları, literatürdeki diğer deneysel ve hesaplamalı çalışmalarla uyumlu olmasına rağmen bazı küçük farklılıklar içermektedir. Bu farklılıklar, her bir çalışmanın incelediği gözenekli ortamın morfolojik özelliklerindeki farklılıklara bağlı olarak ele alınmış ve gerekçelendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The problem of fluid flow and mass transport in porous media emerges in various fields in engineering and science where high-surface-area materials are required. This ranges from food and soil sciences to chemical, environmental and petroleum engineering. Porous materials used in numerous applications are characterized by distinct morphology and physiochemical properties, depending on their main objective. For example, highly ordered porous structures with monomodal particle size distribution are used as solid-phase catalysts for gas reactions. On the other hand, the stationary phase in high performance liquid chromatography (HPLC) is made of hierarchically structured porous media with ideally bimodal pore size distribution which offer macropores for convective mass transport and mesopores for diffusion-limited mass transfer. In research studies concerning the development of chromatographic stationary phases, the traditional approach to come up with revolutionary designs, which would achieve low plate heights (or band dispersion) at high permeabilities, is based on an experimental trial-and-error procedure, where the stationary phase is physically synthesized and examined in the laboratory to evaluate its performance, leading to cumulative expenses in material/chemicals as well as time. Furthermore, due to uncontrolled disturbances in operating conditions, it is often extremely difficult to completely single out certain parameters for optimization. The goal of this study is to develop a three-step strategy to model dispersion in virtually constructed geometries. The developed model is expected to, at least, serve as a directional guide to experimental research in stationary phase development by leveraging the recent advents in computational power available today. Because it is impossible to perform such a transformation in an absolute sense, some limitations and assumptions are present and discussed accordingly. The results of this work were found to be similar to other experimental and computational works in the literature, despite some minor discrepancies. Such discrepancies were addressed and justified mainly by attributing them to variations in the morphology of the porous media investigated by each study.
Benzer Tezler
- Dizel içten yanmalı motorlarda silindir içerisindeki hava hareketlerinin incelenmesi
In-cylinder flow characterization of air in diesel internal combustion engines
CEM DEMİRKESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Sürgülü yön denetim valflerinde yük kaybının yarattığı ısı miktarı
Pressure drop and heat generation in spoel type valves
AHMET DİNÇER
Doktora
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN F. GENCELİ
- Yük-frekans kontrolunun incelenmesi
Başlık çevirisi yok
CANAN ZOBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. AYŞEN DEMİRÖREN
- Otomotiv ön cam buz çözme performansının sayısal olarak modellenmesi ve buzun erimesine etki eden parametrelerin irdelenmesi
Numerical modeling of windshield de-icing performance and parametric evaluation of ice melting process
SERHAN TATAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Basınçlı su reaktörleri U borulu buhar üreteçlerinin termo-hidrolik modellenmesi
Thermal-hydraulic analysis of U-tube steam generators for gressurized water reactors
SÜLEYMAN ÖZKAYNAK