Development of a novel drying algorithm for reducing dimensional change on cotton textiles during tumble drying
Pamuklu tekstillerin tamburlu kurutulması sırasında boyutsal değişimini azaltmaya yönelik yenilikçi bir kurutma algoritması geliştirilmesi
- Tez No: 894466
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT KIVANÇ ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte hayatımıza giren kurutma makinelerine olan ihtiyaç, insanların çalışma hayatına daha çok dahil olması ile günden güne artmaktadır. Zamandan ve yerden tasarruf etmek isteyen ve çamaşır yıkama-kurutma prosesler için daha az efor sarf etmek isteyen insanlar, bu makineye daha çok yönelmektedir. Kurutma makinesi teoride faydalı bir ürün olarak görünse de, insanların çekinerek kullandığı bir üründür. Bu hissiyatın en temel sebebi, kurutma makinelerinin belli tekstil tiplerini özellikle pamuk içeren tekstilleri çektirmesidir. Bu çalışma kapsamında problemin ana kaynağını belirleyebilmek ve kullanıcıların günlük hayattaki çamaşır yıkama alışkanlıklarını yakından tanıyabilmek amacıyla bir anket gerçekleştirilmiştir. Anket sonuçlarına göre çekme problemi tespit edilerek kullanıcıların günlük hayatta en sık çekme gözlemlediği tekstil ürünlerini simüle edecek kumaş numuneleri tedarik edilerek aşamalı bir deney planı kurgulanmıştır. Ankette belirtilen farklı marka ve modellerde kurutma makineleri satın alınarak, detaylı algoritma analizi ve çekme testleri uygulanmıştır. Bu çalışma öncül çalışma olarak gerçekleştirilmiştir ve sonucunda piyasada bulunan kurutma makinelerinin çekme oranları arasında bariz bir fark olmadığı, hepsinin benzer oranlarda çekmeye neden olduğu görülmüştür. Tambur devrinin yavaş olmasının ve tambur giriş sıcaklığının yüksek olmasının, kısmen çekmeyi olumlu yönde etkileyen parametreler olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca kurutma süresi ile çekme oranı arasında doğrudan paralel bir bağlantı olduğu görülmüştür. Ardından kullanıcı koşulları da göz önünde bulundurularak test planı kurgulanmış ve ½ Kesikli Faktöriyel Deneysel Tasarım çalışması planlanmıştır. Deneysel tasarım testleri ve öncül çalışma sonucunda elde edilen tüm veriler, bir matematiksel model oluşturulmak üzere toplanmıştır. Matematiksel model R programı kullanılarak geliştirilmiştir. 111 test verisi doğrudan modele beslenerek, kurutma makinesi marka ve modelinden bağımsız şekilde çekmenin tahminlenebilmesi hedeflenmiştir. Oluşturulan model %97.5 doğruluk oranıyla tahminleme yapabilmektedir. Matematiksel model oluşturulurken, modele eklenen parametrelerin önem ve etki dereceleri belirlenmiş ve çekmeyi etkileyen en önemli parametrenin tambur devri ve kurutma süresi olduğu saptanmıştır. Algoritma tasarımı yapılmadan önce, çekmenin kurutma makinesi içerisindeki gelişimini ve nem ile olan ilişkisini anlayabilmek adına, periyodik olarak 20 dakikada bir test numunelerinin çekme oranları farklı kapasitelerde ölçülmüştür. Çıkan veriler grafikleştirilerek, kurutma başından itibaren çekmenin en iyi sonucu verdiği bir nokta olduğu tespit edilmiştir. Bu noktaya“Kritik Nem Noktası”adı verilmiştir. Yapılan periyodik takip testlerinde, kritik nem noktasına kadar, pamuklu tekstillerin herhangi bir mekanik hareketten etkilenmediği ve çekme göstermediği belirlenmiştir. Aksine, çamaşır makinesinden belli oranda çekmiş olarak gelen tekstilin kurutucuya atıldığında, kritik nem noktasına gelene kadar kendini saldığı ve boyutça genişlediği tespit edilmiştir. Kritik nem noktasından sonra kurutmaya devam edildiğinde, tekstilin çekmeye başladığı ve kurutma tamamlanana kadar çektiği gözlemlenmiştir. Yapılan tüm deneyler sonucunda elde edilen bulgular bir araya getirilerek, pamuklu tekstillerin tamburlu kurutması sırasında çekme oranını azaltmak için bir algoritma tasarımı yapılmıştır. Algoritma tasarımında en önemli kriter tambur devri olduğu için tamburun durduğu, düşük hızda ve yüksek hızda döndüğü çeşitli varyasyonlar kurgulanarak denemeler gerçekleştirilmiştir. Öncül çalışmada çıkan sonuçlardan biri, en iyi çekme oranının sererek kurutma sonrasında elde edildiğidir. Tekstile etki eden tambur hareketi yani mekanik hareketin, sererek kurutma seviyesine yaklaştırılması algoritma tasarımında göz önünde bulundurulan en önemli kriterdir. Kritik nem seviyesine kadar 2800 RPM konfigürasyonunda kurutma yapıldıktan sonra, tamburun 1800 RPM'e kadar yavaşlatılıp 2,5 dakika boyunca döndüğü, ardından 7,5 dakika durduğu konfigürasyon tüm denemeler içerisinde en düşük çekme oranını vermektedir. Belirlenen algoritma tasarımında homojeniteyi ve daha hızlı kurutmayı sağlamak amacıyla, sistem ek ısıtıcı ile desteklenmiştir. Yapılan öncül çalışmalarda ve DOE test kurgusu sonucunda, kurutma süresi direkt olarak çekmeyi etkilediği için, ek ısıtıcı eklenmesi ile de çekme oranı daha da iyileşmiştir. Referans alınan Pamuklu Ekonomik programının boydan çekme oranı örme test numunesinde %9,2, dokuma test numunesinde %2,1 iken, geliştirilmiş olan yenilikçi algoritma tasarımı sonrasında örme test numunesinde boydan çekme oranı %6,6, dokuma test numunesinde ise %1,6 olarak ölçülmüştür. Yeni algoritma tasarımının sonucu olarak boydan çekme oranı örme tekstillerde %28, dokuma tekstillerde %24 iyileştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
With the development of technology, the need for drying machines, which entered our lives, is increasing day by day as people are more involved in working life. People who want to save time and space and want to spend less effort for washing-drying processes are more attracted to this machine. Although the dryer appears to be a useful product in theory, it is a product that people use hesitantly. The main reason for this feeling is that drying machines shrink certain types of textiles, especially cotton-containing textiles. Within the scope of this study, a survey was conducted in order to determine the main source of the problem and to get to know the laundry habits of the users in daily life. According to the results of the survey, the shrinkage problem was determined and a phased experiment plan was designed by procuring fabric samples to simulate the textile products that the users most frequently observed shrinkage in daily life. Drying machines of different brands and models specified in the questionnaire were purchased and detailed algorithm analysis and shrinkage tests were applied. This study was carried out as a preliminary study and as a result, it was seen that there was no obvious difference between the shrinkage rates of the dryers available in the market, and all of them caused shrinkage at similar rates. It has been determined that slow drum rotation and high drum inlet temperature are the parameters that partially affect the shrinkage positively. Then, the test plan was designed considering the user conditions and the ½ Fractional Factorial Design of Experiment (DOE) study was planned. All data obtained as a result of experimental design tests and preliminary study were collected to form a mathematical model. The mathematical model was developed using the R program. By feeding 111 test data directly to the model, it is aimed to predict the shrinkage regardless of the dryer brand and model. The created model can make predictions with an accuracy rate of 97.5%. While creating the mathematical model, the importance and degree of influence of the parameters added to the model were determined and it was determined that the most important parameter affecting the shrinkage was the drum speed and drying time. Before the algorithm was designed, the shrinkage rates of the test samples were measured at different capacities periodically every 20 minutes in order to understand the development of shrinkage in the dryer and its relationship with humidity. By graphing the obtained data, it has been determined that there is a point where shrinkage gives the best results from the beginning of drying. This point is called the“Critical Moisture Point”. In the periodic follow-up tests, it was determined that cotton textiles were not affected by any mechanical action and did not show shrinkage until the critical moisture point. On the contrary, it has been determined that when the textile, which comes from the washing machine with a certain amount of shrinkage, is put into the dryer, it releases itself and expands in size until it reaches the critical moisture point. It has been observed that when drying is continued after the critical moisture point, the textile starts to shrink and shrinks until the drying is complete. By combining the findings obtained as a result of all the experiments, an algorithm was designed to reduce the shrinkage rate during tumble drying of cotton textiles. Since the most important criterion in the algorithm design is the drum rotation, various iterations have been made by constructing drum stop and rotation durations at low speed and high speed. The purpose of the design is providing minimum mechanical drum movement. After drying in the 2800 RPM configuration until the critical humidity level, the configuration where the drum is slowed down to 1800 RPM and rotated for 2,5 minutes, then stopped for 7,5 minutes gives the lowest shrinkage rate among all trials. In order to ensure homogeneity and faster drying in the determined algorithm design, the system was supported with an additional heater. In the preliminary studies and as a result of the DOE tests, since the drying time directly affects the shrinkage, the shrinkage rate is further improved with the addition of an additional heater. While the lengthwise shrinkage rate of the reference Cotton Economic program was 9,2% in the knitted test sample and 2,1% in the woven test sample, the lengthwise shrinkage rate was measured as 6,6% in the knitted test sample and 1.6% in the woven test sample after the innovative algorithm design was developed. As a result of the new algorithm design, the lengthwise shrinkage rate has been improved by 28% in knitted textiles and 24% in woven textiles.
Benzer Tezler
- A comprehensive investigation of the influence of vacuum conditions on the drying characteristics of textiles
Tekstil kurutma karakteristikleri üzerinde vakum koşullarının etkisinin kapsamlı incelemesi
AMIR NADERIAN JAHROMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Sarkozin tayini için yeni bir biyosensör geliştirilmesi
Development of a novel biosensor for determination of sarcosine
DUYGU KILIÇ
- Development of novel pet food involving drying step
Kurutma işlemi içeren yeni evcil hayvan mamalarının geliştirilmesi
AYŞEGÜL ALYAMAÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Gıda Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞÜKRÜ GÜLEÇ
- Atıkların yüksek sıcaklıkta sürekli pirolizi için yarı-pilot ölçek yeni bir vidalı reaktör geliştirilmesi
Development of a new semi-pilot scale screw reactor for continuous pyrolysis of wastes at high temperature
ANIL ÜNSAÇ
Doktora
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir NMC katot mürekkeplerinin sentezi
Synthesis of printable NMC cathodes for lithium ion batteries
FATMA SENA TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR