İTÜDERGİSİ/d, Cilt 9, Sayı 4 (2010)

Yazı Büyüklüğü:  Küçük  Orta  Büyük

Disodyum oktaborat kurutulan püskürtmeli kurutucunun modellenmesi

Ercan ÖZDEMİR, Gülhayat NASÜN SAYGILI

Özet


Stokiometrik oranlarda borik asit ve borakstan hazırlanan çözeltiden suyun püskürtmeli kurutucuda uzaklaştırılması ile üretilen hidrate disodyum oktoboratın kuruma davranışının belirlenmesi için gerçekleştirilen matematiksel modelleme çalışmalarında en az varsayımın yapıldığı en üst düzey kabul edilen hesaplamalı akışkanlar dinamiği modeli uygulanmıştır. Modellemede, sürekli faza ait kütle, momentum ve enerji korunum eşitlikleri ile dispers faza ait temel korunum eşitlikleri ve türbülans büyüklüklerini içeren diferansiyel denklem setlerinin çözümü için sonlu hacimler metodu ile çalışan STAR-CD yazılımı kullanılmıştır. Damlacıkların kurutulması esnasında aynı anda iki süreç gerçekleşmektedir. Bunlardan birincisi damlacıklara dışarıdan transfer edilen enerji ile yüzeydeki suyun hava akımı içerisine buharlaştırılması, ikinci süreç ise suyun yüzeyden buharlaşmaya başlaması ile aynı zamanda damlacığın iç kısımlarındaki nemin sıvı veya buhar halinde yüzeye transferidir. Partikül içerisindeki nem taşınımı kararsız hal difüzyon eşitliği ile ifade edilerek, lokal nem içeriği ve sıcaklığa bağlı difüzyon katsayısı hesaplanmış literatürden elde edilen matematiksel eşitliğe uyarlanmıştır. Ayrıca, iki farklı sıcaklıkta ve bağıl nem 0.1 – 0.9 aralığında su buharı desorpsiyon izotermleri oluşturularak denge nem oranları hesaplanmıştır. Difüzyon eşitliğine ait katsayılar, damlacık boyut dağılımı, damlacıkların ilk hızları, türbülans model katsayıları, kurutma havası ve besleme çözeltisi özellikleri yazılımın ön işlemcisinde tanımlanarak, kurutucu içerisinde sürekli faza ait hız, yörünge, sıcaklık ve nem değerleri ile dispers fazda, damlacık kuruma hızları ve kurutucuda kalma süreleri belirlenmiştir. Püskürtmeli kurutucunın üç seviyesinde her seviye için altı noktada nem ve sıcaklık değerleri ölçülerek, elde edilen model sonuçları ile deneysel ölçümler karşılaştırılmış, model sonuçları ile deney sonuçlarının birbirine uyum gösterdiği saptanmıştır.

 

Anahtar Kelimeler: Püskürtmeli kurutma, hesaplamalı akışkanlar dinamiği, disodyum oktaborat.


Tam Metin: PDF