Modeling and numerical analysis of single droplet drying
Tek damlacık kurumasının modellenmesi ve nümerik çözümlemesi
- Tez No: 166884
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖNDER ÖZBELGE, YRD. DOÇ. DR. YUSUF ULUDAĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sprey kurutma, tek damlacık, modelleme, sabit farklar metodu, değişken pozisyonlu sınır vıı, Spray drying, single droplet, modeling, finite difference method, moving boundary
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Öz TEK DAMLACIK KURUMASININ MODELLENMESÎ VE NÜMERİK ÇÖZÜMLEMESİ DALMAZ, Nesip Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Tez Yöneticisi: Prof. Dr. H. Önder ÖZBELGE Yardımcı Tez Yöneticisi: Y. Doç. Dr. Yusuf ULUDAĞ Ağustos 2005, 120 sayfa Sprey kurutucularının modellenmesinde kullanılabilecek yeni bir tek damlacık kuruma modeli geliştirilmiştir. Isı ve kütle transferi denklemleri yardımıyla, değişken pozisyonlu buharlaşma yüzü yaklaşımı kullanılarak, tek damlacığın sabit ve azalan hız rejimlerindeki kuruma davranışı tanımlanmaya çalışılmıştır. Sabit ve azalan hız rejimleri için. Değişken Grid Ağı (VGN) ve Değişken Zaman Aralığı (VTS) algoritması adlî iki farklı nümerik çözüm metodu, değişken pozisyonlu sınır analizinin gerekleri göz önünde bulundurularak geliştirilmiştir. Modelin geçerliliğini sınamak amacıyla silisyum dioksit (S1O2), yağsız süt ve sodyum sülfat dekahidrat (Na2SO4-10H2O) damlacıklarına ait deneysel ağırlık ve sıcaklık ölçümleri model vısonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Bunun yanında, algoritmalarda kullanılan döngülerin doğru çalışması gereği düşünülerek nümerik parametrelerin uygun değerleri araştırılmıştır. Geliştirilen model 101°C de ve 178°C de kurutulan silisyum dioksit (Si02) damlacıklarıyla 50°C de ve 90°C de kurutulan süt damlacıklarına ait ağırlık ve sıcaklık değerlerini başarıyla hesaplamıştır. Ancak, 90°C de ve 1 10°C de kurutulan sodyum sülfat dekahidrat (Na2SO4-i0H2O) damlacıklarına ait ağırlık ve sıcaklık değerlerini hesaplamada model başarısız olmuştur. Bunun temel nedeni olarak, modelin saf suya ait olan ve katı-sıvı etkileşimlerini gözardı eden bir buhar basıncı denkliği kullanması öngörülmüştür. Ancak, geliştirilen model yüksek çözünürlüğe sahip katı-sıvı etkileşimi güçlü damlacıklara ait kuruma geçmişini belirlemeye uygun bir buhar basıncı denkliğini az bir çabayla kullanmayı sağlayacak esnekliğe sahiptir. Damlacıkların kritik ağırlık temel alınarak hesaplanan ilk andaki çaplan ? 1.5-2.0 mm olarak bulunmuş olup, bu değerler deneysel sonuçlarla uyum göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma farklı damlacıklara ait kuruma geçmişini belirlemede kullanılabilecek olan yeni ve güvenilir bir model ortaya çıkarmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT MODELING AND NUMERICAL ANALYSIS OF SINGLE DROPLET DRYING DALMAZ, Nesip M.Sc, Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. H. Önder ÖZBELGE Co-Supervisor: Asst. Prof. Dr. Yusuf ULUDA? August 2005, 120 pages A new single droplet drying model is developed that can he used as a part of computational modeling of a typical spray drier. It is aimed to describe the drying behavior of a single droplet both in constant and falling rate periods using receding evaporation front approach coupled with the utilization of heat and mass transfer equations. A special attention is addressed to develop two different numerical solution methods, namely the Variable Grid Network (VGN) algorithm for constant rate period and the Variable Time Step (VTS) algorithm for falling rate period, with the requirement of moving boundary analysis. For the assessment of the validity of the model, experimental weight and temperature histories of colloidal silica (SİO2), IVskimmed milk and sodium sulfate decahydrate (Na2SO4-10H2O) droplets are compared with the model predictions. Further, proper choices of the numerical parameters are sought in order to have successful iteration loops. The model successfully estimated the weight and temperature histories of colloidal silica, dried at air temperatures of 101°C and 178°C, and skimmed milk, dried at air temperatures of 50°C and 90°C, droplets. However, the model failed to predict both the weight and the temperature histories of Na2SO4-10H2O droplets dried at air temperatures of 90°C and 1 10°C. Using the vapor pressure expression of pure water, which neglects the non-idealities introduced by solid-liquid interactions, in model calculations is addressed to be the main reason of the model resulting poor estimations. However, the developed model gives the flexibility to use a proper vapor pressure expression without much effort for estimation of the drying history of droplets having highly soluble solids with strong solid-liquid interactions. Initial droplet diameters, which were calculated based on the estimations of the critical droplet weights, were predicted in the range of 1.5-2.0 mm, which are in good agreement with the experimental measurements. It is concluded that the study has resulted a new reliable drying model that can be used to predict the drying histories of different materials.
Benzer Tezler
- Sıvı yakıt damlacık dizilerinde momentum, ısı ve kütle geçişi
Momentum, heat and mass transfer in liquid fuel droplet arrays
CAHİT AKIN
- Methanol droplet combustion modeling with detailed chemistry
Metanol damlasının detaylı kimya ile yanma modellenmesi
MEHMET ÖZER HAVLUCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HASAN BEDİR
- Kiriş problemleri sonlu elemanlar yöntemi ile çözümü
The Solution of beam problems with finite element method
OSAMA A.SALEH ABDALLA
- Nonlinear and linear modeling of weatherstrip seal and investigation of its effect in vehicle vibrations
Kapı fitilinin lineer ve lineer olmayan modellemesi ve araç titreşimine etkisinin incelenmesi
EMRE DİKMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. İPEK BAŞDOĞAN
- Düşey perdeli duvarlarda doğal taşınım ile ısı geçişinin sayısal çözümü
On Natural convection heat transfer from veiled walls
ECVET ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İ. YALÇIN URALCAN