The effect of particle shape on just-suspended speed of mixtures of solids at high concentrations
Yüksek konsantrasyonlu katı sıvı karışımlarında partikül şeklinin minimum karıştırma hızına etkisi
- Tez No: 474971
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. İNCİ AYRANCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- 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
Katı-sıvı karıştırma kimya endüstrisinde sıkça karşılaşılan bir uygulamadır. Katı-sıvı karıştırma operasyonlarında minimum güç tüketiminde, fazlar arasındaki maksimum temas yüzeyini sağlayan karıştırıcı hızını belirlemek önemlidir. Bu hız minimum karıştırma hızı, Njs, olarak adlandırılır. Njs deneysel olarak görsel ölçümler veya basınç farkı ölçümü yöntemi ile belirlenebilir. Karıştırma sistemi tasarım aşamasındaysa ya da deneysel yöntemleri uygulamak mümkün değil ise Njs tahmini için literatürde yer alan korelasyonlar kullanılmaktadır. Bu konu hakkında yapılan akademik çalışmaların çoğu düşük konsantrasyonlarda tek katı faz içeren ve küresel partiküllü karışımlar ile, bir kısmı ise yüksek konsantrasyonlarda iki katı faz içeren küresel partiküllü karışımlar ile yapılmıştır. Ancak endüstriyel uygulamalar çeşitli şekillerdeki çok sayıdaki katı fazını yüksek konsantrasyonlarda içeren karışımlardan oluşmaktadır. Bu çalışmada yüksek konsantrasyonda küresel olmayan partiküllerden oluşan iki katı fazlı katı-sıvı karışımları için literatürdeki korelasyonların uygulanabilirliğinin ve basınç ölçümü yönteminin literatürde yer alan koşullardan farklı koşullarda uygulanabilirliğinin test edilmesi amaçlanmıştır. Öncelikle, küresel olmayan partiküllerden oluşan iki katı fazlı karışımların süspansiyon davranışı incelenmiştir. Sonuçlar küresel partiküllerin daha zor süspanse olduklarını göstermiştir. Tek katı fazlı katı-sıvı karışımları için Ayrancı'nın korelasyonunun küresel ve küresel olmayan partiküller ile verdiği sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrancı'nın korelasyonunun her iki partikül tipi için de neredeyse aynı doğrulukta tahminler verdiği görülmüştür. Ayrancı'nın korelasyonu'nun seçilmesinin sebebi herhangi bir şekil düzenlemesi yapılmadan literatürde tek katı fazlı katı-sıvı karışımları için yer alan diğer korelasyonlara kıyasla en iyi sonucu vermesidir. Yine de küresel olmayan partiküller için daha iyi bir tahmin sağlamak için, en boy oranı, dairesellik, dış bükeylik, Wadell'in küreselliği ve Corey'in şekil faktörünün partikül şeklini matematiksel olarak ifade etme performansı karşılaştırılmıştır. Karıştırmalı tanklarda partikül şeklini ifade eden en uygun faktörün Wadell'in küreselliği olduğuna karar verilmiştir. Bu düzeltme ile Ayrancı'nın korelasyonu ile yapılan tahminlerdeki standart sapma azalmıştır. İki katı fazlı karışımların Njs'leri deneysel olarak ölçülmüş ve bu sonuçlar güç modeli kullanılarak elde edilen Njs tahminleri ile karşılaştırılmıştır. Ağ etkisi gösteren katı-sıvı karışımlarının Njs tahminleri için güç modeline bir düzeltme önerilmiştir. Bu düzeltme katı-sıvı karışımlarının Njs tahminlerinin deneysel verileri takip edebilmesini sağlamıştır. Ayrancı'nın korelasyonundaki şekil düzeltmesi ile birlikte iki katılı katı-sıvı karışımlarının Njs tahminlerinin standart sapması düşmüştür. Son olarak, basınç farkı ölçümü yönteminin, geliştirildiği koşullardan daha geniş koşullarda uygulanabilirliği test edilmiştir. Yöntemin limitleri dışında yapılan bu çalışmada, veri toplarken ve analiz edilirken karşılaşılan problemler ve çözüm önerileri rapor edilmiştir. Aynı zamanda ilk defa bu çalışma ile görsel yöntem ve basınç farkı ölçümü yöntemi karşılaştırılması geniş bir veri seti ile yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Solid-liquid mixing is a common application in the chemical industry. For solid-liquid mixing operations, it is important to determine the impeller speed which provides the maximum contact surface between the phases at minimum power consumption. This impeller speed is called just suspended speed, Njs. Njs can be determined experimentally by visual observation or pressure gauge measurement method. If the mixing system is at the design stage or if it is not possible to apply experimental methods, the correlations in literature are used to predict Njs. Most of the studies on this subject have been done with unimodal slurries of spherical particles at low solids concentrations, and some with mixed slurries of spherical particles at high concentrations. But industrial applications generally consist of mixtures containing many solid phases and irregularly shaped particles at high concentrations. In this study, the aim was to test the applicability of the correlations in literature for mixed slurries that have non-spherical particles at high concentrations and to test the applicability of pressure gauge measurement method at conditions that are different than literature conditions. First, the suspension behaviour of mixed slurries with non-spherical particles was investigated. The results showed that spherical particles are harder to suspend. To investigate whether a correction is required in correlations, the Njs predictions of Ayranci's correlation were compared for the unimodal slurries with spherical and non-spherical particles. Ayranci's correlation was chosen because the most accurate Njs predictions were obtained with this correlation compared to the other correlations in literature without any shape consideration. It was seen that the predictions with Ayranci's correlation are at almost the same accuracy for both spherical and non-spherical particles. Nevertheless, to obtain more accurate results for non-spherical particles, the performance of aspect ratio, circularity, convexity, Wadell's sphericity and Corey's shape factor was compared to incorporate particle shape mathematically. It was decided that Wadell's sphericity is the most convenient factor to represent the effect of particle shape on solids suspension in stirred tanks. With this, the standard deviations in the predictions decreased. The mixed slurry Njs was measured experimentally and these results were compared with the predictions using the power model. A correction on the power model was recommended for the slurries that show networking effect. This correction allowed for the prediction data to follow the experimental data more closely. When the correction for the particle shape in Ayranci's correlation was introduces, the standard deviations in the prediction of mixed slurries decreased. Finally, the applicability of pressure gauge measurement method was tested at conditions that are beyond the limits that it was developed initially. The problems encountered with collection and analysis of data at these out-of-limit applications and the solutions to overcome them are reported. Also, the visual observation method and the pressure gauge measurement method were compared with a large data set for the first time, in this study.
Benzer Tezler
- Atatürk Kültür Merkezi büyük salonunun akustik açıdan performansının değerlendirilmesi
The Acoustical evaluation of the grand hall of İstanbul Atatürk Culture Center
AYŞEGÜL BUDAK
- A1-%3 Li-%0.15 Zr alaşımının mekanik davranışına yaşlanmanın etkisi
The Effect of ageing on the mechanical behavior of A1-3% Li-0.15% Zr alloy
JAFAR GHAEMİ GUİVİ
- An investigation on the effects of design and operational parameters on grinding performance of multi-compartment ball mills used in the cement industry
Çimento endüstrisinde kullanılan kamaralı bilyalı değirmenlerin işletme ve tasarım değişkenlerinin öğütme performansı üzerine etkilerinin incelenmesi
ÖMÜRDEN GENÇ
Doktora
İngilizce
2008
Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe ÜniversitesiMaden Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. AHMET HAKAN BENZER
PROF. DR. ŞEVKET LEVENT ERGÜN
- Basamak patlatmasında tasarım parametrelerinin patlatma verimliliği ve çevresel etki açısından değerlendirilmesi
Evaluation of design parameters in bench blasting in terms of blast efficiency and environmental effect
ÖZGE AKYILDIZ
Doktora
Türkçe
2022
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜRKER HÜDAVERDİ
- Osprey döküm sisteminin modellenmesi
Modelling of the osprey casting system
AHMET GÜNER
Doktora
Türkçe
2010
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. NİYAZİ ERUSLU