Daldırılmış çarpan eğik jetlerde kütle transferi
Mass transfer in submerged impinging oblique jet
Yazar: BETÜL SOLAK
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET EMİN ARZUTUĞ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Temel İşlemler ve Termodinamik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kimya mühendisliği = Chemical engineering

Özet:
Bu tez, bir jet hücresi içinde daldırılmış çarpan konvansiyonel jetin farklı açılarda konumlandırılan bir yüzeye çarptırılması durumunda gerçekleşen kütle transferi çalışmasını içermektedir. Daldırılmış çarpan jetlerin kullanıldığı akış ve kütle transferi çalışmaları, çarpma yüzeyi geometrisi, çarpma yüzeyi ile nozul arasındaki açı, jet akışının türbülanslık şiddetine, jet akış geometrisi, jet çıkışındaki hız profiline, jet ile çarpma yüzeyi arası mesafe vb. birçok parametreye bağlı olarak değişmektedir. Deneyler, Re sayısının 5000 ile 40000, nozul ile çarpma yüzeyi mesafesinin 2-6, çarpma yüzeyi açısının 60o ile 90o aralığında ve 1692 Sc sayısında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada çarpma yüzeyi üzerindeki lokal kütle transferi katsayıları elektrokimyasal sınırlayıcı difüzyon akımı tekniği (ELDCT) kullanılarak belirlenmiştir.
Çarpma yüzeyi düzleminin nozul ekseni ile yaptığı açı 90o olan ilk durumda, çarpma yüzeyi üzerindeki gerçekleştirilen kütle transfer ölçümlerinin jet durgunluk noktası civarında bir maksimum verdiği tespit edilmiştir. Lokal kütle transfer katsayıları, radyal mesafedeki artışla azalmıştır. Jet Re sayısındaki artış lokal kütle transferi değerlerini artırdığı gözlenmiştir. Nozul-yüzey mesafesi 2'den 6'ya artırıldığında, tüm yüzey üzerinde kütle transfer katsayıları azalmıştır. 
Çarpma yüzeyi düzleminin nozul ekseni ile dik açıdan farklı olan 60o, 70o ve 80o'lik açılarda konumlandırıldığı durumlarda, çarpma yüzeyi üzerinde kütle transferi ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu ölçümlere göre; açıdaki azalmayla birlikte maksimum kütle transferinin yeri, dik durumda (r/D)'nin sıfıra eşit olduğu geometrik jet durgunluk noktasından radyal yönde uzaklaşmıştır. 
Açılı durumlarda yapılan deneyler, çarpma açısının azalması ile birlikte kütle transfer katsayılarının azaldığını göstermiştir. Maksimum lokal kütle transfer katsayılarının yeri, jet durgunluk noktasından itibaren duvar jet akışının hızının azalmadığı yönde değişmiştir. Lokal kütle transfer katsayıları kullanılarak lokal ve ortalama Sh sayıları hesaplanmıştır. Ortalama Sh sayıları, lokal değerlerin integrasyonu ile hesaplanmıştır. Ortalama Sh sayıları, jet Re sayılarının nozul-yüzey mesafesi ve çarpma açısının fonksiyonu olarak korele edilmiş ve aşağıdaki eşitlik elde edilmiştir:                   
Sh=0,033(〖Re〗^0,78 )((H/d))^(-0,50)(θ^0,51 )(〖Sc〗^0,33 )
Mevcut çalışmadan elde edilen sonuçlarla literatür sonuçlarının kıyaslanması sonunda aralarında iyi bir uyum olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak daldırılmış yüzeyle dik açı yapacak şekilde konumlandırılan jet akışı durumunda jet durgunluk notası civarında yüksek kütle transferi katsayıları elde edilmiştir. Fakat jetin yüzey düzlemi ile açılı olarak konumlandırıldığı durumlarda kütle transferi katsayıları (r/D)=0'a göre simetrik olmayıp bu noktadan radyal yöndeki bir tek bölgede yüksek kütle transferi katsayıları verdiği gözlenmiştir.

Abstract:
This these includes the study of mass transfer in which a submerged impinging jet positioned at different angles to a target surface in the cell. The flow and mass transfer studies using submerged impinging jets depend on target surface geometry, the angle between the nozzle and the target surface, turbulent flow intensity, the geometry of jet flow, the velocity profile at the exit of nozul.  Experiments was carried out Reynolds number intervals between 5000 and 40000, in the range of (H/d) between 2 and 6, in the range of the angles 60o-90o and at the Sc number of 1692. Local mass transfer coefficients on the target surface were determined using the electrochemical limiting  diffusion current technique (ELDCT).
When it is 90o the angle of impact in the first case, the jet impact on the surface mass transfer measurements performed in the vicinity of the stagnation point of a maximum is determined to give. Local mass transfer coefficients decreased with the increase in radial distance. It was observed that the increase in the Re numbers increased the local mass transfer values. The distance between the nozzle and the impact surface is increased from 2 to 6, over the entire surface mass transfer coefficient decreased. Impact surface of the nozzle axis with the plane of 60o, 70o and 80o he are located as in cases where the impact on the surface mass transfer measurements were carried out. According to these measurements, the maximum mass transfer position on the surface was moved from the geometric stagnation point where the value of (r/D) is equal to zero to the radial direction.
Local and average mass transfer coefficients by using local Sh numbers were calculated. The average sh numbers were calculated by integration of the local values. The average sh numbers, the number of jet Re nozzle-to-surface distance and the angle of impact has been correlated as a function of the following equation has been obtained:
Sh=0,033(〖Re〗^0,78 )((H/d))^(-0,50)(θ^0,51 )(〖Sc〗^0,33 )
A comparison of the results of the present study the results obtained from the literature, it was observed that a good fit between them at the end. As a result, is positioned at an angle perpendicular to the surface submerged, and the jet stream around the jet stagnation of the notes in the case of high mass transfer coefficients were obtained. But in cases where the impinging angle is different from the distribution of mass transfer coefficients of 90o with respect to (r/D)=0 is not symmetric, and the maximum mass transfer obtained in an area away from this point.