Dielektrik Bariyer Deşarj Yöntemi ile Ozon Reaktörü Tasarımı ve Protorip İmalatı
Ozone Reactor Design and Production of Prototype with Dielectric Barrier Discharge (DBD) Method
Yazar: İHSAN YÜREKLİ
Danışman: PROF. DR. REMZİ VAROL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı /  İmalat ve Tasarım Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüz sorunlarının başında gelen ve sürekli artış gösteren insan nüfusunun büyük ölçüde etkilediği, çevre kirliliği, salgın hastalık, artan tüketim ihtiyacı gibi birçok etkenin meydana getirdiği sterilizasyon gereksinimini de doğru orantılı şekilde beraberinde getirmiştir. Başta gıda, sağlık, tekstil endüstrisi olmak üzere birçok endüstri alanında sterilizasyon aktif olarak kullanılmakta, yapılan AR-GE çalışmaları neticesinde kullanılan yöntem çeşitliliği ve kullanım alanları da artmaktadır. Ozonun (O3), güçlü bir dezenfektan ve oksidasyon etkisine sahip oluşu, kullanımının ardından geride kalıntı bırakmadan çözünebilen tek dezenfektan olması, hava veya oksijen kaynağı kullanılarak yapay yollardan uygun maliyetle üretilebilmesiyle diğer dezenfektanlara karşı gösterdiği üstün özellikler sayesinde kullanımı artan ve yapılan çalışmalarla daha da artış göstereceği bariz öngörülebilen bir sterilizatör çeşididir.
Yapmış olduğum bu tez çalışmasında, yapay yolla ozon üretim yöntemlerinden biri olan dielektirik bariyer deşarj (DBD) yöntemi ile plazma arkının oluşturulması prensibiyle çalışan, uygun maliyet, uzun kullanım ömrü, verimlilik faktörlerinin göz önünde bulundurulduğu ozon reaktörünün tasarım, malzeme seçimi ve prototip imalatı konularına yer verilmiştir. Günümüze kadar yapılmış olan cihazların, alınan patentlerin parametreleri incelenerek yapılan literatür taramaları sonucunda üretilen diğer cihazlardan bağımsız tasarım ve ölçülere sahip dielektirik bariyer deşarj yöntemi ile çalışan soğuk plazma ozon reaktörü üretilmiştir. Reaktörün çalışma prensibine göre yapılan literatür taraması ve önceden yapılan çalışmalardan edinilmiş tecrübeler ışığında maksimum verim, uzun kullanım ömrü, uygun fiyat, piyasadan temin edilebilme, işlenebilirlik özelliklerine göre malzeme seçimine tezde ayrıntılı olarak yer verilmiştir. İmalatı tamamlanan ozon reaktörünün ortam sterilizasyon etkisinin incelenmesi için tarafsız bir kuruluşa test için gönderilmiştir. Yüzeyde ve sıvı içerisinde bulunan Enterovirüs ve Clostridium bakteri numunelerine ozon reaktöründe üretilen ozonun uygulanmasıyla, yüzeyde yapılan sterilizasyon işleminde %89,90 verimle Enterovirüs giderimi, %93 verimle Clostridium giderimi ölçülmüştür. Sıvıda yapılan sterilizasyon işleminde ise %89,90 verimle Enterovirüs giderimi, %61,3 verimle Clostridium giderimi ölçülmüştür. Bu test sonuçları göz önünde bulundurulduğunda üretimi için sadece hava veya oksijen kaynağının yeterli olduğu DBD ozon reaktöründe üretilen ozonun güçlü sterilizasyon etkisi, göstermiş olduğu yüksek verimle kanıtlanmıştır.

Abstract:
The escalating global population, a predominant contemporary challenge, has resulted in a proportional rise in the need for sterilization, influenced significantly by various factors such as environmental pollution, epidemic diseases, and heightened consumption demands. Sterilization finds active application in numerous industries, including food, health, and textiles, with the diversity of methods and applications expanding through ongoing research and development efforts. Ozone (O3), distinguished by its potent disinfectant and oxidation capabilities, has witnessed increasing utilization due to its unique attributes, including the ability to dissolve without leaving residues and cost-effective artificial production using air or oxygen sources. Its superiority over other disinfectants positions it as a sterilizer with a foreseeable surge in usage, evident through ongoing studies.
This thesis focuses on the artificial production of ozone, specifically utilizing the dielectric barrier discharge (DBD) method, which operates on the principle of creating a plasma arc, considering factors such as cost-effectiveness, long lifespan, and efficiency. The design, material selection, and prototype manufacturing of the ozone reactor are detailed, presenting an independent design with unique dimensions compared to devices produced to date. The literature review, based on parameters from existing devices and patents, guides material selection for the DBD ozone reactor, emphasizing factors such as maximum efficiency, long lifespan, cost-effectiveness, market availability, and processability. Upon completion of the ozone reactor's manufacturing, an impartial organization conducted tests to assess its environmental sterilization effectiveness. The application of ozone produced by the reactor demonstrated a surface sterilization efficiency of 89.90% for Enterovirus and 93% for Clostridium, and a liquid sterilization efficiency of 89.90% for Enterovirus and 61.3% for Clostridium. These test results underscore the robust sterilization effect and high efficiency of ozone produced by the DBD ozone reactor, which requires only air or oxygen as a source for production.