Akışkan yatakta kurutma prosesinin incelenmesi
Investigation of fluidized bed drying
Yazar: ORKAN KURTULUŞ
Danışman: PROF. DR. HASAN ALPAY HEPERKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tarih boyunca gıdaya olan ihtiyaç her zaman büyük önem taşımıştır. Bu ihtiyaçtan dolayıgıda maddelerini uzun süre saklayabilmek ve koruyabilmek için gıda kurutması işlemi önemkazanmıştır. İlk zamanlarda doğal kaynaklardan yararlanılarak yapılan gıda kurutması işlemiiçin teknolojinin gelişmesiyle birlikte çeşitli sistemler oluşturulmuştur. Kurutma işlemindekurutma sıcaklığı ve kurutma hızı malzemeye göre değişmektedir. Kurutma işlemi sırasındamalzemenin özelliklerine göre belirli bir sıcaklıktan yukarıya çıkılamaz. Sıcaklığın belirlenenkritik değerden fazla olmaması istenir. Bu nedenle kurutma süresi sıcaklıktan daha çok,kurutma havasının hızına bağlı olarak değişir. Dolayısıyla kurutma süresinin yeterincekısalabilmesi için kurutma havasının ürüne tam olarak nüfuz etmesi gerekir. Bununla birliktekurutma işleminde sistemde havayı ısıtmak için verilen enerji en büyük sorunlardan biridir.Gıda kurutmasındaki enerji ekonomisi yüzünden son dönemlerde gıda kurutması işlemlerindeakışkan yatak kullanımı büyük önem kazanmıştır.Akışkan yatak sistemleri yakıt yakma sistemlerinden nükleer araştırmalara, medikalsistemlerden gıda kurutma sistemlerine kadar çok geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Sonzamanlarda akışkan yataklı sistemlerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Genel olarak yapılanaraştırmalarda akışkan yataklı kurutma sistemleri laboratuar boyutlarında hazırlanıpextrapolasyon yapılarak büyük sistemlere adapte edilmektedir.Araştırmalarda yaşanılan en büyük zorluk akışkan yatağın yaratacağı basınç düşümünü simüleedebilmektir. Akışkan yatak sistemlerinde en büyük basınç düşümü akışkan yatak içerisindeoluşmaktadır. Akışkan yatak içerisinde oluşacak bu basınç düşümü için akışkan yatakiçerisinde minimum akışkanlaştırma hızının bulunması gerekmektedir. Literatürde minimumakışkanlaştırma hızı için bir çok korelasyon bulunmaktadır; bunlar yapılan deneyler sonucuelde edilmiş ampirik ifadelerdir. Minimum akışkanlaştırma hızına göre akışkan yatakiçerisinde oluşabilecek basınç düşümü hesaplanabilir.Bu tez çalışmasında literatürdeki minimum akışkanlaştırma hızını veren korelasyonlar içinayrı ayrı hesaplar yapılıp daha sonra bir akışkan yatak üzerinde fiziksel özellikleri bilinenmaddeler için akışkanlaştırma işlemi incelenmiştir. İncelenen maddelerin ölçüm sonucubulunan minimum akışkanlaştırma hızları, matematiksel korelasyonlar ile hesaplanandeğerlerle karşılaştırılıp, gerçeğe en yakın değerler bulunmaya çalışılmıştır.Kurulması planlanan akışkan yataklı kurutma sistem için gerekli ekipmanlar ve özellikleriayrıntılı bir şekilde anlatılmıştır.Anahtar Kelimeler: ak

Abstract:
Throughout history, there has always been a significant need for food. This need has playedan important role in terms of the processes for preserving food for a long time and drying foodis one of those processes. In the early days, mainly natural resources were utilized to dry food,however along with the advancements in technology; various systems have been developed toserve the same purpose. In the process of drying food, the temperature as well as the rate ofdrying may vary according to the type of material. During the process, depending on the typeof material, temperatures exceeding a particular value can not be applied. The temperature isdesired to remain under a certain critical value. For this reason, the duration of the dryingprocess varies depending on the drying rate rather than the temperature itself. Therefore, toshorten the duration of the drying process significantly, drying air should completelypenetrate into the material. However, the energy supplied to heat the air in the system duringthe drying process is one of the main problems. Due to energy saving policies, the utilizationof fluidized beds gained a great importance in food drying processes recently.Fluidized bed systems are used in a wide range of activities such as fuel burning systems,nuclear research, medical systems and food drying systems. Especially, use of fluidized bedshas increased to a large extent recently. Fluidized bed drying systems from general researchare adapted to large systems after extrapolation.The main problem encountered during the research is the simulation of the pressure drop thatemerges due to fluidization. In fluidized bed systems, the highest pressure drop takes placewithin the bed. To estimate this pressure drop in the fluidized bed, the minimum fluidizationvelocity should be calculated. There are various correlations for the minimum fluidizationvelocity in literature and these are empirical statements achieved through experiments. Thepressure drop can be calculated after the minimum fluidization velocity is determined.In this study, separate calculations with correlations in literature for the minimum fluidizationvelocity are carried out and subsequently the fluidization process is examined in a fluidizedbed for materials with known physical properties. The minimum fluidization velocity valuescalculated for these materials are compared with the values calculated based on mathematicalcorrelations, to predict real minimum fluidization values.The necessary equipment and their characteristics for a fluidized bed drying system areexplained in detail.Keywords: Fluidized Bed Drying, Ergun Equation, Minimum Fluidization Velocity