Tanburlu kurutma makinalarının tasarımına etki eden faktörlerin araştırılması /
Yazar: ERDİNÇ İLHAN
Danışman: PROF.DR. OSMAN YAZICIOĞLU
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1996
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kurutma = Drying ; Makineler = Machinery

Özet:
xu ÖZET Gıda, kimya-ilaç, süt ürünleri, tekstil ve kağıt gibi çeşitli endüstri kollarında değişik ürünlerin kurutulmasında kullanılan tanburlu kurutucular, temel olarak yataklar üzerinde dönen silindir şeklinde bir tanbur ve sıyıncı bıçak ile kontrol elemanlarından oluşan mekanik sistemlerdir. Tanburlu kurutucuda, işlem görecek çözelti süspansiyonlar içten buharla işitilmiş tanburlar üzerine ince düzgün bir tabaka halinde yayılır. Kısmi bir dönüş sırasında sıyıncı bıçak tanbur yüzeyinde kurumuş olan ürünü kazıyarak işlemi tamamlar. Tanburlu kurutucular, bazı dezavantajlarına rağmen, özellikle jelatin nişastası üretilmesinde en yaygın kullanılan makinalardır. Bunlardan başka, ürün kurutulmasında ticari olarak püskürtmeli kurutucular da kullanılır, fakat ekonomik değildir. Tanburlu kurutucuların çalışması, teorik olarak çok basit görülse de pratik pek çok problemle karşılaşmak mümkündür. Çalışma şartlamadaki küçük değişiklikler ürün kalitesinde istenmeyen durumlar meydana getirir. Çalışma ve bakım maliyeti, ürün maliyeti ile orantılıdır. Tek ve çift tanburlu kurutucuların seçimi elde edilecek ürün tipine ve kullanılacak hammaddeye bağlıdır. Tasarım olarak tek tanburlu kurutucular basit, fakat pratikte problemli olduklarından, merkezi beslemeli çift tanburlu kurutucular piyasada daha problemsiz olarak kullanılırlar. Bu kurutucularda, daha az mekanik aksamla bir çok hammadde üretilir. Tanburlu kurutucuların ısı transferi açısından verimsiz olması bunların dezavantajlanndandır. Dökme demir veya çelik malzemenin kalın duvarları ısı iletimini iyi sağlayamazlar. Tanburun içi çalışmadan dolayı ısı iletimini iyi sağlayamayan kireç tabakası ile kaplanır, hızlı bir şekilde ısıl verim düşer. Tanbur üzerinde su durması ise paslanmaya sebep olur. Tanburun performansı büyük ölçüde bıçağa bağlıdır. Uygun yerleştirme, ayar ve bakım ile daha uzun servis (bileme ömrü), fazla kapasite, ileri ürün kalitesiX1H ve düşük güç tüketimi sağlanabilir. Çünkü, daha az bıçak gerilimi tanburdan kuru malzemeyi tamamen kaldırır. Bu çalışmanın 1. bölümünde, tanburlu kurutucuların endüstriyel önemi ve uygulama alanları anlatıldıktan sonra, tezin amacı açıklandı. Tanburlu kurutuculann tanımı ile gıda, ilaç-kimya ve kağıt endüstrisindeki üretim tiplerinden söz edildikten sonra; tanburlu kurutucunun çalışma prensibi, sıyırma bıçağının önemi ve bıçak ayar açısı 2. bölümde anlatıldı. 3. bölümde ana hatları ile kati cisimlerin temasından söz edilirken, 4. bölümde de sürtünme ve aşınma genel olarak ele alındı. 5. bölümde sıyıncı bıçağın optimizasyonunda kullanılan PLC programlan açıklandı. Burada endüstriyel alanlarda programlanabilir otomasyon cihazlarının yeri ve önemi, kontrol sistemlerinin genel yapısı, endüstriyel kontrol sistemleri ve karşılaştırılması anlatıldı. Daha sonra, PLC 'nin doğuşu ve gelişimi PLC 'lerin genel yapısı ve blok diyagramı, PLC donanım ve yazılım özelliklerinden sözedildi. 6. bölümde, deneysel çalışmalardan söz edilerek malzeme temini, tanbur malzemesinin sert krom ile kaplanması, yüzey taşlama, yüzey pürüzlülüğü, sertlik ölçümü, gerçek temas alanının elektriksel ölçümü ve bilgisayarla sıyırma bıçağının optimize edilmesi açıklandı. 7. bölümde, yüzey pürüzlülüğü, sertlik ölçümü, gerçek temas alanı ölçüm sonuçlan ile bilgisayarla sıyırma bıçağının optimizasyon sonuçlan üzerinde duruldu, ilaveten bu bölümde yüzey pürüzlülüğü, sertlik ve gerçek temas alanının ölçüm sonuçlan irdelendi. Bu çalışma sonunda bulunan sonuçlar maddeler halinde sıralandı. Son olarak daha sonraki araştırmacılara ışık tutmak için bazı ilave çalışma konulan teklif edilerek çalışma bitirildi.

Abstract:
XIV SUMMARY Dram dryers are mechanical systems principally made of cylindrical drums and they are used in many branches of industry mainly as food, chemical industry, diary products, textile and paper making industry for drying of various products. Solutions and suspensions to be processed into dry matters are spread onto the rotating and steam heated drum or drums in a thin and uniform layer. After a partial revolution, a scraper knife scrapes the dried product off the drum. Dram driers, a side from its same disadvantages, are most widely used production machines especially for pregelatinized starch production. In addition to these, spray type drying is also used for drying of commercial products, although these latter are not as economic as drum driers. Although the operations of drum driers seem to be very simple theoretically, in practice many problems arise during industrial use. Minor changes in working conditions cause undesired variability in product quality. Production costs are directly related with operational conditions and the maintenance effort allocated to keep the drum dryers adjusted. Selection of drum dryer's type, either as single drum or double drum dryers, depends on the raw material to be fed and the product type to be obtained. Single drum dryers are simple in design and construction, but cause many problems in practical usage. Therefore double drum dryers are preferred more in industrial applications because of their problem free operation. Much product is produced in double dram dryers with less mechanical components equipped on the machine. One of the disadvantage of drum dryers is their inefficiency in heat transfer capability. Cast iron or steel drums could not easily transfer the heat from inside the drum the outer surface on which solutions in contact are dried. Inner surface of the drum is covered with a layer of calcine after some time, which in turn prevents heat transfer and thermal efficiency decreases dramatically. Water deposition on the drum outer surface, on the other hand, causes corrosion. Efficiency of the drum is mainly dependent on the scraper that scrapes the dried product from the drum surface. A long operational life could be obtained for the scraper with a good positioning, continuos' adjustment and preventiveXV maintenance. This in turn increases the performance of the drum dryers, measured as production capacity, product quality and low energy consumption because the whole dried product is scraped with a less stressed scraper. In this study, an introductory chapter introduces the industrial importance of the drum dryers and the applications are as that they are widely used. The aim of this study remarked also there. The principals of drum drying, process description of the drum dryers and their application types in food, medicine, chemical and paper making industry are explained in second chapter together with the importance of scrape's knife and its adjustment. While in third chapter, principals of the mechanical contact of materials are explained, in chapter 4, friction and wear mechanics are studied in general. In chapter 5, PLC programs to optimize the operational conditions of the scraper knife are explained. This chapter also provides information about the importance of programmable automation instruments in industrial applications, general structure of the control systems, industrial control systems and their comparison with each other. Development of PLC and general structure of PLC's and their block diagrams, PLC hardware and software properties are studied additionally. In chapter 6, experimental studies are described noting material selection, coating of drum material with chrome, surface grinding, surface roughness, hardness measurements, electrical measurement of real contact area and optimization of scraper knife with computer control. Results obtained from the hardness tests, surface roughness, and measurements of real contact area presented to assist the optimization of the scraper knife. These are mentioned in chapter 7 and investigated in detail. Concluding remarks obtained from this study are itemised. Finally future works are proposed in the some chapter to assist the candidate researchers who will be might studying further in this subject.