Farklı açılarda Rushton türbinleri kullanılarak karıştırılan dikey silindirik ceketli reaktörlerde sınırlayıcı akım difüzyon tekniği ile cidarda ve tabanda sıcaklık dağılımının belirlenmesi
Determination of temperature distribution in the vertical cylindrical jacket reactors with limitary current diffusion technique mixed by using Rushton turbines in different angles
Yazar: MELEK SALMAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET EMİN ARZUTUĞ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışma ile bafıl kullanılmayan silindirik geometrili bir sürekli karıştırmalı tank reaktörde hem reaktör duvarında (eksenel yönde) hemde reaktör tabanında radyal yönde lokal kütle (ısı) transfer katsayılarının dağılımı belirlenmiştir. Ferri-ferro siyanür iyon çiftini içeren hem radyal hem de eksenel yönde akım üretebilen 4 farklı kanat açısına sahip Rushton türbinleri kullanılarak karıştırıldı. Reaktöre yerleştirilen lokal elektrotlar kullanılarak elektrokimyasal sınırlayıcı difüzyon akım tekniği kullanılarak eksenel yönde ve radyal yönde lokal kütle transfer katsayısı dağılımları belirlenmiştir. Kütle transfer katsayılarının türbin hızı (rpm), boyutsuz pervane yüksekliği (H/d) ve türbin açısı ( ) gibi hidrodinamik parametrelere bağlı olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlara göre kütle transfer katsayılarının türbinin dönüş hızına (rpm) bağlı olarak değiştiği, türbin kanat açısının ( ) değişimi ile az değiştiği fakat 0o açılı türbinin daha yüksek verdiği belirlenmiştir. (H/d) parametresinin kütle transfer katsayısı dağılımı üzerinde çok etkili olmadığı tespit edilmiştir. Düşey elektrotlardaki kütle transfer katsayıları ile elde edilen Sh değerleri ve deney parametreleri arasında aşağıdaki model bulunmuştur. Bu model için korelasyon katsayısı r2 =0,95 olarak verilmiştir.
Sh=0,128*〖Re〗^(0,432  )*(H/d)^0,018*(θ+1)^(-0,038)*〖Sc〗^(1/3)
Radyal yöndeki kütle transfer katsayıları ile elde edilen Sh değerleri ve deney parametreleri kullanılarak bulunan model aşağıda verilmiştir. Bu model için korelasyon katsayısı r2 =0,91 olarak verilmiştir.
Sh=0,606*〖Re〗^(0,256  )*(H/d)^(-0,011)*(θ+1)^(-0,077)*〖Sc〗^(1/3)

Anahtar Kelimeler: kütle (ısı) transfer katsayısı, sürekli karıştırmalı tank, Rushton türbini, elektrokimyasal sınırlayıcı difüzyon akım tekniği

Abstract:
In this study, the distribution of the local mass (heat) transfer coefficients in the radial direction both in the reactor wall (axial direction) and in the bottom of the reactor was determined in a continuous stirred tank reactor with cylindrical geometry. Ferri-ferro cyanide was mixed using Rushton turbines containing the ion pair, which were capable of generating both radial and axial currents with 4 different blade angles. Local mass transfer coefficient distributions in axial and radial directions were determined by using electrochemical limiting diffusion current technique using local electrodes placed in the reactor. The mass transfer coefficients were determined to be dependent on hydrodynamic parameters such as turbine speed (rpm), dimensionless propeller height (H / d) and turbine angle (θ). According to the experimental results, it was determined that the mass transfer coefficients were changed depending on the turbine rotation speed (rpm), the turbine blade angle (θ) changed slightly, but the 0° angle turbine yielded higher. It was found that the (H / d) parameter was not very effective on the mass transfer coefficient distribution. The following model was found between the Sh values obtained from the mass transfer coefficients in the vertical electrodes and the test parameters. The correlation coefficient for this model is given as r2 = 0.95.
Sh=0,128*〖Re〗^(0,432  )*(H/d)^0,018*(θ+1)^(-0,038)*〖Sc〗^(1/3)
Sh values obtained by the mass transfer coefficients in the radial direction and the model found using the experimental parameters are given below. The correlation coefficient for this model is given as r2 = 0.91.
Sh=0,606*〖Re〗^(0,256  )*(H/d)^(-0,011)*(θ+1)^(-0,077)*〖Sc〗^(1/3)

Keywords: mass (heat) transfer coefficient, continuous mixing tank, Rushton turbine, electrochemical limiting diffusion current technique