Sürekli annular kromatografinin denge dışı modellenmesi: tek bileşen için kütle denkliği denklemlerinin iki boyutlu formülasyonu ve elusyon profillerine eksenel ve açısal dispersiyon etkilerinin tahmin edilmesi
Non-equilibrium modeling of continuous annular chromatography: a two-dimensional formulation of a single component mass balance equations and prediction of the effects of axial and angular dispersion on elution profiles
Yazar: TUĞRUL KOYUNCU
Danışman: PROF.DR. AHMET RİFAT ÖZDURAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, sürekli annular kromatografi sisteminin simülasyonu dengedışı modelleme tekniği kullanılarak gerçekleştirilmiş ve geliştirilen matematikselmodel yardımıyla elüsyon profillerine eksenel ve açısal dispersiyonun etkileritahmin edilmiştir. Ayrıca uygun tasarım parametrelerinin, optimum işletmekoşullarının ve yatak performansının tahmin edilebilmesi amacıyla da bumodelden yararlanılmıştır.Oluşturulan algoritmalar kullanılarak, annular kromatografi sistemi için koloniçerisindeki konsantrasyon profillerinin açısal ve eksenel koordinatlara göredeğişimleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiş ve sistem parametrelerinin (kolon boyu,kolon çapı, annular kolonun dönüş hızı vb.) konsantrasyon profillerini ne şekildeetkilediği analiz edilmiştir.Simülasyon amacıyla oluşturulan matematiksel model denklemleri sonlu farklaryöntemi kullanılarak yazılmış ve geliştirilen MATLAB kodlarıyla çözülmüştür.Sayısal çözümde kararlılık (stability) ve sönüm (convergence) problemlerininönüne geçmek amacıyla kapalı (implicit) teknik tercih edilmiştir. Bu tez çalışmasıile sürekli annular kromatografi sisteminin her iki boyuttaki (açısal ve eksenel)dispersiyon etkilerini ve hareketli ve sabit faz için kütle aktarım dirençleriniiçerecek şekilde, yerel denge varsayımına gerek duyulmadan matematiksel olarakmodellenebileceği gösterilmiştir.Anahtar Kelimeler: Sürekli annular kromatografi, denge dışı (non-equilibrium)modelleme, açısal dispersiyon.

Abstract:
The aim of this thesis is to perform the mathematical model and simulation ofcontinuous annular chromatography by using non-equilibrium modellingtechniques and to predict the effects of axial and angular dispersion on elutionprofiles. The rigorous mathematical model derived in this thesis defines theappropriate design parameters, optimum operating conditions and the bedperformance of the annular chromatography system under interest.The variation of concentration profiles due to the axial and angular coordinates issimulated and the effects of system parameters (column length, column diameter,angular velocity of the column, etc.) on the concentration profiles are analyzed.The presented model equations are solved numerically by the method of finitedifferences and using scripts written in MATLAB. Implicit method has been usedto prevent the problems such as instability and convergence. The striking point ofthis thesis is that, the method used here does not neglect the any of dispersioneffects (in axial and angular coordinates) and is free from the generally used localequilibrium assumption between the solid and the liquid phases, and therebyincludes the mass transfer effects, both in the mobile and stationary phases.Keywords: Continuous Annular Chromatography, non-equilibrium modelling,angular dispersion.