Karıştırıcı tanklarda farklı açılardaki kanat yapılarının karışıma olan etkilerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the propeller structures at different angles' effect on mixing in mixing tanks
Yazar: MUSTAFA SECGİL
Danışman: DOÇ. DR. DOGAN ENGİN ALNAK
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Karıştırma kapları kullanılarak karıştırma sistemlerinin tasarımı ve çalışmasının tespiti, çark kaynaklı türbülans yoğunluğu nedeniyle oldukça zordur. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğinin (HAD) kullanımı, bu tür sistemlerin ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasını sağlayabilir. Bu çalışma da genel anlamda endüstride en çok kullanılan Rushton türbini kanat yapısına benzer fakat farklı açılarla yerleştirilmiş kanat yapıları kullanılarak akış karakteristikleri elde edilmiştir. CFD modelleri, ANSYS Fluent 18 ticari yazılımı ve standart k-epsilon(ε) türbülans modeli kullanılarak benzeri karıştırma düzenlemeleri için geliştirilmiştir. Çark dönüşünü simüle etmek için Çoklu Referans Çerçevesi (MRF) yaklaşımı kullanılmıştır. Simülasyonlardan elde edilen hız profilleri, deneysel tahminlerle ve önceki çalışmaların sonuçlarıyla bir uyum içerisinde olduğu gösterilmiştir. HAD analiziyle, karıştırma aparatının en uygun şekilde tasarlandığı ve ayrıntılı bilgilerin elde edildiği sonucuna varılmıştır. Bu bulgular, en iyi karıştırma ekipmanının seçilmesi ile ilgilidir ve daha büyük sistemlerde karıştırma işlemlerinin büyütülmesi için bir temel oluşturulması hedeflenmiştir. Karıştırma kaplarıyla oluşturulmuş olan karıştırma sistemlerinin tasarımı ve çalışması, çark nedeniyle oluşan türbülans hakkında doğru bilgi edinme zorluğu nedeniyle sıkıntılıdır. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği kullanılarak bu sistemler doğru bir şekilde incelenebilmektedir. 
Bu çalışmada farklı tipte kanat açıları, farklı tasarım özelliklerinin, karıştırılan bir kapta akış özelliklerini nasıl etkilediğinin belirlenmesi için modellenmiştir.

Abstract:
Determination of the design and working of mixing systems by using mixing tanks is highly difficult because of the turbulence density caused by vessel. The use of Computational Fluid Dynamics (CFD) can provide a detailed understanding of such systems. Generally, in this study fluid characteristics were obtained by using propeller designs that were similar to Rushton turbine propeller design, which is most commonly used industry, but in difference on angles of placement. CFD models have been developed for arrangements of similar mixing by using ANSYS Fluent 18 commercial software and the standard k-epsilon (ε) turbulence model. The Multiple Reference Frame (MRF) approach has been used to simulate the rotating of the propeller. The speed profiles obtained from the simulations have been shown to be in harmony with the experimental estimations and the results of previous studies. With the CFD analysis, it was concluded that the mixing tool was designed in the most appropriate way and detailed information was obtained. These findings are about the selection of the best mixing equipment and it is intended to create a basis for enlarging the mixing processes in larger systems. The design and working of mixing systems created with mixing tanks is problematic due to the difficulty of obtaining accurate information about the turbulence caused by the propeller. These systems can be accurately investigated by using Computational Fluid Dynamics. 
In this study, different types of propeller angles are modelled to determine how different design features affect features of fluid in a mixing tank.