Direkt buhar enjeksiyonlu ısı değiştirici tasarımı ve yüksek sıcaklıkta uygulaması
Direct steam injection heat exchanger design and high temperature applications
Yazar: ECE ASENA EKİNCİ
Danışman: PROF. DR. KURTULUŞ BORAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Sanayinin birçok alanında olduğu gibi gıda endüstrisine birçok farklı tipte ısı değiştirici kullanılmaktadır. Özellikle gıda endüstrisinde kullanılan ısı değiştiricilerin son ürün kalitesine etkisi çok büyüktür. Ürün sıcaklığı ve ısı değiştirici tipinde olan küçük değişiklikler dahi son ürün kalitesini büyük ölçüde etkilemektedir. Bu çalışmada direkt buhar enjeksiyon sistemleri incelenmiş ve iki farklı ürünün aynı direkt buhar enjeksiyon sistemi ile yüksek sıcaklıkta işlenmesi için gerekli tasarım ve analizler yapılmıştır. Üç farklı güvenlik katsayısı belirlenmiş olup, bu güvenlik katsayıları her bir ürünün buhar debisini belirlemek için kullanılacaktır. Başlanacak bir nokta olması açısından tasarım sıcaklıkları referans alınarak manuel olarak hesaplanan ilk değer, güvenlik katsayısı 1 olarak alınıp, bu güvenlik katsayısı ile yapılan analizler sonucuna göre ikinci bir güvenlik katsayısı belirlenmiştir. Bu güvenlik katsayısı ile yapılan analiz sonucunda üçüncü bir güvenlik katsayısı belirlenmiştir. Üçüncü güvenlik katsayısı ile analizler yapılmış ve bu analizler sonucunda elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır ve Ansys Fluent ile yapılan analizlerin sonuçları CFD Post ile incelenmiş ve iki ürün içinde gerekli güvenlik katsayıları belirlenmiş ve incelenmiştir. Sonuç olarak iki farklı ürün için güvenlik katsayılarının farklı olması gerektiği görülmüştür. Aynı sistem iki farklı ürünün ışıl işleme tabii tutulması için kullanılabilmektedir ancak buhar debisini belirlemek için kullanılacak güvenlik faktörünün ürüne özel olması gerektiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
There are plenty of diffirent type heat exchangers in various fields of industry, as it is with food industry. Especially in food industry heat exchanger design is important for the end product quality. Even slight changes in temperature and heat exchanger type has great effect on end product quality. In this thesis direct steam injection systems are studied and the necessary design and analysis were made for the processing of two different products at high temperature with the same direct steam injection system. Three different safety factors have been selected and used for determining the steam flowrate for each product. As a starting point steam flowrate is calculated manually with design temperatures as referance and this steam flowrate was taken as the safety factor 1. As a result of this analysis, a second safety factor is selected and after the analysis of the second safety factor, a third safety factor is selected and analyzed and three safety factors have been compared. Analysis were made by Ansys Fluent and examined in CFD Post and safety factors for both products were determined and examined. As a result, it is seen that for two diffirent products two diffirent safety factors must be used. It is concluded that both products may be heat treated in the same system but the safety factor to which determine the steam flowrate must be individual to the product itself.