Adveksiyon tipi birinci dereceden kısmi türevli diferansiyel denklemlerde karakteristikler yöntemini kullanarak özdural-alkan eşitliğinin alternatif türetilişi: Hollow fiber membran kontaktörlerde toplam kütle aktarım katsayısının tayini
The employment of method of characteristics in an advection type first-order partial differantial equation for the alternatif derivation of özdural-alkan equation: Determination of overall mass transfer coefficients in hollow fiber membrane contactors
Yazar: MEHMET ÜMİT KOLSUZ
Danışman: PROF. DR. AHMET RIFAT ÖZDURAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Karakteristikler yöntemi = Characteristics method

Özet:
Bu tez kapsamında, hollow fiber membran kontaktörlerde toplam kütle aktarım katsayısının işletme parametreleri ile özellikle akış hızıyla nasıl değiştiği incelenmiştir. Bu şekilde elde edilen bilgilerin hollow fiber kontaktörlerde yapılacak ayırma işlemlerinin tasarımında yarar sağlayacağı düşünülmektedir. Ayrıca, adveksiyon tipi birinci dereceden kısmi türevli diferansiyel denklem olan membran kontaktörlerin temel diferansiyel denkleminin çözümünde karakteristikler yöntemini kullanarak, Özdural-Alkan eşitliğinin yatışkınımsı durumdaki yaklaşımını veren ifade türetilmiştir.Deney sistemi temel olarak, sirkülasyon akışın olduğu hollow fiber tipi bir membran modülü ve bir konsantre çözelti rezervuarından oluşmuştur. Farklı başlangıç konsantrasyonlarındaki NaCl'ün sulu çözeltisi rezervuara doldurulmuş ve membran modülü üzerinden farklı hacımsal akış hızlarında sirküle edilmiştir. Difüzat tarafında bulunan saflaştırılmış su ise, tek geçişli olarak membran modülünden geçirilmiştir. NaCl çözeltisindeki konsantrasyon değişimi alev fotometresi ile ölçülmüştür. Yatışkınımsı durum yaklaşımı ile modifiye edilen Özdural-Alkan denkleminin geçerliği, modelin öngördüğü rezervuar konsantrasyonuna karşı zaman verileri ile deneysel ölçümler karşılaştırılarak araştırılmıştır. Bu çalışmadaki deneysel şartlar için, yatışkınımsı durum yaklaşımının membran modülündeki kütle aktarım prosesini yeterince başarılı bir şekilde temsil ettiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this thesis the effect of operating parameters, especially the flow rate, on the change of overall mass transfer coefficients in membrane contactors is investigated. It is expected that the so obtained mass transfer properties might be used through the design of hollow fiber contactor based separation processes. Moreover during the solution of the governing differential equation of a membrane contactor, which is an advection type first order partial differential equation, the method of characteristics is employed for acquiring pseudo steady state approximation of Özdural-Alkan Equation.Experimental set-up is basically composed of a circulating flow hollow fiber type membrane module and a concentrate reservoir. Sodium chloride solution having different initial concentrations is filled to the concentrate reservoir and circulated over the membrane module under different volumetric flow rates. Whereas on the diffusate side, purified water is pumped in once through fashion. Sodium chloride solution concentration change is monitored with a flame photometer. The justification of the pseudo steady state approximation of Özdural-Alkan equation presented in this work is sought by comparison of the model generated concentrate reservoir concentration vs. time data, and the experimental measurements. It was concluded that pseudo steady state approximation satisfactorily represents the mass transfer processes in the membrane module for the experimental conditions employed in the present study.