Karışma kabı içerisinde farklı akışkanların karıştırılması ve sıcaklık dağılımının analizi
Mixing of different fluid in stirred vessel and analyses of temperature distribution
Yazar: BANU ASLAN CAN
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN YAPICI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Karıştırıcılar = Mixers

Özet:
Karıştırma işlemi, gerek kimyasal gerekse endüstriyel uygulamalarda en uygun ürününün elde edilmesi için sık sık tercih edilen bir yöntemdir. Karıştırma işlemi, bir karışma kabı içerisinde farklı tipte karıştırıcı disklerin belirli hareketleri ile yapılmaktadır. Karıştırma kabının ve disklerin aerodinamik yapısı ile hareketleri karıştırma işlemini etkilemektedir. Yapılan bu çalışmada, silindirik bir kap içerisinde eksenel olarak ileri-geri hareket eden ve kendi ekseni etrafında belirli bir devirde dönen disk ile birbirinden farklı iki akışkanın homojen olarak karışması modellenmiştir.Karışma kabı içerisine yerleştirilen hareketli disk farklı V hızlarda (V=0.02, 0.04, 0.06, 0.08 ve 0.1 m/s) ileri-geri hareket ettirilmiş ve kendi ekseni etrafında farklı devirlerde (N=0, 25, 50, 75 ve 100 d/d) döndürülmüştür. Diskin bu hareketlerinin akışkanların homojen karışım zamanına ve termal kararlılığa etkileri Fluent 6.2.16 programında analiz edilmiştir. Nümerik analiz yapılırken, karıştırma kabı simetrik bir yapıda ve türbülanslı akış içermesinden dolayı, akış modeli olarak aksi-simetrik türbülanslı akış modeli ve akış türbülanslı olduğundan akışkan viskozitelerinin daha doğru değerlendirildiği RNG k-? türbülans modeli tercih edilmiştir. Ayrıca, diskin hareketlerini tanımlamak için dinamik ağ modeli ve akışkanların her birinin hacimsel oranlarının izlenebilmesi için volume of fluid (VOF) modeli seçilmiştir.Zamana bağlı olarak yapılan analizlerde, disk hızı ve devrinin karışım zamanı ve termal kararlılığı önemli ölçüde etkilediği görülmüştür. Disk hızının ve devrinin artması ile homojen karışım ve termal dağılımın daha kısa sürede elde edildiği tespit edilmiştir.Anahtar kelimeler: Homojen karıştırma, termal kararlılık, dinamik ağ yapısı, HAD

Abstract:
Mixing process, both chemical as well as industrial applications to obtain the most suitable products are a method frequently preferred. Mixing process is made with certain movements of different types of discs in a mixing bowl. The aerodynamic structure and mixing action of the mixing cup and of the discs affects the process. In this study, moving a disk and as a homogeneous mixing of two different fluids in a cylindrical container are modeled. This disc is rotated to around its axis with a particular period and this disk as a forward-backward movement is axial.The moving disc has been moving back and forth in the different V speeds (V=0.02, 0.04, 0.06, 0.08 and 0.1 m/s) and it was returned around its own axis in different periods (N=0, 25, 50, 75 and 100 d/d). Effects of this movement of the disc on the time of homogeneous mixture of fluids and thermal stability were analyzed in the program Fluent 6.2.16. When numerical analysis is performed, due to mixing bowl is a symmetric structure and it contains a turbulent flow, the axi-symmetric flow model was chosen as turbulent flow model. Moreover, because of flow is turbulent and a more accurate evaluation of the viscosity, RNG k-turbulence model was preferred. In addition, for the disc's motion to describe dynamic mesh model and to watch the volumetric rate of fluid the volume of fluid (VOF) model were selectedIn analysis, disk speed and cycle affect significantly to time and thermal stability of the mixture were observed. Disk speed and disk rotation increasing, homogeneous mixture and thermal distribution were obtained in less time.Key words: Homogeneous mixture, thermal stability, dynamic mesh structure, CFD