ANKARA ÜNİVERSİTESİ
FEN FAKÜLTESİ
KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ




ATOMİZER



96052158 CANSEL GÜNAY





KM 454 Kimya Mühendisliği Lab. III
Deney Raporu





MART,2000
ANKARA










SUNUŞ :
31.03.2000 tarihinde KM 454 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı III. Dersi kapsamımda ''ATOMİZER '' deneyi yapılmıştır.Deney raporu 3.4.2000 tarihinde tarafımdan Kimya Mühendisliğine sunulmuştur.


CANSEL GÜNAY
96052158

























İÇİNDEKİLER :
Sayfa No

1. GİRİŞ : 1
2. KURAMSAL TEMELLER : 1
3. DENEL YÖNTEMİ : 3
3.1.DENEYİN AMAÇLARI : 3
3.2 DENEY SİSTEMİ : 3
3.3.DENEYİN YAPILIŞI : 3
3.4.DENEY VERİLERİ : 3
4 .HESAPLAMALAR 4
5. SONUÇLAR VE YORUM 6
7. KAYNAKLAR 6
















1. GİRİŞ :
Kurutma ; katının içindeki sıvının kabul edilebilir bir değere düşürülmesidir.
Kurutma işlemi ;
1.Kurutulan maddenin cinsine ,
2. Kurutulan maddenin şekline,
3. Sıcaklığa bağlıdır.
Kurutma işlemleri kurutucularda yapılır. Kurutucular ; kurutulan maddenin hava ile temas şekline göre direk ve indirek olarak sınıflandırıldığı gibi, çalışma prensiplerine görede kesikli ve sürekli olarak gruplandırılabilir.
Kurutulacak madde katı parçacıklı veya hamur şeklinde ise ; kule,döner,flaş,ayırıcı konveyör ve akışkan yataklı kurutucular kullanılır.
Kurutulacak madde slurry ve çözelti şeklinde ise ; spray veya ince film kurutucular kullanılabilir.
2. KURAMSAL TEMELLER :
KURUTUCULARDA ISI AKTARIMI :
Kurutucularda ısı aktarımı olayları aşağıdaki şekilde sıralanabilir.
1. Tsa sıcaklığındaki beslemeyi içindeki sıvının buharlaşma sıcaklığına (Tv ) kadat ısıtma
2. Sıvının buharlaşması
3. Katının son sıcaklığa kadar ısıtılması
4. Buharın son sıcaklığa kadar ısıtılması.
1. (qT / mS ) = Cps ( Tsb-Tsa) + xa CPL(Tv - Tsa) + ( xa-xb)λ+xb.CPL(Tsb-Tv)+(xa-xb).CPV.(Tvb-Tv)
2. qT = mo( 1+ Иa).Csa.(Tha-Thb)
1 nolu eşitlik : katının aldığı ısıyı ,
2 nolu eşitlik : gazın verdiği ısıyı ifade ediyor.
(qT / mS ) = Kuru katı kütlesi başına ısı miktarı
xa = Birim kütlekatı başına girişte
xb = Kurutma sonunda birim kütle kuru katı başına sıvı miktarı
Tsa = Besleme sıcaklığı
Tsb = Katının son sıcaklığı
Tv = Katıdaki sıvının buharlaşma sıcaklığı
λ = Buharlaşma sıcaklığı
Cps ,CPL , CPV = Katı , sıvı ve buharın spesifik ısısı.
mo = Kuru gazın kütlesel hızı
Иa= Giren gazın nemi
Csa= Giren gazın nemlilik ısısı
Atomizer deneyi için ısı denkliği :
q=mhava.Cphava.(T-Tref)+möz.Cpçöz.(T-Tref)- mhava.Cphava.(T-Tref) - mbuh. λ .(T-Tref)-
mkatı.Cpkatı(T-Tref)
Adyabatik kurutucuda ısı transferine ilişkin denklem :
qT = U.A.ΔT
U = Tüm ısı aktarım katsayısı
A = Isı aktarım alanı
ΔT = Ortalama sıcaklık farkı
Film ısı aktarım katsayısı hesabı için denklik :
( ho.Dp / kf ) = 2.0+0,60 ( Dp.G/μf )0,5 .( Cp. μf /kf )1/3
Kurutucularda kütle aktarımı :
mv = ms ( xa-xb )
ms = Kuru katı kütlesi
mv= Birim zamanda aktarılan buhar miktarı
xa = Birim katı kütlesi başına girişte içerdiği su miktarı
xb= Birim katı kütlesi başına çıkışta içerdiği su miktarı
Santrifüj disk atamizer için ortalama damlacık çapı hesabı için denklik :
(Dvs / r )= 0,4 (Γ / dL.N.r2 )0,6 . (μ / Γ )0,2.( α. dL.LW/ Γ 2 )0,1
Dvs =Ortalama damlacık çapı ,m
r = Disk çapı ,m
Γ = Spray kütle hızı, kg/ m.s
m = Sıvı vizkositesi, kg / m.s
α = Yüzey gerilimi , kg / m2
LW = Islak disk çevresi , m
N = Disk dönüş hızı , r.p.m
dL = Sıvı yoğunluğu


Minimum damlacık çapı hesabı için denklik :
Dpmin = [ g. μ.BC / Π.Ntc.Vc.(ds-d) ]0,5
g = Yerçekimi ivmesi
μ= Vizkozite
Ntc = Gaz akımının siklonda dönüş sayısı
Vc= Siklon giriş kanadında gazın hızı
ds = Katı yoğunluğu
d = Gaz yoğunluğu
3. DENEL YÖNTEM :
3.1 DENEYİN AMACI :
Bir çözeltinin , sıcak gaz akımı içerisine püskürtülerek çözücü olan sıvının uzaklaştırılması ve ince toz halinde katının ayrılmasıdar.
3.2 DENEYİN SİSTEMİ :
1. Besleme kabı
2. Atomizer
3. Disk
4. Kazan
5. Siklon
Bölümlerinden oluşur.
3.3 DENEYİN YAPILIŞI :
Sistem çalıştırılır. Çalışma düğmesi 0 konumundan M konumuna getirilir.Fan çalışmaya başlar .Giriş sıcaklığı ayarlandıktan sonra , atomizer çalıştırılır.Atomizer gittikçe hızlanır . Hava basıncı 4-6 kg / cm2 okunur.İstenen hava çıkış sıcaklığı elde edilinceye kadar atomizere saf su beslenir.Besleme 40.000 devir / dk hızındaki sıcak hava akımı içine püskürtülür.Hava- buhar ve katı partiküller siklona gelir ; burada hava karışımı siklon üzerinden çıkarken , santrifüj etkisiyle partiküller siklon altından alınırlar ve kurutma tamamlanmış olur.
3.4 DENEY VERİLERİ :
Boş piknometre tartımı = 24 g
Suyla dolu piknometre tartımı = 47 g
Çözettiyle dolu piknometre tartımı = 50 g
Çözelti sıcaklığı = 15 0C
Ortam sıcaklığı = 10 0C
Hava giriş sıcaklığı = 100 0C
Hava çıkış sıcaklığı = 500C
Başlangıçta alınan numune = 1000 Ml ( çözelti )
İşletme süresi = 17 dk
Sistem basıncı = 4 kg/cm2
Toplanan ürün = 408 - 398 = 10 g
Elektrik enerjisi = 3 kW
Disk dönüş hızı = 40000 devir / dk
Disk çapı = 5 cm
4. HESAPLAMALAR :
Sistemdeki ürün verimi :
Verim = (Elde edilen katı miktarı / Başlangıçtaki katı miktarı ) . 100
Elde edilen katı miktarı = 10 g
Başlangıçtaki katı miktarının bilinmesi gerekir.Tartımda da su ve şekerin yoğunlukları bilinmelidir.
ρçöz = ρşeker. xş + ρsu .( 1-xş )
Şekerin özellikleri :
d = 1,588 kg / m3
E.n = 70-80 0C
MA = 342,30
Cp =0,299 cal / g. 0C
d = (ρşeker / ρsu ) 1,588 =( ρşeker / 998,6 ) ρşeker = 1585 kg / m3
mçöz = 50-24 = 26 g
msu = 47-24 = 23 g
ρçöz = (mçöz /Vçöz ) = (26 / 1000 ) = 0,026 g / mL =26 kg / m3
ρsu = (24 / 1000 ) = 0,024 g / mL
26 = 1585 xş +24 .( 1-xş ) xş = 0,033 g
% Verim ?
alınan ürün 10 g , giren ürün 0,033 g veriler hatalı olduğu için msu = 47 g zaten varsayım yapılarak çözüme ulaşılmaya çalışılmııştır.
Sitemde kaybolan ısının hesaplanması :
Havanın ve suyun fiziksel özellikleri :
T , 0C ρsu ρhava Cpsu Cphava msu mhava
15 998,6 1,24 4,186 1,0055 1,12.10-3 1,857.10-5
50 998,8 1,09 4,174 1,007 5,62.10-4 2,025.10-5
100 954,2 0,94 4,209 1,01 2,82.10-4 2,17.10-5
Havanın aldığı ısı = Sisteme verilen ısı
q= mh.Cph.(Thava -Tref ) = 3kw
3= mh . (1,0055 ) ( 100-15 ) mh = 0,035 kg / s
Hava ile giren ısı q = 0,035. 1,01 . ( 100-15 ) = 3,0048 kw
Çözelti ile giren ısı q = mçöz .Cpçöz. ( T-Tref ) = 0
Hava ile çıkan ısı q = mhava.Cphava. (T-Tref )
q= 0,035.(1,007).(50-15) =1,233 kw
mbuhar = mçöz - mşeker = 26 - 0,033 = 25,967 g
Subuharı ile çıkan ısı q = mb.λbuhar. = 25,967,2373,8. ( 1/ 17 ). (1/ 60)
q = 0,0604 kw
Şeker ile çıkan ısı q = mş.Cpş.(T-Tref )
q = 10.0,299.( 50-15 ).4,18.(1/17).(1/60)
q = 0,428.10-3 kw
Suyla çıkan ısı q =msu.Cpsu.(T-Tref )
q = 0,0259.4,174.(50-15)
q = 3,78 kw
Kaybolan ısı = [ 0+ 3,0048 ]- [ 1,233+0,0604 +0,428.10-3 +3,78 ] -2,06 kw
Ortalama damlacık çapı :
(Dvs / r ) = 0,4. ( Γ/ ρ.N2.r ). ( μ / Γ )0,2. ( α. Ρ.L.W / Γ2)0,1
r = 5 cm
Lw= 2Πr= 0,314
ρ =998,6 kg /m3
n = 40000 devir /dk = 666,7 devir / s
μ = 1,12.10 -3kg / m.s
Γ = (m.s /titreşme ) / (Πr ) ms = ?
Veriler hatalı olduğu için bundan sonraki hesaplamalar yapılmamıştır.
5. SONUÇLAR VE YORUM
Deney başında beslenen katı madde miktarının azalması beklenirken deney sonunda 10 g ürün alındığı görülmüştür.Deney verileri hatalı olduğundan istenilen sonuca ulaşılamamıştır.
6.KAYNAKLAR :
1. AÜFF Kimya Mühendisliği Bölümü , Şubat 2000 KM 454 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı - III Deney Notları , ANKARA