CDC REAKTÖRLERİNDE KÜTLE TRANSFERİ VE AKIŞKANLARIN HİDRODİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASI

Abstract

T.C. FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÖZET Yüksek Lisans Tezi CDC REAKTÖRLERİNDE KÜTLE TRANSFERİ VE AKIŞKANLARIN HİDRODİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASI Ramazan ORHAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2001, Sayfa8l Aşağı Doğru Birlikte Akışlı Temas Reaktörü (CDCR) özellikle sıvı fazdaki kütle transfer verimini arttırmasından dolayı, diğer klasik gaz-sıvı temas edicilere göre birtakım avantajlar sağlamaktadır. Bu nedenle bu çalışmada CDCR kullanarak gaz fazdan sıvı faza oksijen transferi araştırıldı. CDCR kolonun üstünden gaz fazı dağıtmak ve sürüklemek için yüksek hızdaki sıvı jetinin kinetik enerjisini kullanır. Kolona giren gaz sıvı jetinin kinetik enerjisi şiddetli türbülans ve karışma sağlayarak kolonun üstünden aşağıya kolonun altına kadar yoğun gaz kabarcık matriksi sağlar. Bu çalışmada, aşağı doğru birlikte akışlı temas reaktörünün kütle transfer özellikleri ve hidrodinamik davranışları, üç farklı orifıs çapında (?.. 3 ve 4 mm) farklı sıvılar ve gliserinin farklı konsantrasyonları için çalışıldı. Hacimsel kütle transfer katsayısı (ki, o) ve gaz tutuş kesri değerleri her orifıs çapı için sıvı ve gaz akış hızları artışıyla arttı. Hava-su sisteminde elde edilen kLa, gaz tutuş kesri ve dispersiyonII yüksekliği değerleri hem hava-% 0.5 gliserin hem de hava-% 0.5 glikoz sistemindeki değerlerden daha yüksek bulundu. Tüm şartlarda ortalama kabarcık çapını bulmak için fotoğrafik teknik kullanıldı ve kabarcıkların çapları hava-su, hava-%0.5 gliserin ve hava-%0.5 glikoz için sırasıyla 3.867 mm, 3.445 mm ve 2.853 mm olarak ölçüldü. Bundan başka kabarcık çapları ve oluşumu üzerinde hidrodinamik şartlar ve sıvı özelliklerinin etkisi belirlendi. Anahtar Kelimeler : Aşağı doğru birlikte akış, Kütle Transferi, Gaz Tutuş Kesri, Dispersiyon yüksekliği

Ill SUMMARY Master Thesis DETERMINATION OF MASS TRANSFER AND HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS OF FLUIDS IN COCURRENT DOWNFLOW CONTACTING REACTOR (CDCR) Ramazan ORHAN University of Fırat Graduate School of Natural and Applied Science Department of Chemical Engineering 2001, Page 81 A Co-current Downflow Contacting Reactor (CDCR) has some advantages compared to conventional gas-liquid contactor, since It increases efficient of mass transfer in the liquid phase. Therefore in this study, the transfer of oxygen from gas phase to the liquid phase was investigated by using CDCR. The CDCR utilised the kinetic energy of high velocitiy liquid jet in order to entrain and disperse the gas phase from top of the column. The kinetic energy of the gas-liquid jet entering column produced intense turbulence and mixing a dense matrix of gas bubbles was formed from top of the column downwards to the point of the bottom column. In this work, hydrodinamic conditions and mass transfer characteristics of the co- current downflow contacting reactor were studied for different liquids and varied concentrations of glycerol for 2, 3 and 4 mm orifice diameter. Volumetric mass transfer coefficient {kid) and gas holdup values were increased with increasing liquid and gas flow rates for each orifice diameter. Gas holdup, faü and dispersion height values determined for air-water system were higher than the values of both air-%0.5 glycerol and air-%0.5 glucose.IV To determine the avarage bubble diameter for each condition, photographic techniques were used, and the diameters of bubbles were measured as 3.867 mm, 3.445 and 2.853 mm for air water, air-%0.5 glycerol and air-%0.5 glucose, respectively. In addition, the effects of hydrodynamic conditions and liquid properties on bubble diameters and formation were determined. Key words: Co-current downflow, mass transfer, gas holdup, dispersion height