An experimental ınvestigation of wall effects in liquid-solid fluidization - Kaplan, Özlem (My University, 2017)
SIVI-KATI AKIŞKANLAŞMASINDA DUVAR ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASIAkışkan yatak genişlemeleri için literatürde kullanılan korelasyonlar laboratuvar ölçekli kolonlara dayanmaktadır. Ancak, küçük kolonlarda bulunan duvar etkisi, bu korelasyonların, duvar etkisinin bulunmadığı büyük ölçekli ekipmanlara uygulanabilirliğini kısıtlamaktadır. Maalesef, akışkanlaşma literatüründe, duvar etkisinin sistematik olarak araştırılması hala eksiktir.Bu çalışmada, akışkanlaşma deneyleri 5 farklı çaptaki kolonlar ile farklı yoğunluk ve boyuttaki 23 farklı küresel malzeme ile gerçekleştirilmiştir. Deneylerden önce malzeme karakterizasyonu yapılmıştır. Sıvı olarak musluk suyu kullanılmıştır. Bu çalışmadaki önemli bir nokta, su sıcaklığının ısıtmalı/ soğutmalı su banyosu ile 20 ⁰C’de tutulmaya çalışılmış olmasıdır. Deneylerden elde edilen veriler literatürdeki denklemler ile değerlendirilmiştir. Bu denklemler şunlardır: Akgiray ve Soyer (2006), Richardson ve Zaki (1954), Khan ve Richardson (1990), Garside ve Al-Dibouni (1977) and Hashizume ve Matsue (1998).5 farklı kolon ve 23 farklı malzeme ile 115 farklı akışkanlaşma deneyi mümkün olmuştur. Sadece 1 cm kolondaki 10 mm cam küreler, kürelerin kolonda sıkışıp hareketsiz kalabileceği sebebiyle denenememiştir. Homojen akışkanlaşma 0,33 d/ D oranından daha yüksek değerlerde mümkün olmamıştır. 0,25 ve 0,33 aralığındaki d/ D oranlarında ise kolona dışarıdan kuvvetli bir vurma ile sağlanabilmiştir. Kolon çapının yatak genişlemesi üzerindeki etkisi her zaman homojen akışkanlaşmanın gerçekleştirilebildiği en küçük kolonda belirgin olarak görülmektedir. 0,2 den büyük d/ D oranı için yatak genişlemesi üzerindeki duvar etkisi belirgin olarak görünürken, 0,11 ve 0,2 arasındaki d/ D oranlarında daha az duvar etkisi vardır. 0,11’den küçük d/ D oranları için ise duvar etkisi önemsizdir. 4000'in üzerinde deney noktası kaydedilerek yürütülen bu çalışmanın sıvı-katı akışkanlaşmasında duvar etkileri üzerine odaklanan en sistematik ve en kapsamlı tek çalışma olduğu düşünülmektedir.

AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF WALL EFFECTS IN LIQUID-SOLID FLUIDIZATION Fluidized bed expansion correlations developed to date have been based on laboratory scale columns. Wall effects possibly present in small columns, however, may limit the applicability of the resulting correlations to large full-scale equipment in which wall effects are not present. Unfortunately, a systematic evaluation of wall effects is still lacking in the fluidization literature. Fluidization experiments were carried out in this work using five columns with different diameters and a twenty three different spherical solid media with varying sizes and densities. Characterization of particles was accomplished before the fluidization experiments. Water was used as fluidizing liquid. An important point in this study was that water temperature was aimed to keep at 20 ⁰C by the help of a recirculating chiller/ heater bath. Data obtained from experiments was evaluated using some correlations in the literature. These equations are Akgiray and Soyer (2006), Richardson and Zaki (1954), Khan and Richardson (1990), Garside and Al-Dibouni (1977) and Hashizume and Matsue (1998).Five columns and twenty three different particle types resulted in 115 possible fluidization experiments. Only one of these experiments (10 mm glass balls in the 1 cm column) was not attempted as these balls would touch the walls of the column from all directions and remain motionless due to the resulting physical restriction. Homogeneous fluidization was not possible for d/ D>0.33 and was achieved only by vigourous tapping for 0.25 < d/ D < 0.33. The effect of column size on bed expansion was significant in the smallest column in which homogeneous fluidization was possible for the given particle size. Wall effect on bed expansion was observed to be significant for d/ D > 0.2, whereas slight effects were observed for 0.11 < d/ D < 0.2, and the effect on bed expansion was negligible for d/ D < 0.11. With more than 4000 separate measurements, the present study is believed to be the most systematic and comprehensive single study focusing on wall effects in liquid-solid fluidization.June, 2017 Özlem Kaplan
Keywords: Çevre mühendisliği; Sıvı-Katı AkışkanlaşmasıDuvar EtkisiSolid-Liquid FluidizationWall Effect