Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Ahmet Fırat ÇELİK
Danışman: Oğuz Turgut
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
Yapılan bu tez çalışmasında, biyogaz reaktörü olarak adlandırılan tank geometrisinin, tank içerisindeki karıştırıcı şeklinin ve açısal hızının akış karakteristiği üzerindeki etkisi sayısal olarak incelenmiş ve biyogaz üretimi açısından performansı değerlendirilmiştir. Tank geometrisi olarak alışılagelmiş silindirik ve kesik konik tip biyogaz reaktörü kullanılmıştır. Dört kanatlı, altı kanatlı ve yeni tasarlanan matkaplı Rushton tipi karıştırıcılar incelenmiştir. 25-1000 rpm aralığındaki açısal hızlar için çalışma gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışmada ANSYS Fluent R 19 paket programı kullanılmıştır. Farklı türbülans modelleri (Standart k-, Standart k-, RSM ve LES) kullanılarak yapılan doğrulama çalışmasından sonra çalışmaya Standart k- türbülans modeli ile devam edilmiştir. Sonuçlar elde edilen hız dağılımları, güç tüketimi, türbülans kinetik enerji (k), türbülans kinetik enerji yayılım hızı (), basınç ve ölü bölge hacmi üzerinden değerlendirilmiştir. Rushton karıştırıcılı silindir tipi reaktör çalışmasında yüksek açısal hızlarda silindirik altı kanatlı Rushton karıştırıcı dört kanatlıya kıyasla türbülansı daha fazla artırdığı için ve diğer parametreler açısından avantajlı olduğu için Rushton karıştırıcılı vorteks tipi reaktör çalışmasında altı kanatlı Rushton karıştırıcı kullanılmıştır. Vorteks tankı ile silindir tankı kıyaslanmıştır. Yapılan analiz sonuçlarında hız bölgelerine ayrılarak ayrıntılı bir biçimde yüksek ve düşük hız bölgeleri incelenmiştir. Yer çekiminin etkisinden ötürü reaktörün alt bölgelerinde hız azalmaktadır. 60º ’lik ters konik biçiminde oluşturulan vorteks reaktörü bu etkiyi azaltmakta ve biyogaz üretimine olumlu yönde etki etmektedir. Matkaplı Rushton karıştırıcılı vorteks tipi reaktör çalışmasında ise vorteks şeklindeki biyogaz reaktörünün içerisine altı kanatlı Rushton karıştırıcı ve yeni tasarlanmış olan Matkaplı Rushton Karıştırıcısının akış karakteristiği üzerine etkisi incelenmiştir. Tezin son aşamasına geçildiğinde düşük açısal hızlar çalışılmıştır. Bunun sebebi ise yüksek hızlarda mikroorganizmaların ölmesidir. Yapılan bu tez çalışmasında biyogaz üretiminin tek bir parametreye bağlı olmadığı sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, vorteks reaktörü içerisindeki Matkaplı Rushton karıştırıcının 100 rpm açısal hızında daha verimli bir karıştırma olduğu gözlenmiştir.
Anahtar Kelimeler : Biyogaz reaktörü, karıştırıcı, türbülanslı akış