DESIGNING AND MANUFACTURING OF HEAT RECOVERY FLUID BED CONTINUOUS DRIED AND INVESTIGATED AT DRYING SALT

Transkript

1 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), Mayıs 2009, Karabük, Türkiye ISI GERİ KAZANIMLI AKIŞKAN YATAK SÜREKLİ KURUTUCU TASARIMI, İMALATI VE TUZ KURUTMASINDA İNCELENMESİ DESIGNING AND MANUFACTURING OF HEAT RECOVERY FLUID BED CONTINUOUS DRIED AND INVESTIGATED AT DRYING SALT M.Ali ERSÖZ a * Hikmet DOĞAN b a * Mamak Ortaköy 80. Yıl Endüstri Meslek Lisesi, Ankara, Türkiye, E-posta: maliersoz@hotmail.com b, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Ankara, Türkiye, E-posta: hdogan@gazi.edu.tr Özet Bu çalışmada, ısı geri kazanımlı akışkan yataklı sürekli kurutucu (IGKAYSK) tasarımı yapılarak imalatı gerçekleştirilmiştir. Bu kurutucu, gıdadan kimya endüstrisine kadar birçok alanda kullanılan tuzun, kurutulmasında deneysel olarak incelenmiştir. IGKAYSK'da kurutma havasından kazanılan enerji kurutma havası sıcaklığı yükseldikçe artmıştır. 94 o C yapılan deneyde geri kazanılan enerji 0,37 kw, 126 o C kurutma havası sıcaklığında 0,64 kw ve 171 o C kurutma havası sıcaklığında 1,10 kw olarak tespit edilmiştir. IGKAYSK da ısı geri kazanım ünitesinin kurutma havasından geri kazanılan enerji miktarı 94 o C kurutma havası sıcaklığı için % 7, 126 o C kurutma havası sıcaklığı için % 8 ve 171 o C kurutma havası sıcaklığı için ise % 10 olmuştur. Sisteme kazandırılan enerji ile kurutma havası sıcaklığı yükseltilerek tuzdan daha fazla nem atılması sağlanmıştır. Böylece aynı miktarda enerji kullanılarak daha kısa sürede ve daha kuru olan tuz elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Kurutma, Tuz, Isı geri kazanım Abstract In this study, heat recovery fluidized bed continuous dryer (HRFBCD) has been designed and manufactured. This apparatus was experimentally used for drying of salt which is used in various areas from food to chemistry. In HRFBCD, the rate of obtained energy in air of drying increased when air of drying increased. Recovered energy achieved at 94 o C, 126 o C and 171 o C were determined 0,37 KW, 0,64 KW and 1,1 KW, respectively. In HRFBCD, the rate of recovered energy acquired from drying air of heat recovery unit for 94 o C, 126 o C and 171 o C were % 7, % 8 and % 10, respectively. Putting out more moisture from salt by increasing the temperature of drying air was provided with recovery energy for system. So, more dry salt in sort time were acquired by using equal quantity of energy. Keywords: Drying, Salt, Heat recovery. 1. Giriş Bugün herkes tarafından kabul edilmektedir ki; en ucuz enerji, verimli kullanım sonucu tasarruf edilen enerjidir. Bu nedenle; enerji atıklarının değerlendirilmesi, enerji verimliliğinin arttırılması ve mevcut enerji kayıplarının önlenmesi son derece önemlidir. Bunun sonucu, sosyal refahı engellemeden yapılacak enerji tasarrufunun, kısa ve orta dönemde, ülkelerin enerji teminiyle ilgili sorunlarının çözümüne küçümsenemeyecek katkıları olacaktır. Endüstriyel süreçlerde enerjinin etkin ve verimli kullanılması, sadece ülke ekonomisine katkı sağlamayacak, ayrıca üretilen ürünün birim maliyeti de azalacaktır. Böylece, sanayi kuruluşlarının iç ve dış pazardaki rekabet gücünü arttıracaktır. Endüstride kurutma işlemi uygulayan firmaların kurutma fırınlarıyla ilgili temel beklentileri; fırının teknik açıdan uygulanabilirliği, karmaşık kontrol sisteminden uzak olması ve enerji tasarrufu sağlamasıdır. İlk yatırım maliyetleri yüksek olsa da bilgisayar kontrollü otomasyon tekniğinin gelişmesi ile kontrol sistemleri çok basitleşmiştir. Böylece, kurutma fırını tasarımında geriye kalan en önemli iki husus; fırının teknik özellikleri ve enerji maliyeti olmaktadır. Bu çalışmada, ısı geri kazanımlı akışkan yataklı sürekli kurutucu tasarımı yapılarak imalatı gerçekleştirilmiştir. Sürekli kurutucunun soğutma evresine yerleştirilen ısı değiştirici ile kurutma evresinde yüksek ısı ile yüklenen tuzun ısısı ve sistem içi ortamın ısısı çekilmektedir. Yine, fan çıkışına yerleştirilen ısı değiştirici ile çekilen ısı, kurutma havasına aktarılmaktadır. Böylece, hem tuzun soğuması sağlanmakta hem de atılan ısı, kurutma sistemine geri kazandırılmaktadır. Ayrıca sisteme kazandırılan enerji ile kurutma havası sıcaklığı yükseltilerek tuzdan daha fazla nem atılması sağlanmıştır. Böylece aynı miktarda enerji kullanılarak daha kısa sürede ve daha kuru olan tuz elde edilmiştir. 2. Literatür Araştırması Zamanımıza kadar kurutma tekniği konusunda değişik çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalardan olarak; Nitz ve Taranto (2007) tarafından taze cari oca çekirdeklerini kurutmak için titreşimli akışkan yatak kurutucu tasarlanmıştır. Yapılan bu çalışmada, Page eşitliğinin kinetik parametreleri olan hava giriş sıcaklığı, hava akımı oranı ve titreşim frekansının sürece etkileri analiz edilerek geliştirilmiştir [1]. Jaros ve Pabis (2006) tarafından deneylerden önce yapılan havuç ve kereviz parçalarının kurutulmasının ölçümlerinin sonuçları üzerine kurulan, sunulmuş modelin deneysel doğrulanmasıyla bu varsayımın bir dereceye kadar mantıksal doğrulanması sağlanmıştır. Ayrıca, tasarımlanan akışkan yatak kurutucularındaki kurutma odası kapasitesinin hesaplanmasına imkân veren teorik modeller ortaya atılmıştır [2]. Yüzgeç (2005) tarafından biyolojik bir ürün olan ekmek mayasının (Saccharomyces cerevisiae) kesikli bir akışkan yataklı kurutma süreci için iki model geliştiril- IATS 09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye

2 miştir [3]. Vitor ve ark. (2004) tarafından tapioca biyolojik ürününün kesikli bir akışkan yatak kurutucusundaki kurutma sürecinin, gaz ve katı fazlarına bağlı olarak ısı ve kütle aktarma katsayılarının bulunması amaçlanmıştır [4]. Topuz ve ark. (2004), fındığın akışkan yatakta kurutulmasının sayısal ve deneysel çalışmasını yapmışlardır. Yapmış oldukları çalışmada, sayısal ve deneysel sonuçları karşılaştırmışlar, sayısal değerlerin deneysel sonuçlara yakın olduğunu belirlemişlerdir [5]. Romero ve ark. (2004), akışkan yatak ve ısı taşınımlı tepsi kurutucuda mangonun viskoelastik parametrelerini ve rehidrasyon kapasitelerini incelemişlerdir [6]. Robbins ve ark. (2003) tarafından yüksek sıcaklıklardaki püskürtmeli yatakta arpanın kurutulması süreci için sıcaklık ve nem öngörü modelleri geliştirilmiştir. Yapılan benzetim çalışmalarında değişik hava besleme sıcaklıkları için yatak sıcaklığı ve nem eğilimleri bulunmuştur [7]. Topuz (2002), akışkan yatakta fındık kurutma sürecinde ısı ve kütle geçişini incelemiştir. Deneysel çalışmanın yanında konu ile ilgili matematiksel modelleri incelemiş ve yeni üç fazlı bir modeli fındığa uygulayarak, deney sonuçları ile model değerlerini karşılaştırmıştır [8]. Kanarya (2002), akışkan yataklı kurutma sürecinin matematiksel modeli üzerine çalışma yapmıştır. Bu modelleme çalışması; kütle ve enerji denkliği esasına dayanmaktadır [9]. Soponronnarit (1999) tarafından yapılan çalışmada Tayland daki akışkan yatakta pirinç kurutulması tanımlanmıştır. Bu çalışma deneysel yığın kurutucusu ile başlar ve bir ticari sürekli akış kurutucusu ile devam eder [10]. Yalçın ve Ertem (1997), yaptığı çalışmada Türkiye deki tuz rezervlerini, üretim yöntemlerini ve buralardan yapılan üretim miktarlarını karşılaştırmış, deniz tuzlalarının Türkiye tuz potansiyelindeki yerini incelemişlerdir [11]. Ergin (1988), yaptığı çalışmada genel olarak tuzun üretimi, teknolojisi, kullanım alanları ve sağlığımız için önemini anlatmaya çalışmıştır. Ayrıca, günlük hayatımızda çok kullanılan Rafine tuz, İyotlu tuz, Fluorürlü tuz kavramlarına açıklık getirmiştir [12]. 3. Kurutma Kurutma; bir maddenin bünyesindeki sıvıların alınması anlamına gelir. Başka bir ifadeyle kurutma; katı maddelerden ısıl yöntemlerle su veya uçucu diğer maddelerin buharlaştırılması ve sonra da bunların ortamdan uzaklaştırılması işlemlerini ifade etmektedir. Kurutma öncesi ısıl yöntemler dışında başka yöntemlerle katı maddeden suyun mümkün olduğunca uzaklaştırılması daha ekonomik bir kurutma işleminin olmasını sağlar. Ürünlerin mekanik yöntemler olarak tanımlanan filtreleme, presleme, santrifüjleme, çökeltme, eleme gibi işlemlerle kurutulması daha az enerji ihtiyacı ve uzaklaştırılan birim miktar su için, daha az maliyet gerektirmektedir. Kurutulacak ürün bu tip yöntemlere uygun değilse, ürüne gaz akımı ile ısı transferi uygulanarak, buharlaştırma yolu ile kurutma sağlanır. Transfer edilen ısı ürün içerisindeki nemin buharlaşmasına ve ortamdan uzaklaştırılmasına harcanır. Bu kurutma işleminde ısı ve kütle transferi aynı anda gerçekleşir. Kurutmada, kurutma gazı olarak, genellikle hava kullanılır. Kurutma havası hızının ya da sıcaklığının artması; kullanılan enerji miktarının artmasına sebep olur. Ürün içerisindeki nemin buharlaştırılması için verilmesi gereken enerjinin, daha kısa sürede kurutma sistemine verilmesi; kurutma süresini azaltır. Kurutma havasının sıcaklığı; nemi ve ürün içerisindeki nem ise; kuruma hızını belirler. Kurutma havasının neminin azaltılması da bu kurutma hızını artırarak kurutma süresini kısaltır. Bir kurutma sisteminde harcanan enerji; herhangi bir yakıtın yanmasıyla, alternatif enerji kaynaklarıyla (güneş, rüzgar vb.) jeotermal enerjiyle, elektrik enerjisi ya da daha başka bir enerji kaynağı ile sağlanır. Kurutma için gerekli olan ısı, bu enerji kaynaklarından karşılanır ve böylece kurutma işlemi gerçekleşir. Sistemde aynı havanın dolaştırılması sonucunda, bağıl nemi zamanla yükselecek ve nem alma kabiliyeti azalacaktır. Bu da; istenmeyen durum olarak karşımıza çıkmaktadır. Tamamen taze hava ile çalışan sistemlerde, kurutma havası ürün üzerinden geçirildikten sonra egzozdan atıldığından, sistemde enerji tüketimini arttırmaktadır [3]. 4. Tuz Eski çağlardan beri besin maddesi olarak kullanılan tuz, çağımız kimya sanayinin en önemli girdilerinden biridir. Kübik sistemde kristalleşen tuz, Na (Sodyum) ve Cl (Klor) iyonlarından oluşmakta ve NaCl (Sodyum Klorür) sembolü ile ifade edilmektedir [11]. Tuz, havadaki nemi kapacak kadar higroskopiktir; suda kolayca çözünmesi bu özelliğini yansıtır. Tuzdaki yabancı maddeler ve kil, tuza değişik renkler verir. Tuz beyaz, gri, koyu gri ve siyaha yakın renklerde görülmektedir. Molekül ağırlığı 58,454 g/mol olan tuz, ağırlık olarak % 39,34 sodyum, % 60,66 da klor içerir. Tuzun suda erime miktarı sıcaklık ile değişir. Tuz, 0 C de 100 g suda 36 g eriyerek doymuş tuzlu çözelti oluşturulduğu halde, 100 C de bu miktar 40 g olmaktadır. Yüksek basınç altında tuz plastik özellik gösterir [13]. Rutubet miktarı sofra tuzlarında kütlece en çok % 0,5, gıda sanayinde kullanılan tuzlarda ise; en çok % 2 olmalıdır. Sodyum klorür miktarı; katkı maddeleri hariç olmak üzere, sofra tuzunda kuru maddede en az % 98, gıda sanayi tuzunda kuru maddede en az % 97 olmalıdır [14]. Tuz, kimya sanayinde, insan gıdasında, muhtelif gıda sanayinde, tekstil-boyama sektöründe ve diğer bazı sanayi sektörlerinde yıkanmış veya rafine tuz olarak, diğer bazı alanlarda ise; ham tuz olarak kullanılmaktadır [15] yılında sektörlere göre tuz kullanımı; Çizelge 4.1 de verilmiştir. Çizelge yılı sektörlere göre tuz kullanımı Sektörler Bin ton % Ekmek ve Unlu Mamuller ,23 Süt Ürünleri Sanayi 68 3,49 Margarin Sanayi 7 0,36 Zeytincilik 84 4,31 Et Ürünleri Sanayi 3 0,15 Diğer Gıda Sanayi 70 3,59 Sabun Deterjan Sanayi 98 5,02 Tekstil Sanayi 144 7,38 Dericilik Sanayi ,97 Kağıt Sanayi 26 1,33 Maden Metalurji Sanayi 43 2,20 Kimya Sanayi ,27 Su Yumuşatma 55 2,82 Hayvancılık 137 7,02 Yem Sanayii (Kanatlı Hayv.) 33 1,69 Diğer Sanayii Dalları 15 0,77 Tüketim Tuzu (Rafine tuz için) 114 5,84 Tüketim Tuzu (Yıkama tuz için) 151 7,74 Karayolları Kar ve Buz Mücadelesi 55 2,82 Toplam ,00

3 Yılda kişi başına tüketilmesi gereken tuz miktarı; 7 kg dır. İnsan, bu miktardaki tuzu çeşitli yollardan almaktadır. Genel olarak Türkiye de yılda büyük baş hayvanların 4 kg, küçükbaş hayvanların 2 kg tuz tüketimi vardır. Yollarda kar ve buza karşı kullanılan tek madde tuz olup, Türkiye de buzlanma için kullanılan tuz miktarı bin ton civarındadır [16]. 5. Deney setinin hazırlanması Akışkan yatak sürekli kurutucuda ısı geri kazanımının araştırılması için laboratuar ölçülerinde bir deney seti kurulmuştur. Bu setin şeması Şekil 5.1 de görülmektedir. Çizelge 5.1. Kullanılan ekipmanların özellikleri Ekipmanın adı Kurutma havası fanı Isı değiştirici Özellikleri Fanın giriş ağız çapı 125 mm ve çıkış ağzı 90x100 mm dikdörtgen kesitlidir. Fana ait diğer özellikler; DEMSAN Havalandırma San. Tic. Ltd. Şti., 750 m 3 /h, 2483 dev/dak., 180 Watt, 0,8 A, 50 Hz, 130 C, 63 dba, 4 kg, V, 5/400 MF dir. 0,6 HP (441,6 W) Soğutma davlumbazında ve ısı geri kazanım ünitesinde 1 er adet Titreşim motoru Taşıyıcı yaylar Devir-daim pompası Elektrik motorunun milinin her iki ucuna 10 mm kalınlığında 80 mm çapında alüminyum disk bağlanarak (ağırlık merkezi değiştirilerek) titreşim motoruna dönüştürülmüştür. Elektrik motoru JIAN, 220 V,50 Hz,120 W, 1,5 Amps. TOFAŞ Şahin marka otomobillerin motorlarında kullanılan supap yayları GRUNDFOS, Type UPS 15-50, No: HRF 310, 220 V, I: 042 A, P: 95 Watt, n: 1700 min -1, Class F Şekil 5.1. Isı geri kazanımlı akışkan yatak sürekli kurutma sistemi şeması 1. Fan, 2. Isı geri kazanım ünitesi, 3. Isı üreteci, 4. Kontrol panosu, 5. Silo, 6. Akışkan yatak sürekli kurutucu, 7. Devir-daim pompası Kurutma sistemi; silo, kurutma ve soğutma evresinden oluşan akışkan yatak sürekli kurutucu, ısı geri kazanım ünitesi, kurutma havası emiş fanı, ısı üreteci, sistem kumanda panosu, akışkan yataklı kurutucu üzerinde egzoz tesisatı ve taşıyıcı sistemden oluşmaktadır. Tuz, metaller üzerinde yüksek oranda korozyon etkisi yarattığından, sistemin tüm devre elemanları krom-nikel alaşımlı malzemelerden yapılması tercih edilmektedir. Ancak bu set, deney amaçlı olacağından ve sürekli sistem çalıştırması yapılmayacağından, sistem kurma maliyetlerini asgaride tutmak için farklı malzemeler kullanılmıştır. Şekil 5.1 de verilen ısı geri kazanımlı akışkan yatak sürekli endüstriyel kurutma sistemi deney seti, Ankara Gölbaşı Endüstri Meslek Lisesi Metal Teknolojisi Alanı atölyelerinde yapılmıştır. İmalatı gerçekleştirilen kurutucu, uzun bir süre test edildikten sonra deneylerin yapımına hazır hale getirilmiştir. Isı geri kazanımlı akışkan yatak sürekli kurutma sisteminin imalatında kullanılan ekipmanların özellikleri Çizelge 5.1'de verilmiştir. Isı üreteci 6. Deneylerin yapılışı Her bir rezistans gücü 410 W olan 25 adet boru tipi rezistans üretece bağlanmıştır. Boru tipi rezistanslar 3 adet 6 lı, 1 adet 7 li olmak üzere gruplandırılmıştır. Her bir 6 lı grubun gücü 2460 W, 7 li grubun gücü ise 2870 W tır. 6 lı gruplardan, 1. grup 1 no lu, 2. grup 2 no lu, 3. grup 3 no lu, 7 li grup 4 no lu anahtar tarafından kontrol edilmektedir Deney materyallerinin hazırlanışı Bu çalışmada kullanılan tuz, Koçhisar Tuz Gölü nden alınan göl tuzu olup, Ankara Cad. No:124 Şereflikoçhisar/Ankara adresinde bulunan Tekin Tuz Nak. Paz. San. Tic. Ltd. Şti. den temin edilmiştir. Deneylerde kurutmaya tabi tutulan tuz ham tuz olmayıp, belirtilen işletmede belirli işlemlerden (ön işlemler, evaparasyon, öğütme, yıkama, merkezkaç vb.) geçirilerek kurutma şartlarına getirilen tuzdur. Tuz, genelde farklı tane büyüklüklerinde olup, içerisinde zerrecikler halinde de bulunmaktadır. Tuz, işletmeden 10 kg lık plastik bidonlarla silme doldurularak çevre havasının nemini almayacak şekilde kapatılarak, deney setinin bulunduğu yere taşınmış ve deneyler yapılıncaya kadar bu bidonlarda muhafaza edilmiştir.

4 6.2. Tuzun Tam Kuru Ağırlığının Bulunması Tuz kurutma deneyleri yapılmadan önce bazı ön deneyler yapılarak, tuzun tam kuru ağırlığı bulunmuştur. Tam kuru ağırlığı bulmak için tuz numuneleri, her birine 50 g ıslak tuz konulan 4 ayrı çay tabağı halinde hazırlanmıştır. Tuz konulmadan her bir çelik çay tabağının boş ağırlıkları tespit edilmiştir. Numuneler, 103 ±2 C de etüvde birinci aşamada 6 saat süre ile bekletilmiş, daha sonra desikatörde soğumaya bırakılmıştır. Soğuyan numuneler 0,001 g duyarlıklı dijital ölçüm cihazında tartılarak sonuçlar alınmıştır. İkinci aşamada numuneler, 6 saat etüvde bekletilmiş ve aynı yöntemle sonuçlar alınmıştır. Üçüncü aşamada da numuneler tekrar 6 saat etüvde bekletilmiş ve aynı yöntemle sonuçlar alınmıştır. Numunelere ait sonuçlar Çizelge 6,1 de verilmiştir. Tuz numunelerinin kuru baza göre nem miktarı % 4,4 g su/g kuru madde olarak bulunmuştur. Çizelge 6.1. Tam kuru ağırlığın bulunması için hazırlanan numunelere ait kuruma değerleri Dara (g) 57,8 57,8 57,7 57,8 Ürün Miktarı (g) 50,0 50,0 50,0 50,0 Toplam Miktar (g) 107,8 107,8 107,7 107,8 İlk 6 saat sonunda ürün miktarı (g) 105,7 105,8 105,6 105,7 İkinci 6 saat sonunda ürün miktarı (g) 105,7 105,7 105,6 105,6 Üçüncü 6 saat sonunda ürün miktarı (g) 105,7 105,7 105,6 105,6 % (g su/g kuru madde) 4,3 4,3 4,3 4,6 Elektrikli ısıtıcı; 1. kademe 4920 W, 2. kademe 7380 W ve 3. kademe W olmak üzere üç kademede kullanılmıştır. Deneyler, her bir ısıtıcı gücü için ayrı ayrı yapılmış ve bütün deneyler için kurutma süresi, sistemin çalışmaya başlangıcından sürecin tamamlanmasına kadar 120 dakika ile sınırlandırılmıştır. Yine tüm deneylerde kurutma havası hızı 4,5 m/s olup, kurutma süreçleri boyunca sabit tutulmuştur. Ayrıca kurutucunun titreşim frekansı tüm deneylerde sabittir. Bu nedenle; yapılan deneylerde kurutma sürecini etkilemeyeceği için titreşim frekansının ölçülmesine ihtiyaç duyulmamıştır Deneylerde kullanılan ölçme cihazları Deneyler yapılırken kullanılan ölçme cihazları ve özellikleri Çizelge 6.3 de verilmiştir. Çizelge 6.3. Kullanılan ölçme cihazları ve özellikleri Ölçme Cihazları Hava hızı ve sıcaklık ölçüm cihazı Dijital tartı Sıcaklık ölçme cihazı* Özellikleri Testo, sıcaklık -20,+70 C, hız 0-20 m/s, ölçüm hassasiyeti 0,01 m/s, 0,1 C, heated wire, NTC sensör. Metler Toledo, Excellence XS6002S model, en yüksek ölçülebilecek miktar 6100 g, ölçme hassasiyeti 0,001g. Elimko, tip E , tip J, ölçüm aralığı C, 12 kanallı elektronik sıcaklık ölçüm cihazı Deney planı Yapılan deneylerin planı Çizelge 6.2 de verilmiştir. Sıcaklık ölçme cihazı** TFA, art. No: , ölçme aralığı (- 20) (+200) C ve (-40) (+392) F, ölçüm hassasiyeti 0,1 C, batarya 1,5 V. Deneyler Çizelge 6.2. Deney planı Boru tipi elektrikli ısıtıcı gücü (Watt) Sisteme hava giriş hızı (m/s) Isı taşıma akışkanı 1. Deney ,5 Su 2. Deney ,5 Su 3. Deney ,5 Su Yapılan bütün deneylerde akışkan yataklı sürekli kurutucuya tuz yüklemesi; sistem çalıştırılıp, kurutma havası sıcaklığı denge haline ulaştıktan sonra, yani; sistemin çalışmaya başlamasından 30 dakika sonra ve eşit miktarlarda yapılmıştır. Kuru ürün numuneleri, tuzun akışkan yatağa yüklenmesinden 90 dakika sonra, kuru ürün toplama kabında biriken tuzdan, cam kavanozlara silme doldurulup, kavanoz kapakları kapatılarak alınmıştır. Her iki kurutucu modelinde de enerji kaynağı olarak, boru tipi elektrikli ısıtıcılardan yararlanılmıştır. Isı geri kazanımlı akışkan yatak sürekli kurutucuda (IGKASYK) yapılan deneylerde sıcaklık ölçümlerinin yapıldığı noktalar Şekil 5.1 de görülmektedir. * Isı geri kazanım devresindeki ölçümlerde kullanılmıştır. **Akışkan yatak sürekli kurutucudaki ölçümlerde kullanılmıştır. 7. Araştırma bulgularının değerlendirilmesi IGKAYSK da her bir kademedeki ısıtıcı güçleri için elde edilen kurutma havası sıcaklığının zamana bağlı değişimi Şekil 7.1 de görülmektedir. Kurutma havası sıcaklığı ( C) KADEME 2. KADEME 3. KADEME Şekil 7.1. IGKAYSK da kurutma havası sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi

5 Şekil 7.1 de görüldüğü üzere; her kademede sistemin çalışmaya başlamasından ilk 30 dakika kurutma havası sıcaklık değişimleri yüksek miktarlarda olmaktadır. Ancak, bu süreden sonra sistem denge haline kavuşmaktadır. Kurutma havası sıcaklığı değişimi birinci kademede 97,7 C - 101,3 C aralığında artan bir değişim göstermektedir. İkinci kademede bu değişim 132,3 C 137,6 C aralığında, üçüncü kademede 183,4 C 189,3 C aralığında olmuştur. IGKAYSK da her bir kademedeki ısıtıcı gücü için kurutma havasına verilen enerji elde edilen deneysel sonuçlara göre Şekil 7.2 de verilmiştir. Kurutma havasına verilen enerji (kj/s) KADEME 2. KADEME 3. KADEME Şekil 7.2. IGKAYSK da tuz kurutması yapılırken kurutma havasına verilen enerjinin zamana bağlı olarak değişimi IGKAYSK da her bir kademe ısıtıcı gücü için tuz kurutması yapılırken ısı geri kazanım ünitesinde kazanılan enerjinin zamana bağlı değişimi Şekil 7.3 de verilmiştir. IGK ünitesinde kazanılan enerji (kj/s) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 1. KADEME 2. KADEME 3.KADEME Şekil 7.3. IGKAYSK da ısı geri kazanım ünitesinde kazanılan enerjinin zamana bağlı olarak değişimi Şekil 7.3 de görüldüğü gibi; ısı geri kazanım ünitesinde kurutma süreci sonunda, yani; 120 dakika sonunda kazanılan enerji, birinci kademede 0,45 kj/s, ikinci kademede 0,64 kj/s üçüncü kademede 0,84 kj/s olmuştur. Isı geri kazanım ünitesindeki ısı değiştiriciler arasında ısı taşıyan akışkanı ileten borular izoleli olduğundan, ısı kayıpları ihmal edilebilir seviyededir. Bu durumda, kurutucunun soğutma evresinde tuzu soğutmak için kullanılan enerji ısı geri kazanım ünitesi ile kurutma havasına kazandırılan enerjiye eşittir. Dolayısıyla; ısı geri kazanım ünitesiyle bütün sistemde kazanılan enerji, tuzun soğutulmasıyla kazanılan enerji ile kurutma havasına kazandırılan enerjinin toplamıdır. Buna göre; kazanılan toplam enerji birinci kademede 0,90 kj/s, ikinci kademede 1,28 kj/s ve üçüncü kademede 1,68 kj/s dir. IGKAYSK da tuz kurutması yapılırken yararlanılan enerjinin zamana bağlı olarak değişimi Şekil 7.4 de görülmektedir. Yararlanılan enerji (kj/s) 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 1. KADEME 2. KADEME 3. KADEME Şekil 7.4. IGKAYSK da yararlanılan enerjinin zamana bağlı olarak değişimi Şekil 7.4 de görüldüğü üzere kurutmanın başlangıcında ilk 30 dakikada yüksek oranda enerji kullanımı gerçekleşmiştir. Daha sonra kullanılan enerji miktarı, zamana bağlı olarak azalmakta ve daha sonra denge haline ulaşmaktadır. Kurutma işleminin başlangıcında kullanılan enerjinin önemli bir miktarı akışkan yatağın ısıtılmasında harcandığından enerji kullanımı yüksek miktarda olmaktadır. Kurutma sistemi sürekli bir sistem olup akışkan yatağa sürekli olarak nemli tuz girişi sağlanmaktadır. Bu nedenle yararlanılan enerji bir süre sonra küçük değişim miktarları ile denge haline ulaşmaktadır. 8. Sonuç ve öneriler IGKAYSK da her bir kademede yapılan deneylerle 90 dakika sonunda kuru ürün toplama kabında toplanan kurutulmuş tuzdan numuneler, alınıp etüvde 50 şer gram tuz tam kurutmaya tabi tutularak nem içeriği değerleri bulunmuştur. Birinci kademede yapılan deneyde kuru olarak alınan numunenin nem içeriği % 3,1; ikinci kademede yapılan deneyde kuru olarak alınan numunenin nem içeriği % 1,9; üçüncü kademede yapılan deneyde kuru olarak alınan numunenin nem içeriği de % 0,4 olarak tespit edilmiştir. Yapılan deneylerde, kurutma havası sıcaklığının 94 o C olmasında geri kazanılan enerji 0,37 kw, 126 o C sıcaklığında 0,64 kw ve 171 o C sıcaklığında da 1,10 kw olarak tespit edilmiştir. Bu durumda IGKAYSK da ısı geri kazanım ünitesi ile kurutma havasından geri kazanılan enerji miktarı 94 o C sıcaklığı için % 7, 126 o C sıcaklığı için % 8 ve 171 o C kurutma havası sıcaklığı için ise % 10 olmuştur. Deney sonuçları verilerinden de anlaşılacağı gibi; tarafımızdan tasarlanıp yapılan bu deneylerde %10 kadar enerji tasarrufuna ulaşılmıştır ki, büyük sistemler için bu çok büyük bir değerdir. Öneri olarak, sistemin yalıtımının daha iyi yapılması ve ısı geri kazanım ünitesinde plaka tipi ısı dönüştürücülerin kullanılması tavsiye edilir. Bu deney için, budurumda verimin daha da artacağı kanaati oluşmuştur

6 Kaynaklar [1] Nitz, M., Taranto, O.P., Drying of beans in a pulsed fluid bed dryer: Drying kinetics, fluid-dynamic study and comparisons with conventional fluidization, Journal of Food Engineering, 80: , [2] Jaros, M., Pabis, S., Theoretical models for fluid bed drying of cut vegetables, Biosystems Engineering, 93 (1): 45-55, [3] Yüzgeç, U., Kurutma sürecinin modellenmesi ve akıllı öngörülü denetimi, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli, 1-35, [4] Vitor, J.F.A., Biscaria Jr., E.C., Massarini, G., Modeling of biomass drying in fluidized bed, Drying 2004 Proceedings of the 14th International Drying Symposium, Sao Paulo, Brazil, , [5] Topuz, A., Gür, M., Gül, M. Z., An experimental and numerical study of fluidized bed drying of hazelnuts, Applied Thermal Engineering, 24: , [6] Romero, T.J., Gabas, A.L., Sobral, P.J.A., Osmoconvective drying of mango cubes in fluidized bed and tray dryer, Drying 2004-Proceedings Of The 14th International Drying Symposium, Sao Paulo, Brazil, C: , [7] Robbins, P.T., Fryer, P.J., The spouted-bed roasting of barley: development of a predictive model for moisture and temperature, in: Journal of Food Engineering, 59: , [8] Topuz, A., Akışkan yatakta fındık kurutma prosesinde ısı ve kütle geçişinin incelenmesi, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1-93, [9] Kanarya, A., Akışkan yataklı kurutma prosesinin matematiksel modellemesi Yüksek Lisans Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kocaeli, 2-66, [10] Soponronnarit, S., Fludised-bed paddy drying Science Asia, 25, 51-56, [11] Yalçın, E., Ertem, M. E., Deniz tuzlalarının Türkiye tuz potansiyelindeki yeri, 2. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, , [12] Ergin, Z., Tuzun üretim teknolojisi ve insan sağlığındaki yeri, Madencilik Dergisi, 27 (1): 9-30, [13] Ersoy, A., Yünsel, T. Y., Çözelti madenciliği ile tuz üretimi, 4. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, , [14] İnternet: Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Türk gıda kodeksi sofra ve gıda sanayi tuz tebliği., rega.basbakanlik.gov.tr/eskiler/2005/01/ ht m. T.C., Resmi Gazete, 25699, [15] Parlak, H., Özkan, S. M., Ertem, H. İ., Sekizinci beş yıllık kalkınma planı, Madencilik ÖİK Raporu Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Kimya Sanayii Hammaddeleri,(Bor Tuzları - Trona - Kaya Tuzu - Sodyum Sülfat - Stronsiyum) Çalışma Grubu Raporu, Ankara, 2: , [16] Van Ballegooijen, W.G.E., Van Loon, A.M., Zanden, V.D., Modeling diffusion-limited drying behaviour in a batch fludized bed dryer, Drying Technology, 15 (3,4): , 1997.