(Yığın akış = içindeki i + bileşeninin akısı)

Benzer belgeler
T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GAZ DİFÜZYON KATSAYISININ BELİRLENMESİ VE SIVILARDA DİFÜZYON 2016 KONYA

2.GAZ ve SIVI DİFÜZYON KATSAYILARININ BELİRLENMESİ

DENEY NO :4 DENEY ADI : 2. GAZ DİFÜZYON KATSAYISININ BELİRLENMESİ VE SIVILARDA DİFÜZYON

AKIŞKANLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ BELİRLENMESİ DENEYİ

KATI SIVI EKSTRAKSİYONU

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KMB-305 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

4. Adveksiyon ve Difüzyon Süreçleri

KAYNAMALI ISI TRANSFERİ DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

KMM 302 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

6. İDEAL GAZLARIN HAL DENKLEMİ

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

UYGULAMA 6 ISIL İLETKENLİK KATSAYISI

SIVI-SIVI EKSTRAKSİYONU DENEYİ

İDEAL GAZ KARIŞIMLARI

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ

Toprakta Kireç Tayini

KİMYA MÜHENDİSLİ LABORATUVARI 1

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ULAŞTIRMA LABORATUVARI

UYGULAMA 5 DAİRESEL ARAKESİTLİ BORULARDA AKIŞ

3. ÜNİTE BASINÇ ÇIKMIŞ SORULAR

T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI BORUSAL REAKTÖR DENEYİ 2017 KONYA

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFERİ LABORATUARI

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I HAVA AKIŞ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

KARARSIZ HAL ISI TRANSFERİ

SORULAR VE ÇÖZÜMLER. Adı- Soyadı : Fakülte No :

TAŞINIMLA ISI AKTARIMI DENEYİ

ISI DEĞİŞTİRİCİLERİN TASARIMI [1-4]

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

KESİKLİ İŞLETİLEN PİLOT ÖLÇEKLİ DOLGULU DAMITMA KOLONUNDA ÜST ÜRÜN SICAKLIĞININ SET NOKTASI DEĞİŞİMİNDE GERİ BESLEMELİ KONTROLU

KAYNAMALI ISI TRANSFERİ DENEYİ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DOYMA BASINCI DENEY FÖYÜ 3

SORU 1) ÇÖZÜM 1) UYGULAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1

Gaz hali genel olarak molekül ve atomların birbirinden uzak olduğu ve çok hızlı hareket ettiği bir haldir.

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MOTORLAR LABORATUARI

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

GAZLAR GAZ KARIŞIMLARI

KYM 101 KİMYA MÜHENDİSLĞİNE GİRİŞ PROBLEM SETİ

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

KONVEKTİF KURUTMA. Kuramsal bilgiler

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

NOT: Pazartesi da M201 de quiz yapılacaktır.

DENEYİN AMACI Katı-sıvı ekstraksiyon parametrelerinin ekstraksiyon verimine etkilerinin incelenmesi.

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-1

KYM 101 KİMYA MÜHENDİSLĞİNE GİRİŞ PROBLEM SETİ

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

1. Öğretmen Kılavuzu. 2. Öğrenci Kılavuzu

KYM 202 TERMODİNAMİK

ISI İLETİM KATSAYISININ BELİRLENMESİ DENEYİ GENEL BİLGİLER

KMB0404 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı III GAZ ABSORSPSİYONU. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ISI İLETİMİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

ÇEVRE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ KODLU TEMEL ĠġLEMLER-1 LABORATUVAR DERSĠ DENEY FÖYÜ

KİM-118 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

MAKİNE LABORATUVARI I ISI İLETİMİ DENEYİ

KİMYASAL BİLEŞİKLER İÇERİK

Pamukkale Üniversitesi. Makine Mühendisliği Bölümü. MENG 219 Deney Föyü

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Vakum Teknolojisi * Prof. Dr. Ergun GÜLTEKİN. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

HİDROJEOLOJİ. Hidrolojik Çevrim Bileşenleri Buharlaşma-Yağış. 2.Hafta. Prof.Dr.N.Nur ÖZYURT

Bitki büyümesi, yayılışı ve verim Yeryüzünde su Hücrenin önemli bileşeni (%70-80) Kuraklığa dayanıklı bitkilerde % 20, tohumlarda % 5 Su-oksijen

BORUSAL (TUBULAR) AKIŞ REAKTÖRÜ

MANOMETRELER 3.1 PİEZOMETRE

4.Sıkıştırılamayan Akışkanlarda Sürtünme Kayıpları

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Termodinamik Isı ve Sıcaklık

YANMA. Derlenmiş Notlar. Mustafa Eyriboyun ZKÜ

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Gazların sıcaklık,basınç ve enerji gibi makro özelliklerini molekül kütlesi, hızı ve sayısı gibi mikroskopik özelliklerine bağlar.

ÜZÜM ÇEKİRDEĞİNDEN FENOLİK BİLEŞİKLERİN EKSTRAKSİYONU ve KÜTLE TRANSFER PARAMETRELERİNİN İNCELENMESİ Göksel TOSUN, Berrin BOZAN*

HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GIDA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL İŞLEMLER LABORATUVARI TEMPERATURE MEASUREMENTS

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

Ders Tanıtım Formu. Temel İşlemler Laboratuarı

Şekil 1. Normal damıtma düzeneği. 2-Muntazam bir kaynama sağlamak için cam balonun içine kaynama taşı atılmalıdır.

Borularda Akış. Hesaplamalarda ortalama hız kullanılır.

İnstagram:kimyaci_glcn_hoca GAZLAR-1.

SIVI YOĞUNLUKLARININ BİRİNCİL SEVİYEDE BELİRLENMESİNİ SAĞLAYAN ÖLÇÜM DÜZENEĞİ

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

İdeal gaz Moleküllerin özhacimlerinin moleküllerin serbestçe dolaştıkları tüm hacim oranı çok küçük olan (yani tüm hacim yanında ihmal edilebilecek

ÇÖZELTİLERİN KOLİGATİF ÖZELLİKLERİ

GAZLAR. Farklı sıcaklıklardaki iki gazın difüzyon hızları GAZLARIN ÖZELLİKLERİ

FİZİKOKİMYA I ARASINAV SORU VE CEVAPLARI GÜZ YARIYILI

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 5 PSİKROMETRİK İŞLEMLERDE ENERJİ VE KÜTLE DENGESİ

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFERİ LABORATUARI

T.C. SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-2

GAZ ABSORPSİYON/DESORPSİYON SİSTEMLERİ TASARIMI

Transkript:

DENEYİN AMACI Uçucu bir sıvının yüzeyinden buharlaşan gazın difüzyon katsayısının belirlenmesi amaçlanmaktadır. KURAMSAL TEMELLER Bu deney düzeneğinde gazların durgun gaz içinde difüzyonu incelenecektir. Durgun bir akışkan içinde konsantrasyon farkı ile kütle transferinin olması difüzyon olayı ile açıklanabilir. Suyla dolu bir bardağa mürekkep damlatıldığında, mürekkebin mavi renginin yavaş yavaş tüm suya dağıldığı ve sonunda üniform bir karışım elde edildiği bilinen bir gerçektir. Benzer bir davranışı gazlar için de gözlemlemek mümkündür. Bu tip örneklerle gözlemlenen difüzyon, kinetik teoriye göre moleküllerin termal enerjileri nedeniyle yaptıkları hareketin bir sonucudur. Kütle transferi yüksek konsantrasyon noktasından düşük konsantrasyon noktasına doğru olur. Konsantrasyon kütlesel veya molar birimlerle ifade edilebilir. Kütlesel akı birim zamanda birim alandan geçen kütle miktarını (kg/m 2 -s) ve molar akı da birim zamanda birim alandan geçen mol miktarını (mol/m 2 -s) denir. Kütle transferinde bir maddenin difüzyonla olan transfer akısının o maddenin konsantrasyon gradyanı ile orantılı olduğu ve bu orantı katsayısı ise difüzyon katsayısı olarak ifade edilebilir. Bu Fick in 1. Difüzyon Yasası ile açıklanır. İki bileşenli sistemler için A nın B içindeki difüzyon katsayısı DAB olarak gösterilirse, A bileşeni için Fick in 1. Yasası şu şekilde ifade edilir: Burada JA A bileşeninin y yönünde dik açıyla birim alanda sahip olduğu difüzyon akısı; c konsantrasyon ve dxa/dy ise y yönünde mol kesri gradientidir. J için mol/cm 2 ; C için mol/cm 3, t için saniye birimleri kullanılırsa, difüzyon katsayısının cm 2 /saniye biriminde olması gerektiği bulunur. Eşitlikteki - işareti kütle transferinin azalan konsantrasyon yönünde olduğunu gösterir. İ bileşenli bir karışım için Ji veni arasındaki ilişki aşağıdaki gibi gösterilebilir: ( i bileşeninin sabit referans sisteme göre molar akısı) (Yığın akış = içindeki i + bileşeninin akısı) ( i bileşeninin molar ortalama hıza göre difüzyon akısı) Bu sonuçtan yararlanarak A bileşeninin sabit referans sistemine göre akısı, molar birimler kullanılarak, düzenlenebilir.

Gazlar için Difüzyon Katsayısı İki bileşenli gazlar için deneysel olarak bulunmuş difüzyon katsayılarına literatür taraması yaparak ulaşmak mümkündür. Ayrıca düşük yoğunluklu gazlar için difüzyon katsayısı gazların kinetik teorisinden yararlanılarak oluşturulmuş emprik eşitlikler yardımıyla da bulunabilir. Chapman-Enskog teorisi en bilinen ve en yaygın kullanılanıdır. DENEY DÜZENEĞİ ve YÖNTEMİ Uçucu bir sıvının buharının hava içindeki difüzyon katsayısı katsayısı Winklemann yöntemi adıyla bilinen deneysel düzenekle belirlenebilir. Bu yöntemde uçucu sıvı dik konumda kapiler bir tüp içine koyulur ve sabit sıcaklıkta tutulur. Kapiler tüpün üzerinden hava akımı geçirilir. Şekil 1 de kullanılan deney düzeneği görülmektedir. Şekil 2 de ise deney düzeneğinin şeması verilmiştir. Deney düzeneği iki ana bölümden oluşur. Birincisi saydam akrilikten sabit sıcaklık su banyosunu, ikincisi ise hava pompasını içerir. Su banyosundaki su ısıtma elemanı ile ısıtılır ve aç/kapa sıcaklık denetleyicisi ile çalışır. Su banyosunda sıcaklık 80 o C nin üzerine çıkmamalıdır ve denetleyicide sıcaklık 60 o C den yüksek değerlere set edilmemelidir. Ayrıca bir termometre ile de sıcaklık ölçülebilir. Sistem içerdeki su seviyesi yeterli olmadığında ısıtmayı durduracak bir kontrolere sahiptir. Banyonun üstünde difüzyon deneyleri için kullanılcak kapiler tüp yerleştirilmiştir. Bir hortumla kapiler tüp hava pompasına bağlıdır. Hava pompası açma/kapama düğmesiyle açılıp kapanabilir. Hoffman klip ile havanın tüp üzerinden akış hızı ayarlanır. Kapiler tüpteki sıvının yüksekliği hareket edebilen bir mikroskopla görülür. Şekil 1. Deney düzeneği

Şekil 2. Gazlarda difüzyon katsayısının belirlenmesi, deney düzeneği Kapiler tüp 35 mm derinliğe kadar damlalık veya şırınga yardımıyla içinde hava kabarcığı oluşmayacak şekilde aseton ile doldurulur (Doldurulmadan önce kapiler tüpün temizliği kontrol edilmelidir. Gerekirse içine şırınga ile deterjan ve su enjekte edilerek yıkanabilir). Metal bağlantıda üst somun sökülür, lastik halkanın içine kapiler tüp dikkatlice yerleştirilir ve somun nazikçe sıkıştırılır. T şeklindeki tüpün üst kısmından hava akışını sağlayan hortum bağlanır. Kapiler tüpteki sıvı seviyesi (menisküs) net bir şekilde görülene kadar mikroskobun yüksekliği ve/veya yakınlığı ayarlanır. Menisküs net bir şekilde görüldüğünde mikroskobun yerini sabitlenir ve hava pompasını çalıştırılır. Hoffman kliği ile hava akış hızı ayarlanır, çok hafif bir akış yeterlidir. Kapiler tüpteki sıvı seviyesi kaydedilir. Su banyosu açılır ve sıcaklık 40 o C ye set edilir. Sabit sıcaklığa gelene kadar beklenir. 60 dakika sonra su banyosu kapatılarak kapiler tüp içinde aseton seviyesi kaydedilir. Su banyosunun kapatılmasının nedeni oluşabilecek hava kabarcıklarının doğru okuma yapılmasını engelleyebilecek olmasıdır. Su banyosu tekrar açılarak 60 dakikada bir seviye okumaları tekrarlanır. Veri tablosuna okunan değerler kaydedilir.

HESAPLAMALAR Gazların Difüzyon Katsayısının Hesaplanması Gazların difüzyon katsayısı Winklemann yöntemiyle belirlenebilir. Kütle transfer hızı şu şekilde verildiğinde; D : Difüzyon katsayısı katsayısı (m 2 /s) CA : ara yüzeyde doygun konsantrasyon (kmol/m 3 ) L : Kütle transferinin gerçekleştiği mesafe (mm) CBM : Buharın moleküler konsantrasyonunun logaritmik ortalaması (kmol/m 3 ) CT : Toplam molar konsantrasyon : CA + CB (kmol/m 3 ) Sıvının buharlaştığı düşünülürse: Burada ρl sıvının yoğunluğu, M sıvının mol kütlesi, t ise zamandır (saniye). 4 ve 5 no lu eşitlikler birleştirilirse, elde edilir. Eşitlik 6 da integral çözülür ve t=0 olduğunda L=Lo olduğu sınır koşulu yerine koyulursa; eşitliğine ulaşılır. Lo ve L değerlerinin doğrudan okunmadığı ancak L-Lo değerinin mikroskobun skalasından okunabildiği unutulmamalıdır (Şekil 3). Bu nedenle Eşitlik (7) daha kullanışlı hale getirilebilir. Şekil 3. Kapiler tüp içinde sıvı seviyesi.

bu eşitlik y=ax+b şeklinde düşünülebilir, ve bu durumda (t/l-lo) a karşı (L-Lo) grafiği çizildiğinde y eksenini belli bir noktadan kesen eğimi s olan bir doğru elde edilir. Burada; Bu eşitlikler yardımıyla (t/l-lo) a karşı (L-Lo) grafiği çizilerek doğrunun eğimi bulunabilir ve difüzyon katsayısı katsayısı hesaplanır. Asetonun buhar basıncının sıcaklıkla değiştiği unutulmamalıdır. 313 K de (40 o C) asetonun buhar basıncı Pv = 56 kn/m2 dir. Eğer deneyler farklı bir sıcaklıkta yapılırsa, yeni sıcaklık için uygun buhar basıncı literatürden bulunmalıdır. Asetonun yoğunluğu ρl 790 kg/m3, mol kütlesi ise 58.08 kg/kmol dür. KAYNAKÇA GEANKOPLIS, C.J., Transport processes and unit operations, 3rd ed., PrenticeHall International, (1993). MCCABE W.L, SMITH, J. ve HARRIOT P., Unit Operations of Chemical Engineering, McGraw Hill International Editions, Fifth Edition, Singapore (1993).