Numerical investigation of hydrodynamics and mass transfer in structured packing
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: VOLKAN TOPALOĞLU
Danışman: Hakan Demir
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yapılandırılmış dolgular, baca gazı sonrası CO2 yakalama süreçlerinde merkezi bir rol oynamaktadır; ancak mikroskobik ölçekteki hidrodinamikleri ve reaktif taşınımı deneysel olarak çözümlemek güçtür. Yüksek doğruluklu hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), bu ölçekleri doğrudan incelemek için bir yol sunmaktadır. Bu çalışmada Sulzer Mellapak 500.Y için bir temsili elemanter birim (TEB, İng. Representative Elementary Unit, REU) geliştirilmiş ve iki ardışık bölümde değerlendirilmiştir: hidrodinamik ve reaktif absorpsiyon. Hidrodinamik bölümünde, tek fazlı bir CFD çalışması yürütülerek parametre bazlı basınç düşümü kalibrasyonu yapılmış, optimum levha aralığı ve gerekli sayıda üst üste dizilmiş REU sayısı belirlenmiştir. Daha önceki sıvı tutma, ara yüzey alanı ve statik/dinamik duvar temas açıları analizlerine dayanarak model, akışkan film gelişimini çözümleyen ve söz konusu hidrodinamik değişkenlerle birlikte ıslak basınç düşümünü nicel olarak hesaplayan zamana bağlı bir VOF (Volume of Fluid) formülasyonuna genişletilmiştir. Reaktif absorpsiyon bölümünde ise, MEA (Monoetanolamin) çözücüsü ile CO2 yakalaması incelenmiştir. Önceki çalışmalar genel kütle transfer katsayısını çoğunlukla iz sürücü tabanlı yöntemlerle dolaylı yoldan elde ederken, burada gaz-sıvı kütle transferini, sıvı faz reaksiyon kinetiklerini ve termodinamik dengeleri içeren, birbirine bağlı denklemler ile birlikte zamana bağlı bir VOF modeliyle tahmin gerçekleştirilmiştir. Basınç düşümü, sıvı tutma, ara yüzey alanı ve genel kütle transfer performansı çıktıları literatür verileriyle karşılaştırılmış ve uyumlu eğilimler ve büyüklükler gözlemlenmiştir. Önerilen TEB tabanlı çerçeve, dolgu geometrisini hidrodinamik ve reaktif performansa fiziksel olarak çözümlemeye dayalı fakat hesaplamalı olarak uygulanabilir bir biçimde bağlamakta, dolgu tasarımı, taraması ve ölçek büyütme için uygulanabilir yol gösterici bilgiler sunmaktadır.