Düşey film evaporatörlerde tasarım geometrisinin etkin akış dağılımı üzerine etkilerinin incelenmesi

Düşey film evaporatörler gıda endüstrisinde ürünlerin konsantre edilmesi amacı ile yaygın olarak kullanılmaktadır. Evaporasyon işlemi en temeli ile ürün içerisindeki suyun uzaklaştırılarak kuru madde oranının arttırılması işlemidir. Modern toplum yapısının gelişmesi ile beraberindeki daha iyi için arayış, buharlaştırıcı teknolojisinde ihtiyaçlara karşılık sunması amacı ile gelişmelerin ihtiyacını doğurmuştur. Literatürde uygulanan tüm ısı transferi yaklaşımları sıvının tamamen homojen ve etkin olarak ısıtma yüzeyleri üzerinde dağıldığı varsayımına dayandırılmıştır. Literatürde görünen bu kısıt ve yetersizlik bu çalışmanın ve çalışma kapsamında sunulan modelin motivasyon kaynağını oluşturmuştur. Bu tez çalışması kapsamında, düşey film buharlaştırıcıların tasarım kriterleri incelenmiş, optimum tasarım için gerekli parametrelere bağlı olarak tasarım kritik noktaları oluşturulmuştur. Akışın dağıtılması ve ısı transferi arasındaki matematiksel ilişki kurularak modellenmiştir. Yapılan modelleme ile akış dağılımına göre en uygun tasarım geometrisinin oluşturulması hedeflenmiştir. Yapılan çalışma ile literatürde etkin akış dağılımı varsayımı ile yapılan ısı transferi yaklaşımları için varsayım parametreleri birer girdi olarak tanımlanmış; akış dağılım modeli ile entegre edilmiş buharlaşma teorisi açıklanmıştır. Nümerik analiz sonucunda elde edilen optimum tasarım girdileri, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) akış dağılımı simülasyonu ile karşılaştırılmış; tasarım doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Düşük çapta buharlaşma hacmi ve dağıtım deliği ile kısa jet yüksekliğinin hem ısı transfer hem de akışın dağılımı açısından daha etkili olduğu görülmüştür. Bu çalışma ile düşey film buharlaştırıcılar için optimizasyon tanımı akış dağılımı ile entegre ısı transferi kavramı olarak literatüre kazandırılmıştır.