Hidrokarbon gazlar ile karbür tozu üretim fırını tasarım ve karakterizasyonu

Bu tez çalışmasında iç sıcaklığı maksimum 1200°C, 400x780x236mm boyutlarına sahip önkaplama fırını tasarımı, imalatı ve bu fırının sıcaklık değerleri karakterize edilmiştir. İmalat aşamasında üç unsur üzerinde durulmuştur. Birincisi rezistans telinin seçimi, ikincisi fırının iç sıcaklığının maksimum 1200°C'ye çıkarılması için gerekli olan gücün tespiti ve üçüncüsü fırın izolasyonunun belirlenmesidir. Bu prosesler yürütülürken minimum yatırım maliyeti ve minimum işletme masrafları göz önüne alınarak uygun bir tasarım gerçekleştirilmiştir. Tasarımlar Solidworks programı kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen tasarımlar kullanılarak 304L paslanmaz çelik malzemeden fırının imalatı gerçekleştirilmiştir. Fırın üç fazlı ve 60 amper gücünde PID kontrol üniteli olarak gerçekleştirilmiştir. Fırın iç haznesi de yine 1.5mm kalınlıkta paslanmaz çelikten kaynaklı olarak imal edilmiştir. Yalıtım olarak Alümina tuğla ve battaniye kullanılmıştır. PID kontrol için K tipi termokupl tercih edilmiştir. Aynı zamanda atmosfer kontrolü için argon ve reaksiyon içinde propilen gazı ve manometreleri hortum ve gaz vanalarından oluşan bir fırın seti kullanılmıştır. Bu sayede sıcaklık, basınç atmosfer ve sürenin kontrol edilebildiği bir fırının tasarım ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Tasarım ve imalatı gerçekleştirilen fırının sıcaklıklarının kontrolü, iç dış sıcaklık farkının belirlenmesi, reaksiyon sıcaklığına ulaşma süresi ve reaksiyon sıcaklıklarının belirlenmesi ve dolayısıyla toplam deney süresinin belirlenmesi için ön kalibrasyon deneyleri yapılmıştır. Sıcaklıkların eş zamanlı olarak alınması, karşılaştırılması ve rejime ulaşma sürelerinin belirlenmesi amacıyla üç farklı ölçüm sistemi kullanılarak sıcaklıklar ölçülmüş ve kaydedilmiştir. Ölçümler sonunda fırının ayarlanan sıcaklığa (550°C) yaklaşık olarak 30 dakikada ulaştığı tespit edilmiştir. Bu sıcaklığa ulaşıldığında reaksiyonun gerçekleşeceği iç haznenin ise yaklaşık 1.5 saat sonra ve 20°C farkla (530°C) ulaşılabildiği tespit edilmiştir. Bu nedenle belirlenen reaksiyon sıcaklıkları için fırının yaklaşık 20°C daha üst sıcaklıkların ayarlanarak deneylerin yapılması gerektiği yapılan kalibrasyon çalışmaları ile belirlenmiştir.