Mini kanal Fischer tropsch reaktörünün hidrodinamiği

Fischer Tropsch sentezi için mikroreaktörler son zamanlarda hem akademik hem de endüstriyel araştırma toplulukları tarafından büyük ilgi görmüştür. Bu reaktörler diğer reaktörlerde gözlenen sorunlara alternatif çözümler sunar. Endüstriyel işletmelerde sermaye maliyetlerinde önemli bir düşüş ve reaktör boyutlarında avantaj sağlarlar. FTS'inde kullanılan sentez gazı; kömürden, doğal gazdan veya biyokütleden üretilebilir ve hammadde açısından zengindir. Çok iyi ısı ve kütle transferi gerektiren bu sentez, geleceğin enerji sistemlerinde önemli bir rol üstlenmeye adaydır. Taylor akış, çok verimli ısı ve kütle transferinin ürün seçiciliğinde önemli olduğu, çok fazlı reaksiyonlarda ürün verimliliğini artırmak için kullanılan mikro reaktörlerdeki gaz-sıvı reaksiyonlarının gerçekleşmesinde sıkça tercih edilen iki fazlı bir akıştır. Taylor akışıyla ilgili çalışmalar pratikteki çok sayıda uygulamalarından dolayı son birkaç yılda bir çok araştırmaya konu olmuştur. Bu tezde mini ve mikro kanallarda kontrollü ve tam Taylor akışı sağlayarak; Taylor akış rejimindeki kabarcıklar arasında kalan sıvı slug içindeki girdap oluşumu sayesinde Fischer Tropsch için verimli ısı ve kütle transferi sağlayan hidrodinamik koşullar incelenmiştir. Bilinen çalışmalardan farklı olarak gerçek reaksiyon gazları ve sıvısı kullanılarak besleme yapılmıştır. Çalışma 4 kısımdan oluşmaktadır. İlk aşamada 1 mm çapındaki L,Y,T tipi minikanal reaktörlerde CO ve H2 gazları ile olefin sıvısı arasında düzenli Taylor akışı veren hızlar ve şartlar tespit edilmiştir. İkinci aşamada boyutsuz sayılar hesaplanmış, buna bağlı olarak literatür modelleri ile deneysel sonuçlar MATLAB yazılımı kodlamaları kullanılarak karşılaştırılmıştır. Üçüncü aşamada yeni bir model önermesi yapılarak slug ve kabarcık uzunlukların deneysel ve teorik uygunluğuna, kanal tipleri ve gaz türüne göre değişimlerine bakılmıştır. Son aşamada ise önerilen modellemeler, kabarcık ve slug uzunluğu hesaplanmasında gaz tipinden bağımsız olarak kullanılabilmesi için düzeltilmiş ve L,Y,T tipi mini kanallarda kullanılabilecek 3'er model elde edilmiştir. Çalışma sonunda, kabarcık ve slug uzunluklarının gaz ve sıvı yüzeysel hızlarından önemli ölçüde etkilendiği, sisteme gönderilen gaz türünün uzunluklara etkisinin az olduğu ve bu nedenle ihmal edildiği, kanal tipinin slug uzunluğu üzerinde kabarcık uzunluğundan daha etkili olduğu sonucuna varılmıştır.