Toz tutma amacıyla triboelekrostatik kullanımı

Bu tez kapsamında mikronize boyutlu partikül maddelerin yakalanması için bir triboelektrik güç kaynaklı toz tutma ünitesi tasarımı ve bu düzeneğe ilişkin parametrelerin toz tutulma performansına etkileri incelenmiştir. Çok ince boylu partikül maddelerin havada asılı kalması endüstriyel ölçekli birçok tesiste yaşanan oldukça önemli bir sorundur. Açığa çıkan ince boylardaki toz uzun vadeli ciddi sağlık sorunlarına sebep olmasının yanı sıra önemli çevre sorunlarından biridir. Bu sebeple oluşan bu tozun havadan ayrılması için özel filtreleme sistemleri kullanılmaktadır. En yaygın olarak kullanılan sistem havadaki tozun elektrostatik olarak yakalanmasını sağlayan elektrostatik filtrelerdir. Elektrostatik toz tutucu filtreler yapısında bulunan elektrotların statik elektrikle yüklemesi sonucunda, bu yüklü plakalar arasından geçen havanın içindeki partikül maddelerin elektriksel çekim kuvvetleri ile plakalara tutunması prensibi ile çalışmaktadır. Elektrostatik filtrelerin güç kaynakları bir yüksek gerilim kaynağından karşılanır. Elektrotların yüklenebilmesi için alternatif akımı doğru akıma çeviren büyük ve güçlü trafolar kullanılmaktadır. Bu trafoların güç tüketimleri oldukça yüksek olup, çalışma esnasına ortaya çıkan ısının düzenli olarak düşürülmesi için soğutma sistemi gereksinimi ve tehlikeli bir çalışma ortamı oluşturması yüksek gerilim trafoları kullanılan toz tutma ünitelerinin dezavantajları arasında yer almaktadır. Bu tez kapsamında yüksek gerilim kullanılan toz tutma ünitelerinde özel bir güç kaynağı ile yüksek voltajlı statik elektrik yükü üreten büyük trafoların kullanıldığı bir sistem yerine yüksek statik yükün sürtünme ile üretildiği, daha güvenli ve ucuz olabileceği düşünülen toz tutucu elektrostatik filtre tasarımı amaçlanmıştır. Sürtünme ile üretilen gücün daha güvenilir olması ve stabil olması sebebiyle elektrostatik filtrelerin performansını arttırıcı ve daha düşük maliyetli bir alternatif olarak kullanılabilirliği detaylı olarak araştırılmıştır. Toz tutma ünitesinin ihtiyaç duyduğu yüksek potansiyelin sürtünme sonucu statik elektrik üretilmesi ve üretilen statik yükle plakalar yüklenerek hava ortamından tozun plakalar ile yakalanması bu tezin temel hedefi ve özgün değeridir. Bu amaçla, özel bir toz tutma ünitesinin tasarımı yapılmış ve laboratuvarda bir düzenek kurulmuştur. Bu düzeneğin toz tutma performansı üzerinde deneysel süreç yürütülmüştür. Toz tutma sisteminin mevcut toz tutma ünitelerinden en büyük ve belirgin farkı sürtünme ile gücünün üretilmesidir. Hacettepe Üniversite Maden Mühendisliği Bölümü'nde kurulmuş olan bu düzenek, pozitif veya negatif yük üretebilmektedir ve üretilen yükün büyüklüğü 80 kV değerine ulaşabilmektedir. Bu toz tutma yöntemi kuru ortamda gerçekleştirilmiş olup, herhangi bir kimyasal kullanımına ihtiyaç duyulmamıştır. Çalışma kapsamında sürtünme ile statik elektriğin üretilmesi için kullanılan malzemeler triboelekrik seriden seçilmiştir. İçlerinde en yük voltaj değerinin alındığı teflon rulo / yün bant kombinasyonu toz tutma deneylerinde kullanılmıştır. Sürtünme ile oluşan yük iletken kablolar ile mevcut toz tutma ünitelerinde kullanılanlara benzer sabit bir elektrota grubuna yüklenmiş ve bu elektrotların toz tutma gücü incelenmiştir. Ayrıca daha yüksek statik yük değerlerine ulaşabilmek amacıyla tuzlu su çözeltisinde statik elektriğin depolanabilirliği de araştırılmıştır. Bu tez kapsamında yürütülen deneysel süreçte kullanılan numuneler farklı malzemelerden laboratuvarda öğütülerek hazırlanmıştır. Bu hazırlanan numuneler ile kurulan sistemin toz tutma performansı incelenmiştir. Hazırlanan numuneler arasında metalik cevherlerden endüstriyel hammaddelere kadar çok farklı yelpazede malzemeler kullanılmıştır.