Birinci tasarım

İlk tasarımda atık çamurun helezon taşıyıcı ile taşınarak kurutulması planlanmıştır. Şekil 3.13’de görünen sistemde 2 adet helezon taşıyıcı bulunmaktadır. Üstteki helezon yaş çamuru taşırken kurutmaktadır. Kurumaya başlayan çamur üst helezonun sonundan alt helezona düşmektedir. Alt helezon ise kuru çamuru taşımakta ve sonunda dışarı atmaktadır. Sisteme çamur giriş ve çıkışı aynı tarafta olmaktadır.

Şekil 3.13. Birinci prototip prensip şeması

Şekil 3.14’da iç kısmı görülen ve paslanmaz çelikten yapılmış sisteme izolasyon uygulanmıştır. Ayrıca makineye giren yaş çamurun, kuru çıkışı da görülmektedir.

57 Şekil 3.14. Çamur giriş ve çıkışı

Şekil 3.15’deki prototip makine vakum altında çalıştırıldığından, kurutulmak istenen atık çamurun makineye girişi ve çıkışı pnömatik kapaklar ile sağlanmaktadır. Kapaklar PLC ile geliştirilen algoritma ile kontrol edilmektedir. Böylece vakum kaçaklarının olması önlenmiştir. İki adet elektrik motoru ile tahrik edilen

helezonların devirleri, birbirlerinden bağımsız ve farklı ayarlanabilmektedir.

Şekil 3.15. Birinci prototipin ön ve arka görünüşleri

Atık çamurun fırın içinde üst helezonda taşınırken helezona yapışması ve alt helezona inişin olmaması nedeniyle sistemde belli bir süre sonra tıkanma olmuştur. Sistem vakum altında çalışmasına rağmen tıkanma sorunu bir türlü giderilememiştir. Bu nedenden dolayı birinci prototipten istenilen verim alınamamıştır.

58 3.5.2. İkinci tasarım

Birinci tasarımın verimli çalışmaması nedeniyle Şekil 3.16’da prensip şeması görünen ikinci tasarım düşünülmüştür. Birinci sistemdeki üst helezon yerine, bu tasarımda hamur karıştırmada kullanılan ve birbirine zıt yönlü dönen kürekler tasarlanmıştır. Kürekler vasıtasıyla çamur karıştırılacak ve böylelikle kuruma ve ilerleme sağlanmış olacaktır.

Şekil 3.16. İkinci prototip prensip şeması

Şekil 3.16’da görüldüğü gibi çamur girişi ve çıkışı aynı tarafta bulunmaktadır. Prototipe giren çamur, küreklerin dönmesi ile yol alırken kuruyacak ve alt helezona dökülecektir. Alt helezonda da tam kuruma sağlanacak ve kuru çamur çıkışı elde edilecektir.

Bu tasarımda, birinci prototipteki sistemde bulunan üstteki helezon taşıyıcı yerine, ısınan çamurun daha yapışmadan ve tıkanma yapmadan ilerlemesi için Şekil 3.17’de görülen paslanmaz çelikten 2 adet sıyırıcılı ve kürekli mil imalatı yapılmıştır. Miller birbirlerine zıt yönlü aynı devirde döndürülmüştür.

59

Şekil 3.18’de izolasyonu tamamlanan ve kurutma deneyleri yapılan ikinci prototip görülmektedir.

Şekil 3.18. İkinci prototip

İkinci çamur kurutma prototipi ilk çalıştırdığında yeterli miktarda çamurda ilerleme akışı olmadığı ve kanatlar ile dış duvar arasında çamur biriktiği gözlenmiştir. Bu durumu engellemek için millere ve dış duvara ilave sıyırıcılar yapılmıştır. Fakat çamurun ilerleme sorunu çözülememiştir. Bu nedenle çamurun makineye girişi ve çıkışını sağlayacak pnömatik kapaklar ve vakum sisteminin montajı yapılmamıştır.

3.5.3. Üçüncü tasarım

İlk iki tasarımda istenilen verimde kurutma sağlanamadığı için Şekil 3.19’da prensip şeması görülen üçüncü prototip tasarlanmıştır. Yapılan üçüncü tasarımda önceki tasarımların problemler göz önüne alınarak yeni bir tasarım geliştirilmiştir. En büyük sorunun soğuk kısımda çamurun yapışması ve yeterince ilerlememesi olduğu tespit edilmiştir. Bu yüzden sorunun giderilebilmesi için çamurun temas ettiği yüzeyleri ısıtmak gerektiği konusu üzerinde durulmuştur.

60 Şekil 3.19. Üçüncü prototip prensip şeması

Bu tasarımda birinci prototip referans alınarak sadece üstteki yaş çamur taşıma helezonu, Şekil 3.20’de görüldüğü gibi içinden kızgın yağ geçirilip ısıtılacak şekilde imal edilmiş ve çap olarak biraz büyütülmüştür.

Şekil 3.20. Üst ve alt helezon

Üst helezonun çapı büyütüldüğü için ana gövdedeki helezonun içine konacağı borunun da büyütülmesi gerekmektedir. Bu büyüme nedeniyle yapılan kaynaklar borunun içe doğru genleşmesine neden olmuştur. Ayrıca ön ısıtmalı taşıyıcı imalatı yapılırken önce çift cidarlı helezon yapılarak boruya kaynatılmıştır. Kaynak işlemi sırasında boruda çekme ve burulma olmuştur. Şekil 3.21’de görüldüğü gibi düzeltilmeye çalışılan ana gövdeye ön ısıtmalı helezonlar zorlukla yerleştirilmiştir. Yapılan kaynak ve düzeltmeler nedeniyle oluşan tahribat, makinanın ön çalıştırılması sırasında helezondan yağ kaçmasına neden olmuştur. Bu duruma engel olunamadığı için bu prototipten istenilen verim alınamamıştır.

61

Şekil 3.21. Üçüncü prototip

Arıtma çamuru kurutma amacı ile yapılan üç farklı prototip makina Şekil 3.22’de bir arada görülmektedir. Bu tasarımlardan istenen sonuç alınamadığından dördüncü

prototip tasarımı geliştirilmiştir.

Şekil 3.22. Üç Prototip deney düzeneği 1.prototip

2.prototip 3.prototip

62

3.6.Dördüncü Tasarım Kürekli Kurutucu

Endirekt kurutucular direkt kurutucular ile kıyaslandığında, minimum oranda buhar oluşturmakta, ısı taşıyıcı akışkanın kirlenmesi söz konusu olmamakta, enerji tüketimi ve işletme maliyetleri daha düşük olmaktadır.

Schlünder ve Mollekopf, N. tarafından 1984’te yapılan yayında, mekaniksel olarak karıştırılan partikül formundaki katıların vakum altında ve kontak yoluyla kurutulmasına ait “penetrasyon” adlı bir model ortaya koyulmuştur. Bu modelde, sürekli karıştırma prosesi, bir sıra halinde ilerleyen temas periyotları ile dönüşümlü olarak gerçekleşmektedir. Modele göre, gerçekleştiği varsayılan bu temas periyotları sırasında, kurutulan malzemenin hareketsiz, durağan yatak halinde olduğu kabul edilmektedir. Daha sonra malzeme aniden bütün halinde mükemmel olarak karıştırılmakta ve tekrar temas periyodu gerçekleşmektedir. Bu modelin kurutma prosesine uyarlanmasıyla durgun periyot sırasında kurutucu ortamın ısısı sıcak yüzeyler boyunca, kurutulacak olan çamura doğru nüfuz etmektedir. İki durgun periyot arasında malzeme kusursuzca karıştırılmakta ve ısıtıcı yüzey tekrar malzemeye nüfuz etmektedir. Belirgin olarak gözlemlenen bu hareketsiz süreç, karışma sayısının, karıştırıcının saniyedeki devir sayısına oranı olarak ifade edilmektedir. Karışma sayısı; nüfuz etme teorisinin deneysel olarak elde edilen kuruma hızı eğrilerine uyarlanması sırasında eğri uydurma yöntemi ile belirlenmektedir. Bu sayı, ürünün ideal olarak karışmış olması için karıştırıcının hangi sıklıkla dönmesi gerektiğini ifade etmektedir. Bu teori; kolloid özellikleri bakımından yaklaşık olarak homojen partikül boyutu dağılımına sahip olan, kendiliğinden akan partikül tipi malzemenin vakum altında kontakt metodu ile kurutulması sürecine, ilk defa Dittler ve diğ. (1997) tarafından yapışkan malzemenin vakum altında kontak metodu ile kurutulmasının simülasyonunu gerçekleştirmek amacıyla tatbik edilmiştir. Kurutucunun sıcak yüzeyi ile malzeme yatağı arasındaki temas direnci ve malzeme yığınının sıcaklık nüfuz etmesine karşı gösterdiği geçirim direnci kuruma hızını sınırlayan faktörler olarak öne çıkmaktadır [80].

Tsotsas ve Schlünder nüfuz etme modelini, sisteme inert gaz eklenen yeni duruma da uyarlamışlardır. Kuruma prosesinin inert gaz varlığında gerçekleştiği sistemler için gaz fazındaki kütle transfer direnci de göz önüne alınmalıdır [80].

63

Nitekim arıtma çamurlarının kontak metodu ile kurutulmasının modellenmesi homojen partikül dağılımına sahip olan kolloid yapıların kurutulmasında kullanılan modellemelere göre daha zor olmaktadır. Çünkü çamurlar; viskoziteleri, kompleks yapıları ve azalan nem içeriğine bağlı olarak tabi oldukları yapışkan, topaklı ve granüle faz geçişleri nedeniyle farklı bir madde grubunu temsil etmektedir [81]. Chen G. ve Mujumdar A. S. birçok çamur kurutma prosesinde inert sürükleyici gaz kullanıldığını ve bu durumda gaz fazındaki kütle transfer dirençlerinin dikkate alınması gerektiğini belirtmişlerdir. Arıtma çamurunun hava varlığında yapışkan, topaklı ve granüle fazları sırasında tabi olduğu kontak kuruma modellemeleri sunmuşlardır [82].

Yakın geçmişte; Arlabosse P. ve Chitu T. nüfuz etme modelini kullanarak çamurun kontak metodu ile kurutulmasına ait simülasyonu hazırlamışlardır. Çalışmada açığa çıkan buhar, sürükleyici gaz akımı olarak kullanılmış, böylece gaz fazındaki kütle transfer direnci dikkate alınmamıştır. Bu nedenle bu çalışma için vakum altında gerçekleştirilen kurutmaya ait nüfuz etme modeli kullanılarak çamur kurutmanın simülasyonu ortaya koyulmuştur [83].

Hou L. Z., ve diğ., 3 m2 kurutucuda ıslak arıtma çamuru içine pirinç kabuğunu karıştırmışlardır. Çıkış nem içeriği ve ilk çamur kütle akış hızının üzerinde, termal yağ giriş sıcaklığının etkisini analiz etmişlerdir. Yağ giriş sıcaklığı ve kütle akış arasında basit monoton bir ilişki olmadığını ve pirinç kabuğu eklemesinin kurutma performansını arttırdığını belirtmişlerdir [84].