ÖNS ÖZ
Bu çalıĢ ma mada yar dıml arı nı esirge meyen ve bana yol göst eren değerli hoca m sayı n Pr of. Dr. Taner DERBENTLĠ’ YE t eĢekkürl eri mi sunarı m.
ÖNS ÖZ i
TABLO LĠ STESĠ i v
ġEKĠ L LĠ STESĠ v
SE MBOL LĠ STESĠ vii
ÖZET i x
S UMMARY xi
1. GĠ RĠ ġ 1
2. KURUT MANI N FĠ ZĠ ĞĠ 5
2. 1 Kur ut ma 5
2. 2 Kur ut manı n AĢa mal arı ve Ki neti ği 6
2. 3 Ort a mı n Ne m Ġ çeri ği 8
2. 4 Kur u ma Sür el eri ni n Bul un ması 9
2. 5 Kur u ma Hı zı nı Et kileyen Fakt örl er 11
2. 5. 1 DıĢ Fakt örl er 12
2. 5. 2 Ġç Fakt örl er 12
2. 6 Kur ut manı n Ter modi na mi ği 16
2. 6. 1 Isı Transferi ile Benzerli k 16
2. 7 Endüstri yel Kur ut ucul ar 20
2. 7. 1 Fırı n Kur ut ucul ar 20
2. 7. 2 Kabi n Kur ut ucul ar 20
2. 7. 3 Tünel Kur ut ucul ar 21
2. 7. 4 Bantlı ( Konveyör) Kur ut ucul ar 22
2. 7. 5 Akı Ģkan Yat aklı Kur ut ucul ar 23
2. 7. 6 Pnö mati k Kur ut ucul ar 24
2. 7. 7 Püskürt meli Kur utucul ar 24
2. 7. 8 Vaku m kur ut ucul ar 25
2. 7. 9 Döner kur ut ucul ar 26
2. 7. 10 Dondur ar ak kur ut manı n yapıl dı ğı kur ut ucul ar 27
2. 7. 11 Mikr odal ga kur ut ucul ar 27
3. MĠ KRODAL GA I SI T MA VE KURUT MA 29
3. 1 GiriĢ 29
3. 2 El ekt r o manyeti k Dal gal ar 29
3. 3 Ant en Tarafı ndan Ol uĢt ur ul an El ektro manyeti k Dal gal ar 30
3. 4 El ekt r o manyeti k Dal gal arı n Tayfı 31
3. 5 Mikr odal ga ve Isıt ma Et ki si 32
3. 5. 1 Tari hçe 32
3. 5. 2 Mikr odal ga Isıt ma Mekani ği 34
3. 6 Mikr odal ga Isıt maya Et ki eden fakt örl er 35
3. 6. 1 Mikr odal ga Frekansl arı 35
3. 6. 2 Di el ektri k Özelli kler 37
3. 6. 3 Mikr odal ga Enerjisi ni n Isıl Enerji ye DönüĢü mü 40
3. 6. 4 Mikr odal ganı n Et ki Deri nli ği 42
3. 6. 6 Mikr odal ga Emil mesi 42
3. 6. 7 Isıt ma Hı zı 44
3. 7 Mikr odal ga Fırı nl arı n Tanıtı mı 44
3. 7. 1 Mikr odal ga Fırı n Bi l eĢenl eri 44
4. DE NEYLER 51
4. 1 GiriĢ 51
4. 2 Deney Düzeneği 51
4. 3 Deneyl eri n Yapılı Ģı 53
4. 3. 1 Su il e yapıl an deneyl er 53
4. 3. 2 ġeker ile yapıl an deneyl er 54
4. 3. 3 Ku m il e yapıl an Deneyl er 57
4. 3. 4 Di ğer Maddel erl e Ya pıl an Deneyl er 59
5. MĠ KRODAL GA KURUMA Ġ ÇĠ N SAYI SAL MODEL 61
5. 1 Tanı m 61
5. 2 Sayı sal Model 61
5. 3 Pr ogra mı n Açı kl anması ve Akı Ģ Ģe ması nı n Veril mesi 63
6. S ONUÇLAR VE TARTI ġ MA 66
7. KAYNAKL AR 69
EKLER 73
TABLO Lİ STESİ
Sayf a No
Tabl o 2. 1 Bazı maddel eri n kriti k ne m i çeri kl eri. . . . 7
Tabl o 2. 2 ÇeĢitli kur u ma hı zı modell eri i çi n kuru ma za manl arı . . . 11
Tabl o 2. 3 Bazı ci si ml erin gözeneklili kl eri . . . 13
Tabl o 2. 4 Su Buharı- Hava çifti ni n dif üzyon katsayıl arı . . . 14
Tabl o 2. 5 Bazı maddel er de su buharı nı n efektif di ff üzi vit el eri . . . 15
Tabl o 2. 6 Bazı kur ut ucu çeĢitl eri ni n enerji t üketi ml eri ve buharl aĢ ma hı zl arı . 28 Tabl o 3. 1 I S M Bantl arı . . . 36
Tabl o 3. 2 Bazı yalıt kan ma ddel eri n di el ektri k sabitl eri . . . 40
ŞEKİ L Lİ STESİ
Sayf a No
Şekil 2. 1 Kur ut manı n AĢa mal arı . . . 6
Şekil 2. 2 Sor bsi yon Ġzoter ml eri . . . 9
Şekil 2. 3 Kur u ma Hı zı Eğri si . . . 9
Şekil 2. 4 Bir kabi n kur ut ucunun Ģe mati k ol arak göst eriliĢi . . . 21
Şekil 2. 5 Paral el hava akı mlı t ünel kur ut ucul arı. . . 22
Şekil 2. 6 Ters hava akıml ı t ünel kur ut ucul arı . . . 22
Şekil 2. 7 Bantlı kur ut ucu Ģe mati k res mi . . . 23
Şekil 2. 8 Sürekli çalıĢan akıĢkan yat aklı kur ut ucu Ģe ması . . . 24
Şekil 2. 9 Si kl on ti p bir püskürt meli kur ut ucu Ģeması . . . 25
Şekil 2. 10 Bantlı bir vaku m kur ut ucunun Ģe mat i k göst eri mi. . . . 26
Şekil 2. 11 Tekli ve çiftli döner kur ut ucul arı n Ģemati k göst eri mi . . . 27
Şekil 3. 1 Bir El ektro manyeti k Dal ganı n ġe matik Göst eri mi. . . . 29
Şekil 3. 2 Ant en ve el ektromanyeti k dal ga üreti m Ģe ması. . . . 30
Şekil 3. 3 El ektro manyet i k Dal gal arı n Tayfı. . . 31
Şekil 3. 4 Uygul anan el ektri k al an ve pol ari zasyon arası ndaki faz far kı . . . 37
Şekil 3. 5 Kayı p Tanj antı . . . 38
Şekil 3. 6 Suyun Di el ektri k Özelli kl eri ni n Frekansa Bağlı Deği Ģi mi . . . 39
Şekil 3. 7 Suyun di el ektri k özelli kl eri ni n sı caklı ğa bağlı deği Ģi mi . . . 39
Şekil 3. 8 Ti pi k bir mi krodal ga fırı nı n kesit Ģe ması . . . 45
Şekil 3. 9 Magnetr on ġeması . . . 47
Şekil 3. 10 Sanayi ti pi bir mi kr odal ga fırı nda kullanıl an dal ga kıl avuzu . . . 48
Şekil 3. 11 Sanayi ti pi bir mi kr odal ga fırı nı n kesit Ģe ması . . . 49
Şekil 4. 1 Mikr odal ga Fırı nı n ÇalıĢ ma Kar akt eristi ği . . . 52
Şekil 4. 2 Suyun t a m güçt e (800 W) buharl aĢtırılması. . . 53
Şekil 4. 3 ġeker- Su karıĢı mı i çi n 800 W güçt e yapıl an deneyl er. . . . 54
Şekil 4. 4 150 W güçt e %10 su i çeren Ģekeri n kur ut ul ması . . . 55
Şekil 4. 6 400 W güçt e %10 su i çeren Ģekeri n kurut ul ması . . . 56
Şekil 4. 7 Su- Ku m Karı Ģı mı nı n ÇeĢitli Güçl er de Kur ut ul ması . . . 57
Şekil 4. 8 Kur ut ul an su-ku m karıĢı mı nı n yüzey sı caklı ğı nı n deği Ģi mi . . . 58
Şekil 4. 9 Su- ku m karıĢımı nı n çeĢitli güçl er de kur ut ul ması . . . 59
Şekil 5. 1 Kontr ol Haciml eri . . . 62
Şekil 6. 1 %10 su- ku m karıĢı mı deney- model karĢıl aĢtırıl ması (sı caklı k) . . . . 67
Şekil 6. 2 %10 su- ku m karıĢı mı i çi n deney- model karĢıl aĢtır ması(ne m i çeri ği) 67 Şekil 6. 3 %20 su- ku m karıĢı mı deney- model karĢıl aĢtırıl ması (sı caklı k) . . . . 68 Şekil 6. 4 %20 su- ku m karıĢı mı i çi n deney- model karĢıl aĢtır ması (ne m i çeri ği) 68
SE MBOL Lİ STESİ A: Al an ( m2)
C: Deri Ģi kli k (kg/ m3) c: Öz gül ısı (kJ/ kg K) D: Di ff üzi vit e ( m2/ s)
De f f: Ef ektif Diff üzi vit e ( m2/ s) E: El ektri k al an Ģi ddeti ( V/m) f: Fr ekans ( Hz)
h: Isı taĢı nı m kat sayı sı ( W/m2K) hD: Kütl e t aĢı nı m kat sayı sı (m/ s)
hf g: Suyun buharl aĢ ma gi zli ısısı (kJ/ kg)
k: Isı ileti m kat sayı sı ( W/m K), mutl ak geçirgenlik ( m2) kG: Gaz geçirgenli ği
kR, G : Ba ğıl gaz geçir genli ği l: Uz unl uk ( m)
M: Mol kütl esi (kg/ k mol ) Mk: Kur u katı kütl esi (kg)
' ' m : Küt l e akı sı (kg/ m2s) ' ' '
m : Haci ms el buhar üretimi ( kg/ m3s) Ns N: Kur u ma hı zı (kg/ m2 h)
nb: Kütl esel akı (kg/ m2s) P: Bası nç ( Pa)
Pd, Q: Mi kr odal ga güç yoğunl uğu ( W/ m3) ' q' : Isı akı sı ( W/ m2) ' ' ' q : Haci ms el ısı üreti mi ( W/ m3) t: Za ma n (s)
tS: Sabit hı zda kur u ma za manı T: Sı caklı k (oC)
u: Hı z ( m/s)
uc: IĢı k hı zı (3108 m/s) V: Haci m ( m3)
x: Uz unl uk ( m), mol fraksiyonu X. Ne m i çeri ği (kg ne m/ kg kur u cisi m)
Xo: BaĢl angı ç ne m i çeri ği (kg ne m/ kg kur u cisi m) Xk: Kriti k ne m i çeri ği (kg ne m/ kg kur u cisi m) X*: De nge ne mi i çeri ği (kg ne m/ kg kur u cisi m) Z: Et ki Deri nli ği ( m)
: Bağıl di el ektri k sabiti
0: Ser best uzayı n el ektri k geçirgenli ği (8. 854x10- 12 C2/ Nm2) ’’: Bağıl di el ektri k kayı p fakt ör ü
: Gözeneklili k
: Isı yayılı m kat sayı sı ( m2/ s) : Dal ga boyu ( m)
: Di na mi k vi skozit e ( N s/m2) Ki ne mati k vi skozit e ( m2/s) : Yoğunl uk (kg/ m3)
ÖZET
Çalı Ģ manı n a macı çeĢitli maddel eri n mi kr odal ga enerjisi il e kuru mal arı nı n deneysel ve t eori k ol arak i ncel en mesi dir.
Kur ut ma, ne mi n maddeden uzakl aĢtırıl ması i Ģle mi ni n genel adı dır. Bu i Ģl e m, ma ddeye ı sı veril mesi i le maddedeki suyun buharl aĢtırıl ması il e gerçekl eĢtirilir. Bu nedenl e kur ut ma, ısı ve kütl e transferi ni beraberce i çerir.
Kur ut ma ki mya, t arı m, bi yot eknol oji, gı da, poli mer, sera mi k, eczacılı k, kağıt ha mur u ve kağıt, mi neral ve ker est e i Ģl e me endüst ril eri nde kull anılan t e mel iĢl e ml er den biri dir.
Kur ut maya çeĢitli nedenl erl e i hti yaç duyul abilir, bunl ar hazırl a ma ve depol a ma kol aylı ğı, nakli ye ücretleri ni n azaltıl ması, belirlen mi Ģ ol an ür ün kalit esine ul aĢı m gi bi nedenl er dir. Günümüzde en çok kull anıl an yönt e m, t aĢı nı ml a kurut madı r. Bu yönt e mde maddede bul unan ne m bağıl ol arak daha az ne m i çeren havanı n madde üzeri nden geçiril mesi yle uzakl aĢtırılır.
Kur ut ma i Ģl e mi baĢl angıçt a gı da sakl an ması al anı nda uygul an maya baĢl an mı Ģ ve bunun i çi n kull anıl an en yaygı n yönt e m güneĢte kur ut ma ol muĢt ur. Teknol oji ni n geliĢ mesi il e gı da ür ünleri ni n yanı sıra t oprak, sera mi k, t aht a, kağıt, t ekstil, kö mür ve benzeri sanayi ürünl eri ne de kur ut ma iĢl e mi uygul an maya baĢlan mı Ģtır. Kur u ma hı zı nı et kileyen f akt örler, i ç ve dı Ģ faktörl er ol mak üzere i ki baĢlı k altı nda i ncel enebilir. Dı Ģ fakt örler maddeden bağı msı z, hava hı zı, havanı n bağıl ne mi, ma ddeni n yüzey al anı gi bi fakt örlerdir. Ġç fakt örler ise geçirgenli k, gözeneklili k, çözünürl ük, ısıl ilet kenlik gi bi fakt örler ol up, maddeni n iç yapısı ndan kaynakl anırlar. Mi kr odal gal ar dal gaboyu 1- 100 mm ar ası nda deği Ģen el ekt ro ma nyeti k dal gal ar dır. El ektro manyeti k dal gal ar, manyeti k al anı n deği Ģtiril mesi il e ol uĢt ur ul abilirl er. Gör ünür ı Ģı k el ektro manyeti k dal gal ara ör nek ol arak veril ebilir. El ektr o manyeti k dal gal ar yansıtılabilirl er, odakl anabilirl er ve kırılabilirler.
Mi kr odal gal ar, suyu ı sıtma et ki si keĢfedil di ği nden beri birçok ı sıt ma ve kur ut ma uygul a mal arı nda araĢtır ma konusu ol muĢl ardır. Bu et ki, mi kr odal ga il e kur ut manı n di ğer kurut ma yönt e ml eri ne gör e daha avant ajlı ol duğunu göst er miĢtir, çünkü enerji doğr udan asıl hedefl enen maddeye verilme kt edir. Mi kr odal ga enerjisi nin maddeye uygul anması i çi n, mi kr odal ga fırı nl ar kull anıl makt adır. Yönt emi n di ğer bir üst ünl üğü, mi kr odal ga enerjisi ni n az bi r kayı p il e maddeye verilebil mesi dir.
Günü müzde mi kr odal ga enerjisi, sera mi k ür eti mi, kaynak, kauçuk sertl eĢtiril mesi, poli merl eri n ı sıtıl ması, zararlı atı kl arı n vitrifi kasyonu gi bi i Ģl e ml er de uygul an makt adır. Ek olarak tı pt a t ümörl eri n t edavi si nde de kull anıl makt adır.
Bu çalıĢ manı n biri nci böl ü münde kur ut manı n t anı mı yapıl mıĢ ve t ari hçesi üzeri nde dur ul muĢt ur. Da ha önce yapıl an çalıĢmal ar kı saca özetl en mi Ģtir. Varıl an sonuçl arı n kı sa bir özeti yapıl mıĢtır.
Ġki nci böl ü mde kur ut manı n fi zi ği i ncel enmi Ģ ve kur ut manı n aĢa mal arı açı kl an mı Ģtır. Kur ut mada kull anıl an t er modi nami k bağı ntıl ar üzeri nde dur ul muĢ, kur ut ma para metrel eri ne iliĢki n t abl o ve di yagra ml ar bu böl ü mde yer al mıĢtır. Ek ol arak kur ut ma çeĢitl eri nden bahsedil miĢ ve çeĢitli kur ut ucul ar hakkı nda bil gi veril miĢtir.
Üç üncü böl ü mde mi krodal ga kur ut manı n t e meli ol an el ektro manyetik dal gal ar tanıtıl mıĢ, nüf uz deri nliği, ı sı ya dönüĢen enerji gi bi el ektro manyeti k dal gal ar il e il gili t anı ml ar yapıl mıĢ ve f or müll eri üzeri nde dur ul muĢt ur. Buna ek ol arak çeĢitli ma ddel eri n el ektri ksel özelli kl eri tabl o hali nde veril miĢtir.
Dör düncü böl ü mde deney t esisatı t anıtıl mıĢ, kull anıl an ci hazl arı n özelli kl eri belirtil miĢtir. Deneyl erin yapılıĢı açı kl an mı Ģ, yapıl an öl çü ml er gr afi kler hali nde sunul muĢt ur. Sonuçl arı n kısaca değerl endiril mesi yapıl mıĢtır.
BeĢi nci böl ü mde mi krodal ga ı sıt ma ve kur utma i çi n kull anıl an sayı sal model açı kl an mı Ģtır. Yazıl an pr ogra mı n açı kl an ması da bu böl ü mde yapılmı Ģ, akı Ģ Ģe ması da bu böl ü mde veril miĢtir.
Al tı ncı böl ü mde, deneyl eri n ve sayı sal model sonuçl arı nı n karĢıl aĢtırıl ması yapıl mıĢtır. Deney sonuçl arı na gör e, kur u ma i Ģle mi i ki kı s ma ayrıl abilir. Bi ri nci böl ü mde buharl aĢ manı n ol madı ğı ve mi kr odal ga enerjisi ni n sadece ma ddeni n sı caklı ğı nı n yüksel mesine harcandı ğı kabul edil miĢtir. Sı caklı k suyun kayna ma nokt ası na çı ktı ğı nda ise, kur u ma sabit sı caklı kt a gerçekl eĢ mekt edir.
DRYI NG WI TH MI CRO WAVE ENERGY SUMMARY
The pur pose of t hi s r esear ch i s t o st udy t he dr yi ng of vari ous mat eri al s wi t h mi cr o wave- ener gy bot h experi ment all y and t heoreti call y.
Li t erall y, dr yi ng means t he r e moval of t he moist ure of a mat eri al. This can be done wi t h appl yi ng heat t o t he mat eri al and evapor ati ng t he wat er i nsi de. Ther ef or e, dr yi ng i ncl udes bot h heat and mass-transf er.
Dr yi ng i s a f unda ment al oper ati on used i n chemi st r y, agri cult ure, bi ot echnol ogy, nouri sh ment, pol y mer s, cer a mi cs, phar macy, paper, ti mber, and mi ner al i ndustri es. Ther e ar e about hundr ed t ypes of wi del y used dr yi ng met hods; ho wever, mor e t han f our- hundr ed met hods i n t he lit erat ur e have been report ed. Ther e can be vari ous r easons t o use dr yi ng. Pr epar ati on and easi ness i n st ori ng, reduci ng cost i n t rans port ati on, and opti mi zi ng t he pr oduct qualit y can be gi ven as good exa mpl es. The most used dr yi ng met hod t oday i s dr yi ng by convecti on. The wor ki ng pri nci pl e of t hi s met hod i s based on convecti onall y r e movi ng t he moi st ur e i n t he mat erial by passi ng an ai r strea m, whi ch has r el ati vel y l ess moi st ur e t han t he mat erial itself.
The ver y fi st appli cation of dr yi ng pr ocess has been used i n l ong-t er m f ood st or age by si mpl y l etti ng t he pr oduct dr y under t he s uns hi ne. The devel op me nt i n i ndustr y all owed us t o us e dr yi ng f or ot her t ype of pr oduct s s uch as s oil, cer a mi cs, ti mber, paper, t extil e, coal and si mil ar i ndustri es.
The f act ors t hat affect t he dr yi ng pr ocess can be exa mi ned under t wo di ffer ent t opi cs as t he ext er nal and t he i nt er nal ones. The ext er nal f act ors ar e caused by t he vari ati ons bet ween t he mat eri al and t he out er space s uch as t he vel ocit y of t he airfl ow, t he r el ati ve hu mi dit y, t he s urface area of t he mat eri al. The i nt er nal fact ors ar e mor e r el ated t o t he i nner str uct ur e li ke per meabilit y, por osit y, conducti vit y, and sol ubi lit y of t he mat eri al.
Mi cr o waves ar e el ectr o- magneti c waves whose wa vel engt h vari es bet we e n one and hundr ed mi lli met ers. The el ectr o- magnet i c waves can be cr eat ed by a conti nuousl y changi ng ma gneti c fi el d. Vi si bl e li ght i s an exampl e of el ectr o magneti c waves. El ect r o magneti c waves can be r efl ect ed, f ocused and refract ed.
It was f ound t hat mi cr owa ves can war m up wat er. Aft er t hi s fi ndi ng, t her e was a a mount of r esear ch on t he heati ng and dr yi ng effect of mi cr o waves. This heati ng effect i s caused by t he ener gy abs or pti on of wat er. Thi s i s a ver y i mport ant advant age of mi cr o waves t o ot her dr yi ng met hods, because by t hi s met hod t he ener gy i s appli ed t o t he mat eri al di rectl y. To appl y t he mi cr o wave- ener gy t o t he mat eri al, mi cr o wave ovens ar e used. Anot her advant age of t hi s met hod i s t hat a
gr eat per cent age of t he mi cr o wave ener gy can be appli ed t o t he mat erial wi t h j ust a littl e ener gy-l oss i n t he pr ocess.
Today, mi cr o waves are bei ng wi del y used i n i ndustri es s uch as cer a mi c pr oducti on, melti ng, wel di ng and i n pr ocesses such as r ubber har deni ng, heati ng pr ocesses of pol y mer s, gl ass vitrifi cati on of hazar dous mat eri al s. Mor eover, t hese wa ves are al so bei ng used i n medi ci ne t o cur e tu mor s.
I n t he first chapt er of t hi s t hesi s, t he defi niti on, and t he s hort hi st or y of dr yi ng have been r evi e wed. So me pr evi ous r esear ches about t he s ubj ect and a s hort su mmar y of fi ndi ngs have al so been menti oned i n t hi s chapt er.
I n t he second chapt er, t he physi cs behi nd dr yi ng and st eps of dr yi ng have been expl ai ned. The connect i ons and t he vari abl e t abl es and di agr a ms, whi ch have been used duri ng t he dr yi ng pr ocess, have been me nti oned i n t hi s chapt er. Dr yi ng met hods, dr yers have also been cover ed i n t he second chapt er.
The t hi r d chapt er covers t he defi niti on of el ectr o magneti c waves a nd t he f unda ment al mechani sm of t hese waves, whi ch i s i oni c pol ari zati on and di pol e r ot ati on. The war mi ng effect and t he f act ors have been r evi e wed i n t his chapt er. Additi onall y, t he ma gneti c fi el ds, t he ener gy – heat conversi ons, s o me f or mul as, t he defi niti on of mi cr o wave ovens, ma gnet r on, wa ve gui de, mi xer and po wer unit have been expl ai ned i n the t hir d chapt er.
The experi ment s i n t his t hesi s ar e di scussed i n t he f ourt h chapt er. I n t hese experi ment s, t he vaporizi ng of t he wat er wi t h mi cr o wave ener gy and t he dr yi ng of mat eri al s s uch as sugar, wat er, sand, salt, and coal ar e anal yzed. The experi ment s, t he f eat ur es of t he devi ces used i n t he experime nt s, t he me as ur e ment s have been expl ai ned and pr esent ed i n t he f ourt h chapt er. A s hort eval uati on of fi ndi ngs i s al so menti oned i n t hi s chapt er.
The fift h chapt er covers t he nu meri c model, whi ch i s used f or heati ng and dr yi ng. Thi s model i s one di mensi onal. The model i s sol ved by a co mput er pr ogram a nd t he fl ow di agra m was gi ven al so i n t his chapt er .
In t he si xt h chapt er, t he r esults of experi ment s and nu meri c model have been co mpar ed. Accor di ng t o t he experi ment s t he dr yi ng t reat ment was di vi ded i nt o t wo sub secti on i n t he nu meric model. Duri ng t he first secti on, it i s assu med t hat t her e i s no vapori zati on exi st and t he mi cr owave ener gy rises onl y of t he t e mper at ure of t he mat eri al. Aft er t he t e mperat ure r eaches t he boi li ng poi nt of wat er, dr ying begi ns wi t h no change i n t e mperat ure.
1. GĠ RĠ ġ
Çalı ş manı n a macı çeşitli maddel eri n mi kr odal ga ı sı n manı n et ki si altı nda kur u ması nı n t eori k ve deneysel ol arak i ncel en mesi dir.
Bu çalış manı n 1. böl ümünde kur ut manı n t anımı yapıl mış ve t ari hçesi üzeri nde dur ul muşt ur. Daha önce yapıl an çalış mal ar kı saca özetl en mi ştir. Varıl an sonuçl arı n kı sa bir özeti yapıl mıştır.
2. böl ü mde kur ut manı n fi zi ği i ncel en mi ş ve kurut manı n aşa mal arı açı klan mı ştır. Kur ut mada kull anıl an t er modi na mi k bağı ntılar üzeri nde dur ul muş, kur ut ma para metrel eri ne ilişki n t abl o ve di yagra ml ar bu böl ü mde yer al mıştır. Ek ol arak kur ut ma çeşitl eri nden bahsedil miş ve çeşitli kur ut ucul ar hakkı nda bil gi veril miştir.
3. böl ü mde mi kr odalga kur ut manı n t e meli ol an el ektro manyeti k dal gal ar tanıtıl mış, nüf uz deri nliği, ı sı ya dönüşen enerji gi bi el ektro manyeti k dal gal ar il e il gili t anı ml ar yapıl mış ve f or müll eri üzeri nde dur ul muşt ur. Buna ek ol arak çeşitli ma ddel eri n el ektri ksel özelli kl eri tabl o hali nde veril miştir.
4. böl ü mde deney t esi satı t anıtıl mış, kull anıl an ci hazl arı n özelli kl eri belirtil miştir. De neyl eri n yapılışı açıkl an mı ş, yapıl an öl çü mler grafi kl er hali nde sunul muşt ur. Sonuçl arı n kısaca değerlendiril mesi yapıl mıştır.
5. böl ü mde mi kr odal ga ı sıt ma ve kur ut ma i çi n kull anıl an sayı sal model açı kl an mı ştır. Yazıl an progra mı n açı kl an ması da bu böl ü mde yapıl mış, s onuçl ar deney sonuçl arı ile karşılaştırıl mıştır.
Kur ut ma bi r maddeden ne mi n çeşitli yoll arl a uzakl aştırıl ması i şl e mi ni n genel adı dır. Maddeye ı sı veril mesi yl e maddede sı vı hal de bul unan s uyun buharl aştırıl ması ve dı şarı atıl ması sonucunda bu i şl e m ger çekl eştiril mekt edir. Kur ut ma, ki mya, bi yot eknol oji, gı da, poli mer, sera mi k, eczacılı k, kağıt, ma den ve ağaç endüstril eri nde uygul anan t e mel bir işl e mdi r.
Kur ut maya çeşitli nedenl erl e i hti yaç duyul abilir, bunl ar hazırl a ma ve depol a ma kol aylı ğı, nakli ye ücretleri ni n azaltıl ması, belirlen mi ş ol an ür ün kalit esine ul aşı m gi bi nedenl er dir.
Günü müzde en çok kull anıl an yönt e m t aşı nı mla kur ut madır. Bu yönt e mde ma ddede bul unan ne m bağıl ol arak daha az nem i çeren havanı n madde üzeri nden geçiril mesi yl e uzakl aştırılır.
Kur ut ma i şl e mi başl angıçt a gı da sakl an ması al anı nda uygul an maya başl an mı ş ve bunun i çi n kull anıl an en yaygı n yönt e m güneşte kur ut ma ol muşt ur. Teknol oji ni n geliş mesi il e gı da ür ünleri ni n yanı sıra t oprak, sera mi k, t aht a, kağı t, t ekstil, kö mür ve benzeri sanayi ürünl eri ne de kur ut ma işl e mi uygul an maya başla mıştır. Mi kr odal ga fırı nl arı n ilk ol arak 1947’ de ür etilmesi nden ve sanayi de kull anıl maya başl an ması ndan iti baren, kur ut mada kull anılmal arı na yöneli k günümüze kadar birçok araştır ma yapılmı ştır. Başl angı çt a sadece gı da endüstrisi i çi n kull anıl an mi kr odal ga enerjisi daha sonral arı ki mya t ekstil gi bi sekt örl er de de uygul a ma ve araştır ma konusu ol muştur ( Datt a, 1999).
Kuang ve Nel son( 1997), 23 f ar klı t aze meyve ve sebzeni n 3. 17 den 20 GHz’ e kadar ol an fr ekansl arda ve çeşitli ne m or anl arı nda di el ekt ri k özelli kl eri ni belirl e miş ve bir t ablo hali nde sun muşl ar dır. Bo ws ( 1999), st andart ol arak kull anıl an 2450 ve 915 Mhz dı şı nda 2600- 6200 MHz ar ası nda 8 f ar klı frekans değeri i çi n deneyl er yap mı ş ve bazı gı da maddel eri i çi n bu frekansl ardaki et ki deri nli ği, di el ektri k sabi ti ve kayı p f akt ör ü deği şi mleri ni i ncel e miştir. Fi ber opti k pr obl ar il e öl çül müş olan sı caklı k uygul anan frekansa bağlı ol makl a birli kt e yakl aşı k ol arak 17 s’ de 90oC’ ye kadar çı ktı ğı nı belirt miştir. Di ğer bir çalış mada,
mi kr odal ga enerjisi yl e kur ut ma i şl e mi 3 böl üme ayrıl mıştır ( Per ki n, 1980). Bunl ar dan il ki yukarı da belirtil miş ol an ve kurut ul an ci s mi n sı caklı ğını n s uyun kayna ma sı caklı ğı na kadar yüksel di ği böl ümdür. Bu böl ü mde mi kr odal ga enerjisi ni n sadece ı sl ak ci s mi n sı caklı ğı nı arttırdı ğı, buharl aş ma ol madı ğı kabul edil miştir. Bu ı sı nma sür eci nden sonra başl ayan ve sı caklı ğı n sabit kal dı ğı 2. böl ü mde, veril en mi kr odal ga enerjisi ni n bası ncı n belli bir maksi muma ul aşana kadar sadece s uyun buharl aş ması i çi n har canı p, ci si mden çevr eye s u buharı geçi şi
ol madı ğı nı kabul edil miştir. Bası nç gr adyeni ni n ol uşu mundan sonraki 3. böl ü mde ise veril en mi kr odal ga enerjisi il e buharl aşan suyun, bası nçt a değişi me yol aç madan ci si mden çevreye geçti ği kabul edilip, bu 3 böl ü m de analiti k ol arak i ncel e miştir. Joll y ( 1986) poli üret an köpüğün 60 oC sı caklı kt a mi krodal ga ve
zorl an mı ş t aşı nı ml a bi rli kt e kur u ması nı i ncele mi ştir. Mikr odal ga enerjisi il e kur ut ma i şl e mi ne zorl an mı ş t aşı nı mı n da dahil edil mesi dur u munda ı sıl veri mi n sadece zorl an mı ş t aşı nıml a kur ut ma yapıl an bi r si st e mden daha yüksek ol duğu sonucuna var mıştır. Pol i üret an köpüğün sı caklık kontr ol ünün zorl an mı ş t aşı nı m ve mi kr odal ga kaynağı nı n kesi ntili çalış ması ile yapıl abil di ği ni göst er miştir. Bo ws’ un ( 1999) deneysel veril eri Per ki n’i n ( 1980) mi kr odal ga enerjisi il e kur ut ma pr obl e mi ne ol an yakl aşı mı nı dest ekl er nit eli kt edir. Yapıl an deneyl er den el de edil en sonuçl ar, mi kr odal ga enerjisi ile yapıl an kur ut ma i şle ml eri nde sı caklı ğı n Bo ws ( 1999)’un deneyl eri nde ol duğu gi bi kı sa bi r za manda 1 at m bası nçt a suyun kayna ma nokt ası na çı ktı ğı nı göster miştir.
Lit erat ür de yukarı daki yakl aşı mlar dan f ar klı ol arak t aht a, patat es gi bi bi yo mat er yall er üzeri nde yapıl mış ol an kur ut ma çalış mal arı da bul un ma kt adır. Bu çalış mal ar da kur u ma za manl arı maddel eri n i ç yapı sı ve su t ut ma özelli kl eri nedeni yl e daha uzun sür müşt ür. Aşağı daki sözü edil en çalış mal ar da kur ul muş ol an mat e mati k modeller Per ki n’i nki nden ( 1980) f ar klı ol arak su buharı nı n yanı sıra havanı n da kütl e ve enerji kor unu munu içeren daha geliş miş modell er dir. Const ant ve di ğerl eri ( 1996) yap mı ş ol dukl arı çalış mada; mi kr odal ga ile ı sıt mada yüzeye doğr u ol an bir sı vı po mpal a ma et ki si nin var ol duğunu il eri sürmüşl er ve bu et ki yi de göz önüne al arak birli kt e ol an kütle ve ı sı transferi i çi n haci msel ı sı ür eti mi ni de i çeren bir model geliştir mişler dir. Ni ve di ğerl eri ( 1998) araştır mal arı nda mi kr odal ga enerjisi il e kur ut ma i çi n bir boyutl u bir mat e mati k model ku muş, bu model de Const ant ve di ğerleri ni n ( 1996) modeline be nzer şekil de, sı vı po mpal ama et ki si de i ncel emi şl er dir. Bu modeli pat at esi n kur ut ul ması na uyarl a mı ş, el de etti kl eri sı caklık ve kur u ma pr ofillerini n deney sonuçl arı ile karşıl aştırması nı yap mı şl ar dır.
Geli ştir me aşa ması nda ol an bu çalış mada yukarı da anıl an çal ış mal ar dan mat e mati k model geliştir me aşa ması nda f aydalanıl mış ol up, bu model de ı sı ve kütl e geçi ş pr obl e mi bir boyutl u ol arak i ncel enmi ştir. Bu model de kuru ma önce sı caklı ğı n buharl aş ma ol madan yüksel di ği, daha sonra sı caklı ğı n sabit kalı p yut ul an mi kr odal ga enerj si ni n buharl aş maya har candı ğı bi r s üreç ol ar ak düşünül müşt ür.
2. KURUT MANI N FĠ ZĠ ĞĠ
Bu böl ü mde kur ut manı n t anı mı yapılı p aşa mal arı ndan bahsedil miştir. Daha s onr a kur ut maya et ki eden f akt örl er belirtil miş, kur ut ucu çeşitl eri t anıtıl mış, s or bsi yon izot er ml eri ni n t anı mı yapıl mıştır.
2. 1 Kur ut ma
Kur ut ma ı sı ve kütl e geçi şi ni n birli kt e gerçekl eşti ği kar maşı k bi r i şl e mdi r. Kur ut ma sırası nda me ydana gel en çeşitli ki myasal ve fi zi ksel deği şi kli kl er belirtilen ı sı ve kütl e geçi şi ni et kil eyebilir. Fi zi ksel deği şi kli kl ere krist all eş me, büzül me, şi ş me ör nek veril ebilir. Renk, yapı ve kokuda ol uşabil ecek deği şi ml er ise ki myasal veya bi yoki myasal deği şi mler dir.
Kur ut manı n ve kur ut ucul arı n bazı t e mel özellikl eri aşağı da veril miş ol up bunl ar birer araştır ma ve geliştir me konusudur.
Ür ün boyutl arı mi kr onl ar düzeyi nden d m’l er düzeyi ne kadar çı kabilir. Ür ün gözeneklili ği 0’ dan %99’ kadar deği şebilir.
Kur ut ma za manl arı 0. 25 s gi bi kı sa sürel er den (i nce kağıt kur ut ul ması) 5 ay gi bi sür el ere ( bazı sert ağaç t ürl eri ni n kur ut ul ması) kadar çı kabilir.
Kur ut ucu kapasit el eri, 0. 10 kg/ h il e 100 t/ h arasında deği ş mekt edir.
Ür ün hı zl arı 0’ dan ( durgun hal) 2000 m/ s’ ye kadar (i nce kağıt kur ut ul ması) deği ş mekt edir.
Kur ut ucul arı n i şl et me bası nçl arı mili barl ar sevi yesi nden 25 bar değerl eri ne kadar deği ş mekt edir.
Kur ut ma i çi n gerekli ı sı s ür ekli veya kesi ntili ol arak t aşı nı m, il eti m r adyasyon veya el ektro manyeti k dal gal arl a geç mekt edir.
Kur u ma ı sl ak maddeye sı vı nı n buharl aşabil mesi i çi n gerekli enerji ni n sağl an ması ile ol uşur. Katı daki ne mi n geçi şi i se aşağı daki mekani z mal ar dan biri ya da bir kaçı il e meydana gelir.
Kur uyan cisi mde ol uşan sı vı difüzyonu, Kur uyan cisi mde ol uşan buhar difüzyonu,
Kur ut ma çok düşük sı caklı k ve bası nçt a yapılı yorsa ( dondur arak kurut ma) Knudsen Dif üzyonu,
Kur ut ul an maddeni n i ç kı sı ml arı ndaki buharl aş ma hı zı nı n, buharı n katı dan etrafa geçi ş hı zı ndan yüksek ol duğu dur u mda, bası nç f ar kı nedeni yl e ol uşan ne m geçi şi ( Muj u mdar, 2000).
2. 2 Kur ut manı n AĢ a mal arı ve Ki neti ği
Şekil 2. 1 Kur ut manı n Aş a mal arı
Şekil 2. 1’de gözenekli ma ddel ere ait genel kur uma eğrisi veril miştir. Bu eğri de A- B böl ümü maddeni n sı caklı ğı nı n arttı ğı 1. aşama yı göst er mekt edir. Bu böl ümde kur ut ul acak maddeni n yüzeyi ni n sı caklı ğı kur ut ma havası ile dengeye gel mekt edir. B- C böl ü mü kur u ma nı n s abit hı zda ger çekl eştiği 2. aşa mayı göst er mekt edi r. Bu aşa mada kur ut ul an maddeni n yüzeyi sı vı il e doygun hal de bul un makt adır. Di ğer bir anl atı mla katı nı n i çinden yüzeye gel en sı vı mi kt arı buharl aş ma il e yüzeyden
ayrıl an sı vı mi kt arı nı karşıl a makt adır. Kur ut ma bu aşa mada kur ut ul an yüzeyde ol an ı sı geçi şi ne bağlı dır. Isı geçi şi il e buharl aşan mi kt ar ci s mi n i ç böl gel eri nden yüzeye ol an sı vı akı şı il e dengel en mekt e, böyl eli kl e kur ut ul an yüzey doygun hal de bul un makt a ve sı caklı ğı yaş t er mo met re sıcaklı ğı ol arak sabit kalma kt adır. Kur ut ma i şl e mi deva m etti kçe öyl e bir nokt aya erişilir ki; bu noktada artı k kur ut ul an maddeni n i çi nden yüzeye ul aşan ne m, buharl aşan ne m mi kt arı nı karşıl aya maz ve yüzey kur u maya başl ar. C nokt ası nda kur u ma hı zı azal maya başl ar ve azal an hı zda kur u ma aşa ması na geçilir. Bu nokt adaki maddeni n i çer di ği ne m mi kt arı da ‘’ kritik ne m i çeri ği’’ ol arak adl andırıl makt adır. Bu nokt adan sonr a kur ut ma i şl e mi ne deva m edil di ği nde kur uyan yüzeyi n sı caklı ğı art maya başl ar ve kur ut ma havası nı n kur u t er mo met re sı caklı ğı na erişir. Azal an hı zda kur u ma i ki böl ü me ayrılabilir. İl k böl ü mde yüzey kur ur ve kur u ma hı zı düş meye başl ar. İ ki nci böl ü mde i se buharl aş ma yüzeyi katı nı n i çi ne kayar ve kuruma hı zı daha da azalır. Azal an hı zda kur u ma böl gesi nde kur u ma hı zı en çok buharı n katı içi ndeki hareketi nden ve hava hı zı ndan et kilenir. Aşağı da bazı maddel er i çi n kriti k ne m i çiri kl eri veril miştir.
Tabl o 2. 1 Bazı maddel eri n kriti k ne m i çeri kl eri ( Muj u mdar, 2000).
Ma dde Kri ti k Ne m Ġçeri ği Xk
( kg su/ kg kur u madde) Tuz kri st all eri, kaya t uzu, ku m 0. 05- 0. 10
Tuğl a (kil), kaoli n, mıcır 0. 10- 0. 20 Ka ğıt, t oprak, yün ku maş 0. 20- 0. 40 Çeşitli besi nl er, ça mur 0. 40- 0. 80 Jel ati n, j el, sebze, meyve > 0. 80
2. 3 Ort a mı n Ne m Ġçeriği
Ma ddel eri n i çer di ği nem mi kt arı ort a mda bul unan s u buharı mi kt arı na gör e deği şi kli k göst er mekt edi r. Ort a mı n ne mi arttırıl dı ğı nda ve azaltıl dı ğı nda ma ddedeki ne m deği şimi f ar klı kar akt eri sti kler e sahi p ol makt adı r. Ma ddeni n i çi nde bul unduğu havanı n ne m mi kt arı nı n sabit sı caklı kt a deği ştiril mesi il e ma ddeni n i çer di ği nem mi kt arı ndaki deği şi mi göst eren eğril er sor bsi yon i zot er ml eri ol arak adl andı rılırl ar. Sabit sı cakl ı kt a ort a mı n ne mi ni n arttırıl ması ile meydana gel en, ma ddeni n i çer di ği ne m mi kt arı ndaki deği şi m adsor bsi yon ( maddeni n ne m al ması ), yi ne sabit sı caklı kl a ort a mı n ne mi ni n azaltıl ması il e ma ddeni n i çer di ği nem mi kt arı ndaki meydana gel en deği şi m desor bsi yon ( maddeni n ne m bı rak ması) ol arak adl andırıl makt adır. Genel de çoğu madde i çi n bu i zot er m eğril eri birbiri nden far klılı k göst er mekt edir.
Şekil 2. 2 Sor bsi yon İzoter mleri ( Krischer, 1956).
M a dde ni n ne m İç eri ği Havanı n Bağıl Ne mi
Buna göre kur ut ul an cisi mlerdeki ne m mi kt arı havanı n bağıl ne mi ne bağlı ol arak desor bsi yon eğrisi ne göre deği şir. Kur ut ma i şl emi havanı n bağıl ne mi ne karşılı k desor bsi yon eğrileri ile belirtilen ne m i çeri ği ne kadar deva m edebilir.
2. 4 Kuru ma Sürel eri nin Bul un ması
Şekil 2. 3 Kur u ma Hı zı Eğri si ( Muj u mdar, 2000). Şekil 2. 3’t e genel bir kur u ma eğrisi veril miştir. Bur ada X*
il e belirtilen denge ne mi i çeri ği desor bsi yon eğril eri il e belirl enen, belli sı caklı k ve bağıl ne me sahi p havaya göre maddede bul unan ne m mi kt arı dır.
Kur ut ma i şl e mi nde dengeye gel me aşa ması ol an 1. böl ge geçil di kt en sonr a kriti k ne m i çeri ği ne ul aşıl ana kadar ol an sabit kur u ma hı zı aşağı daki bi çi mde belirtil ebilir. dt dX A M N K S ( 2. 1)
S K K S N X X A M t 1 ( 2. 2)
Azal an hı z böl gesi nde ise hı zı n ne m i çeri ği ne doğr usal bi r oranl a bağlı ol duğu kabul üyl e; X X N dt dX A M K K ( 2. 3)
X X K K t ts K X dX N X A M dt ( 2. 4) ve bur adan, X X N X A M t t K K K k ln ( 2. 5) el de edilir.Sabit hı zda kur u ma böl gesi nde kriti k ne m i çeri ği ne ul aşıl ana kadar geçen s ür e (2. 5)’ de yeri ne konul ursa;
X X N X N X X t 0 K K ln K ( 2. 6)
eşitli ği el de edilir.
Bur ada, N( kg m- 2h- 1) suyun buharl aş ma hı zı, A( m2) buharl aş ma al anı ve Mk( kg) net
kur u katı kütl esi dir. Çeşitli kur uma modell eri i çi n kur uma za manl arı Tabl o2. 2’ de özetl enmiştir.
Tabl o 2. 2 Çeşitli kur u ma hı zı modell eri içi n kur uma za manl arı ( Muj u mdar, 2000).
Mo del Kur ut ma süresi
Ki neti k model,
dt dX A M
N K td = başl angı ç ne m i çeriği X1’ den s on ne m i çeri ği X2’ ye ul aş mak i çi n geçen
kur ut ma süresi N = N( X) ( Genel )
1 2 X X K N dX A M t N = NS ( Sabit hı z böl ü mü) S K c N X X A M t ( 2 1) N = a X + b ( Azal an hı z böl ü mü) 2 1 2 1 2 1 ln ) ( ) ( N N N N X X A M t K a N = Ax, X* X2 XK 2 ln X X AN X M t K S K K a Tabl o 2. 2, sabit ve doğr usal azal an kur u ma hı zl arı modell eri ne ai t kur u ma za manl arı nı hesapl a mak i çi n veril miştir. s ve a i ndi sl eri sırası il e sabit ve azal an hı z böl ü ml eri anl a mı na gel mekt e ve kur ut ma sür esi, bu i ki kur ut ma böl ümündeki süreni n t opl a mı na eşit ol makt adır.
2. 5 Kuru ma Hı zı nı Et kileyen Fakt örl er
Kur ut ma hı zı nı et kil eyen f akt örl er i ç ve dı ş fakt örl er ol mak üzere t emel de i ki başlı k altı nda i ncel enebilir. Dı ş f akt örl er daha çok kur ut ul acak ci si mden bağı msı z, ci s mi n çevresi il e dı ş yüzeyi ndeki f ar klılı kt an kaynakl anan fakt örl er dir. İç fakt örl er ise cisi m i ç yapı sı ndan kaynakl anırl ar.
2. 5. 1 DıĢ Fakt örl er
Ha vanı n sı caklı ğı kuru ma hı zı nı et kil eyen dı ş fakt örl erden biri dir. Havanı n sı caklı ğı nı n yüksel mesi il e yüzey sı caklı ğı ile hava sı caklı ğı arası ndaki f ar k art acağı ndan ı sı geçi şi art ar. Isı geçi şi zama nl a ci si m kur udukça ci s mi n sı caklı ğı nı n havanı n sı caklı ğı na yakl aş ması nedeni yl e azalır ve kur u manı n il eri ki aşa mal arı nda buharl aşma artı k ci s mi n i ç böl gel eri nde meydana gel di ği nden ci s mi n ısıl ilet kenli ği nden daha fazl a et kil en meğe başl ar.
Ci s mi n yüzey al anı nı n art ması sonucunda havadan ol an ı sı geçi ş ve buharl aş ma yüzeyi art ar. Bu yüzden kur u ma hı zı nda bir artış meydana gelir.
Ort a mı n buhar bası ncı da kur u ma hı zı nı et kileyen dı ş f akt örl er arası ndadır. Kur ut ul acak ol an ci smi n i ç böl gel eri ndeki ne mi n yüzeye ul aşabil mesi i çi n ci si mdeki buhar bası ncı nı n ort a mı n buhar bası ncı ndan daha yüksek ol ması gerekir. Ort a mı n buhar bası ncı nı n yüksek ol ması dur u munda gerekli bu f ar kı n sağl anabil mesi i çi n ci simdeki buhar f azı nı n sı caklı ğı nı n daha da arttırılması, di ğer bir deyi şl e cis me daha fazl a ısı veril mesi gerekir.
2. 5. 2 Ġç Fakt örl er
Gözeneklili k (), katı yapı daki boşl ukl arı n oranı dır. Dar cy kanununa gör e geçirgenli k ( k) bir katı nı n akı şa direnci ni n bi r öl çüsüdür ve gözeneklili ğe bağlı dır. Bu i ki özelli k katı i çi ndeki akı şı et kil edi ği nden kur u ma hı zı nı belirl eyen fakt örl er dendir.
Kur ut ma sırası nda gözenekli ci si mleri n i çi nde buhar akı şı başlı ca i ki me kani z ma ile ol uş makt adır. Bunl ar dan il ki bası nç f ar kı nedeni yl e ol an akı ştır. Dar cy kanununa gör e bası nç far kı nedeni yl e meydana gel en akı ş aşağı daki gi bi ifade edil ebilir. x P k n G G B B
( 2. 7)G R
G k k
k , ( 2. 8)
Bur ada k mut l ak geçi r genli k, kR,Gde bağıl gaz geçirgenli ği dir ve gözenekl er deki sı vı ve buhar haci ml erine, di ğer bir deyi şl e sıvı ve buhar doygunl ukl arı na bağlı ol up değeri 0 ile 1 arasında deği ş mekt edir.
Tabl o 2. 3 Bazı ci si ml eri n gözeneklili kl eri ( Kavi any, 1995).
Ma dde Gözeneklili k
Poli üret an köpük 0. 98
Fi ber gl as 0. 88- 0. 93
Sili s t anel eri 0. 65
Kar a Bar ut Tozu 0. 57- 0. 66
Deri 0. 56- 0. 59
Taneli kat ali zör 0. 45
Öğüt ül müş Taneli Taş 0. 44- 0. 45
Topr ak 0. 43- 0. 54
Ku m 0. 37- 0. 50
Sili s Tozu 0. 37- 0. 49
Tuğl a 0. 12- 0. 34
Ku m Taşı (petroll ü Kum) 0. 09- 0. 38
Ki r eç t aşı 0. 04- 0. 10
Kö mür 0. 02- 0. 12
Gözenekl er deki di ğer bir kütl e transferi mekaniz ması da buharı n dif üzyonudur. Di f üzyon il e ol an kütl e geçi şi ni n sapt anabil mesi i çi n gerekli ol an büyükl ük hava-su buharı çifti i çi n dif üzyon kat sayı sı dır. Di f üzyon kat sayı sı nı n hesaplanabil mesi içi n aşağı daki bağı ntı kullanıl abilir ( Cussl er, 1984).
2 3 / 1 1 3 / 1 1 2 / 1 2 1 75 , 1 3 1 1 10
i i i i V V P M M T D ( 2. 9)Bur ada T Kel vi n ci nsinden sı caklı k, P bası nç (at m), M gazl arı n mol ekül kütl esi ( Mh a va=29 kg/ k mol, Ms u=18 kg/ k mol ),
i iV1 de t abl ol ar da veril mi ş ol an haci m
kat sayı sı dır. Bu kat sayı hava i çi n 20, 1, su i çin 7, 07 değeri ndedir. Yukarı daki a mpi ri k ifade yakl aşı k olarak %3- 8 arası nda hatalı sonuçl ar ver mekt edir.
Ha va-su buharı çi fti ni n di f üzyon kat sayıl arı t abl ol ar dan da alı nabilir, aşağı da 1 at m bası nca göre düzenl en mi ş t abl o bul un makt adır.
Tabl o 2. 4 Su Buharı- Hava çifti ni n Dif üzyon Kat sayıl arı ( Cussl er, 1984). T( K) D ( c m2/ s)
289. 1 0, 228
298, 2 0, 260
312, 6 0, 277
333, 2 0, 305
Ef ektif diffüzi vit e de katı nı n t ort ul ul uğuna bağlı ol arak belirl enen gözenekli ci si m i çerisi ndeki kul lanıl an dif üzyon kat sayı sı dır. İzotropi k ort aml ar i çi n aşağı daki gi bi tanı ml anmı ştır ( Kavi any, 1995).
3 2 D Deff ( 2. 10)
Yukarı daki t abl ol ar ve denkl e m 2. 10’ dan efektif diffüzi vit e değeri hesapl anabilir, bununl a beraber buharın gözenekli maddel er de ol an dif üzyonuna ilişki n efektif diffi züvit e değerl eri ni n veril di ği t abl ol ar da l iterat ür de yer al makt adır. Tabl o 2. 5’t a buharı n bazı maddel er deki yakl aşı k ef ektif diffüzi vit e değerl eri veril miştir. Tabl o 2. 5 Bazı maddel er desu buharı nı n efektif diffüzi vit el eri ( Muj u mdar, 2000).
Mal ze me Ne m i çeri ği ( kg/ kg kuru ma dde) Sı caklı k (0C) Di ff üzi vite ( m2 / s) El ma 0. 10- 1. 50 30- 70 1. 0x10- 11- 3. 3x10- 9 Ye m 0. 01- 0. 15 25 1. 8x10- 11- 2. 8x10- 9 As bestli Bet on 0. 10-0. 60 20 2. 0x10- 9- 5. 0x10- 9 Muz 0. 01- 3. 50 20- 40 3. 0x10- 13- 2. 1x10- 10 Bi sküvi 0. 10 –0. 60 20- 100 8. 6x 10- 10- 9. 4x10- 8 Ha vuç 0. 01- 5. 00 30- 70 1. 2x10- 9 -5. 9x10- 9 Ki l Tuğl a 0. 20 25 1. 3x10- 8- 1. 4x10- 8 Ca m Yünü 0. 10- 1. 80 20 2. 0x10- 9- 1. 5x10- 8 Gl i koz 0. 08- 1. 50 30- 70 4. 5x10- 12- 6. 5x10- 10 Ka oli n Ça mur <0. 50 45 1. 5x10- 8- 1. 5x10- 7 Ka ğıt-Kalı nlı kça ~0. 50 20 5x10- 11 Ka ğıt-Uz unl ukça ~0. 50 20 1x10- 6 Bi ber 0. 16 12 4. 7x10- 11- 5. 7x10- 11 Kur u Üzü m 0. 15- 2. 40 60 5. 0x10- 11- 2. 5x10- 10 Pi ri nç 0. 10- 0. 25 30- 50 3. 8x10- 8- 2. 5x10- 7 De ni z ku mu 0. 07- 0. 13 60 2. 5x10- 8- 2. 5x10- 6 Sili kaj el - 25 3. 0x10- 6- 5. 6x10- 6 Tüt ün yaprağı - 30- 50 3. 2x10- 11- 8. 1x10- 11 Et 0. 12- 0. 30 21- 80 6. 9x10- 12- 2. 8x10- 10 Yu muş ak t aht a - 40- 90 5. 0x10- 10- 2. 5x10- 9
Ma ddeni n i çi ndeki ı sı geçi şi, dol ayı sı yl a sı vı ve buhar f azı na geçen ı sı ma ddeni n ısıl ilet kenli ği ne bağlı olduğundan kur u ma hı zı nı et kil e mekt edir.
Bunl ar dan başka maddeni n suda çözünüp çözün me mesi de kur u mayı et kil eyen di ğer bir fakt ör dür. Çözün müş maddel er suyun buhar bası ncı nı düşür mekt e bu nedenl e buharl aş ması nı güçl eştir mekt edir. Maddeni n bil eşi mi de onun s uyu bağl a ma özelli ği il e yakı ndan il gili dir. Ser best su maddeden kol ayca uzakl aşabil en su ol duğu hal de katı parçacı kl ara adsor bsi yonl a bağl anan s u daha
zor uzakl aş makt adır. Bu nedenl e gli kozda ol duğu gi bi ki myasal ol arak bağlı suyun buharl aştırıl ması güç ol makt adır. Yüzey t abakası nı n kur u ma sı rası nda sertl eş mesi ve büzüş mesi de kur u ma hı zı nı azaltma kt adır.
2. 6 Kurut manı n Ter modi na mi ği
2. 6. 1 Isı Transferi ile Benzerli k
Kütl e geçişi pr obl e mleri ni n çözü mü i çi n, ı sı transferi ni n benzeşi mi nden faydal anılabilir. Isı iletimi i çi n kull anılan bağı ntı Fouri er kanunudur. Buna göre ı sı akısı;
dx dT k
q'' (2. 11)
bağı ntısı ile verilir. Burada k ı sı ileti m kat sayısı (W/ m K), T sı caklı k ( K), ''q ( W/ m2
) ol makt adır. Kart ezyen koor di natlarda, geçi ci reji mde ısı ileti mi;
t T z T y T x T 1 2 2 2 2 2 2 (2. 12)
denkl e mi il e verilir. Bur ada,
c k
(2. 13)
ısı yayılı m katsayısı olma kt adır. Kütl e geçişi içi n i se benzer ol arak aşağı daki bağı ntılar yazılabilir.
dx dC D m '' (2. 14) bur ada ''
m bi ri m za mandaki kütl e akı sı dır. Sonsuz küçük bi r haci m i çi n kütl e kor unu mu uygul anırsa,
t C D z C y C x C 1 2 2 2 2 2 2 (2. 15)
Bur adan da ısı yayılı m katsayısı ile difüzyon katsayısı nı n biri mleri aynı dır.
Har eketli bir ort a mda i se; sürekli reji mde i ki boyutl u ı sı ve kütl e geçişi i çi n aşağı daki gi bi ol acaktır. 2 2 y T y T v x T u (2. 16) 2 2 y C D y C v x C u (2. 17)
akış i çi n i se mo ment um kor unu mu denkl e mi; sadece vi skoz t eri mleri n varlı ğı nı n kabul ü ile; 2 2 y u y u v x u u (2. 18) yazıl abilir.
Zorl anmış taşı mınl a ol an ısı geçişi boyutsuz sayılar ci nsi nden yazılacak ol ursa;
Pr) (Re, f Nu (2. 19) ) , ( '' k c ul f k hl T k l q (2. 20)
Kütl e geçişi ise ısı taşı nımı na benzer şekil de aşağı daki gi bi yazılabilir.
C h
m '' D (2. 21)
bur ada h kütle geçiş katsayısı ol up ( m/s) boyut undadır. D 2. 11 denkl e mi göz önüne alı nacak ol ursa;
dx dT k q'' (2. 11) 1 '' kdT dx q (2. 22)
eşitli ği sol t arafı Nusselt sayısı bi çi mindedir. 2. 14 denkl e mi nde aynı i şl e m yapıl acak ol ursa; 1 '' DdC dx m (2. 23)
el de edilir. Bu sayı ı sı t aşı nı mındaki Nusselt sayısı nı n karşılı ğı gi bi düşünül ebilir ve Sher wood sayısı ol arak adl andırılır.
D l h C D l m Sh D '' (2. 24)
ol acaktır. Kütl e geçiş katsayısı bu dur umda
l ShD
hD (2. 25)
ol arak yazılabilir.
Re sayı sı sadece akı şl a il gili bir değer göst erdiği nden kütl e geçiş bağıntısı nda da deği ş meden kal acaktır. Prandtl sayısı içi n ise
k c c k / / Pr (2. 26)bi çi minde t anı mlanır. ve değerl eri denkl e m 2. 16 ve 2. 18’i n sağ t arafı nda yer al makt adır. Kütl e geçişi içi n geçerli ol acak sayı nı n i se 2. 17 ve 2. 18 denkl eml eri ndeki ve D’ ni n oranı ol acağı düşünül ebilir. Bu oran Schmi dt sayı sı ol arak bili nir.
D
Sc (2. 27)
Böyl eli kl e, kütle geçişi içi n ısı geçişi ne benzer ol arak aşağı daki bağı ntı el de edilir.
) (Re, Sc f Sh (2. 28) ) , ( D l u f D l hD (2. 29)
Bu dur u mda zorl anmış taşı nı m i çi n geliştiril miş bağı ntılar, benzer şartlar da kütl e geçiş probl e mleri ne uygulanabil mekt edir.
Ör nek ol arak Uzunl uğu 5 m, geni şli ği 3 m ol an suyl a kaplı bir yüzeyi n üzeri nden hava 3 m/ s hı zl a aksı n. T=20oC i çi n havada 0. 005 kg/ m3
s u buharı bul unduğu kabul edilsi n.
Bu dur u mda ısı taşı nı mı aşağı daki for müll e belli dir: 33 . 0 8 . 0 Pr Re 037 . 0 Nu
Benzeşi mden faydal anılarak bu kütl e transferi içi n gi bi yazılabilir.
33 . 0 8 . 0 Re 037 . 0 Sc Sh 33 . 0 8 . 0 6) (0.6) 10 2 . 1 ( 037 . 0 Sh 2280 C D ml
20 oC’ de 1 at m bası nçt a Hava- Su buharı çifti ni n difüzyon kat sayı sı 5 10 5 . 2
D m2/ s‘dir. Yüzeyi n he men yakı nı nda havanı n su buharı na doy muş ol duğu kabul edilsi n.
C T 20o
içi n havada bul unan su mi kt arı 0. 0173 kg/ m3 olacaktır.
0123 . 0 05 . 0 0173 . 0 C kg/ m3
Yüzeyden buharl aşan su mi kt arı bu dur umda:
s kg ml53.5103 /
ol acaktır.
2. 7 Endüstri yel Kurutucul ar
2. 7. 1 Fı rı n Kurut ucul ar
En pr ati k kur ut ma yönt eml eri nden biri dir, çok küçük bir yatırı m gerektir mekt edir. Ge nelli kl e kur ut ma i şl emi hava şartl arı na bağl ı değil dir. Sür ekli kullanı m i çi n fırı n kur ut ucul arı t avsi ye edil me mekt edir, çünkü di ğer kur ut ucul ara gör e veri mleri düşükt ür, ayrıca fırı nl ar da düşük kur ut ma sı caklı ğı sağl ana mama kt adır. Bu da ür ün kalit esi ni etkil eyebil mekt edir ( ANON1., 2002).
2. 7. 2 Kabi n Kur ut ucul ar
Kur ut ma kabi ni nde kurut ul acak ol an maddel er kur ut ma havası il e t e mas yüzeyi ni arttıracak şekil de t epsilere yerl eştiril mekt e ve t epsil er, ür ünün kur ut ma havası yl a te mas etti ği, kur ut ucu böl ü me sür ül mekt edir. Bu şekil de gör ül düğü gi bi sı cak hava üst üst e di zil miş t epsil er arası ndan ve her t epsi de bul unan ür ünl eri n üzeri nden geçerek t ekrar ı sıt ma böl gesi ne geri döner. 2. 4’t e hava ür ün yüzeyi ne paral el ol arak geç mekt edir, fakat başka ti p kur ut ucu t asarı mları nda hava ür ün içi nden t epsil ere di k ol arak da geçebilir. Bu ti p kur ut ucul ar da çı kı ş havası nı n bi r böl ü mü t ekrar ür ün üzeri ne gönderil erek daha ekono mi k bi r i şl eti m sağl anabil mekt edir.
Şekil 2. 4 Bir kabi n kur ut ucunun şe mati k ol arak göst erilişi
1. Hava dol aşı mı nı sağl ayan f an 2. Isıtıcı bat ar yal arı 3. Hava girişi 4. Ayarl anabilir duvarl ar 5. Vagon böl ü mü 6. Kabi n ( Kyzli nk 1990). Ka bi n kur ut ucul ar çoğunl ukl a bir kaç t onl uk kapasit ede yapılırl ar. Sabi t yatırı mı genelli kl e az, çalıştırıl mal arı kol aydır. Isıtıcı kapasit esi m2 t epsi al anı na 14- 18 k W
ısı verebil ecek şekil de seçilir. Kabi n kur ut ucul arı nda hava hı zı genellikl e 2. 5- 5 m/ s dol ayı ndadır. Kur uma s ür esi i se ür üne ve ist enen ne m or anı na bağlı ol arak 10- 20 saat arası nda deği ş mekt edi r.
2. 7. 3 Tünel Kurut ucul ar
Sürekli veya yarı sürekli ol arak çalıştırılan t ünel kur ut ucul ar geliştiril miş edil miş kabi n kur ut ucul ardır. Bu ti p kur ut ucul arda ür ün t epsilere yerl eştirilir, t epsiler üst üst e rafl ara konur ve s onr a ür ün t epsil er den ol uşan çok r aflı si st e m hava t üneli ne yerl eştirilir. Şekil 2. 5 ve 2. 6’da göst eril di ği üzere ür ünün t ünel e gi rişi nde ve çı kışı nda çeşitli uygul a mal ar var dır. Bunl ar: ür ünleri n ve kur ut ma havası nı n paral el hareket etti ği paral el hava akı mlı kur ut ucul ar, birbiri ne zıt yönde hareket etti ği t ers hava akı mlı kur ut ucul ardır. Havanı n t ekrar ı sıtıl ması veya t ekrar dolanı m il e siste mden çı kmadan önce daha fazl a ne m al ması sağl anabilir.
Şekil 2. 5 Paral el hava akıml ı t ünel kur ut ucul arı.
Şekil 2. 6 Ters hava akıml ı t ünel kur ut ucul arı (Br ennan, 1969).
2. 7. 4 Bantlı ( Konveyör) Kurut ucul ar
Bantlı kur ut ucul arı n çalış ma pr ensi bi t ünel kurut ucul arı nı nki il e t e mel de aynı dır aradaki far k ne mli mat eryali n vagonl ar yeri ne bir bant üzeri nde si st e mde har eket ettiril mesi dir. Genelli kle ür ünün al anı büyük ol duğundan kur ut ma hı zlı dır ve yüksek kur u ma or anl arına ul aşıl makt adır. Bununl a beraber kur ut ul acak ma ddeni n bant üzeri nde i yi bi r hava akı şı sağl ayacak bi çi mde hazı rl an ması zor unl ul uğu var dır. Ek ol arak eki p manl ar pahalı dır, bu nedenl e genelli kl e kabi n kurut ucul arl a birli kt e kull anıl makt adırl ar. Si st e mde zi ncirden yapıl mış hareketli bantl ar bul un makt adır. 2. 7’ de bu ti p bir model gör ül mekt edir. Kur ut ul acak ür ün D nokt ası ndan si st e me besl enerek bant üzeri ne yayılır. Kur uyan ür ün i se F nokt ası nda si st e mden al ı nır. A il e göst eril en kı sım kur u ma havası nı n fırına gir di ği
üst e doğr u si st e me verilir. Tü m fırı n i çi nde dağıl an ve su buharını t aşı yan kur ut ma havası fırı nı n üst kı s mı ndan C il e göst eril en açı kl ar dan uzakl aştırılır. He m ür ün, he m de hava her bandı n alt ve üst yüzeyi arası nda bul unan ı sıt ma el e manl arı yl a t ekrar ısıtılır.
Şekil 2. 7 Bantlı kur ut ucu şe mati k res mi ( Kyzli nk, 1990). 2. 7. 5 Akı Ģkan Yat aklı Kur ut ucul ar
Bu ti p kur ut ucul arı n çalış ma pr ensi bi sı cak kurut ma havası nı n kur ut ulacak ol an katı parçacı kl ara altt an belli bir hı zda veril mesi ne dayanır. Bu hı z katı parçacı kl arı n havada asılı kal acağı şekil de seçil miştir. Isıtıl mış havanı n gör evi he m kur ut ma he m de akı şkanl aş ma i çi n gerekli ol an yerçeki mi ne karşı et ki yi ol uşt ur maktır. Bu ti p kur ut ucul ar yı ğı n hali nde veya sürekli hal de çalı şacak şekil de t asarl anabilirl er. Şekil 2. 8’ de sürekli hal de çalışan bir akı şkan yat aklı kur ut ucunun şe mati k res mi ni göst er mekt edir. Akı şkan yat aklı kurut ucul ar da sı caklı k yakl aşı k 1000 oC’ ye kadar çı kabil mekt edir. Bazı ti pl er de kur ut ul acak
Şekil 2. 8 Sürekli çalışan akı şkan yat aklı kur ut ucu şe ması ( Br ennan, 1969).
2. 7. 6 Pnö mati k Kurutucul ar
Bu ti p kur ut ucul ar da kur ut ma havası kur utma i şl e mi nden başka kur ut ul acak ma ddeni n si st e m boyunca t aşı nması gör evi ni de üstl en mekt edir. Bu nedenl e pnö mati k kur ut ucul ar akı şkan yat aklı kur ut ucuları n geni şl etil miş bir şekli ol arak düşünül ebilir. Kur ut ul acak maddeni n aynı za manda t aşı nabil mesi i çi n daha büyük hava hı zl arı kull anıl makt adır. Bu ti p kur ut ucularda yüksek kur u ma oranl arı na ul aşıl abilir( Br ennan, 1969).
2. 7. 7 Püs kürt meli Kurut ucul ar
Püskürt erek kur ut ma, sı vı hal deki veya çamur kı va mı nda ol an ma ddel eri n kur ut ul ması nda kull anılan geliş miş yönt e ml er den biri dir. Bu ti p kur utma da sı vı hal deki maddel er si st e me püskürt ül ür ve da ml acı kl ar hali nde sı cak hava akı mı il e te mas eder, sonuçt a kuruyan madde t oz hali ne gelir. Bu ti p kur ut manı n belirgi n
özelli kl eri kı sa sürede kur ut manı n gerçekl eştiril mesi ve son sı caklı kl arı n düşük ol ması dır ( ANON1., 2002).
Püskürt erek kur ut mada il ke, kur ut ul acak ol an ür ünün at o mi ze edil mesi il e çok geni ş bir yüzey kazandırıl ması ve böyl ece sı cak hava i çi nde hı zlı bi r kur u ma sağl an ması dır. 2. 9’ de Si kl on ti pi bir püskürt meli kur ut ucunun şe ması gör ül mekt edir.
Şekil 2. 9 Si kl on ti p bir püskürt meli kur ut ucu şeması. ( ANON2, 2002) 2. 7. 8 Vaku m kur ut ucul ar
Bu kur ut ucul ar da kur uma vaku m altı nda, düşük sı caklı kl ar da gerçekleşir. Ger ek tesis ve gerek i şl et me masr afl arı yüksek ol duğundan, ı sı ya çok duyarlı ür ünl eri n kur ut ul mal arı nda veya ne m i çeri ği her hangi çok düşük düzeye düşür ül mesi gereken ür ünl er de uygul an makt adır. Vaku m kur ut ucul ar da he m sı vı he m katı parçacı k hali ndeki ür ünler kur ut ul abil mekt edir. Bu ti p kur ut ucul ar yakl aşı k 5- 55
k W kapasit el eri nde üretil mekt edir. Şekil 2. 10’ da bantlı ti p bi r vaku m kur ut ucunun şe mati k resmi gör ül mekt edir.
Şekil 2. 10 Bantlı bir vaku m kur ut ucunun şe mat i k göst eri mi ( Br ennan, 1969). 2. 7. 9 Döner kurut ucul ar
Bu si st e ml er de gı da ma ddesi ni n yapı sı nda bul unan suyun buharl aş ması i çi n gerekli ı sı maddeye il eti mle verilir. Döner kur ut ucul ar, kendi yat ay eksenl eri nde dönen bir veya i ki adet içi boş sili ndir i çerir. Bu sili ndirler buhar, su veya başka bir sı vı t arafı ndan ı sıtılır. Kur ut ul acak madde yüzeye unif or m kalı nlı kt a fil m hali nde yayılır. Sili ndir döndükçe kur u ma gerçekl eşir ve kur uyan madde yüzeyden bir bı çak yardı mı yl a sı yrıl arak alı nır. Bu ti p kur ut ucul ar da buharl aş ma hı zl arı 1000- 13000 kg/ h değerl eri ne ul aşabil mekt e, kur ut ucu veri mi i se yakl aşı k ol ar ak %75- 85 ar alı ğı nda yer al makt adı r. Şekil 2. 11’ de t ekli ve çi ftli döner kur ut ucul arı n şe mati k resi ml eri gör ün mekt edi r.
Şekil 2. 11 Tekli ve çiftli döner kur ut ucul arı n şemati k göst eri mi ( Br ennan, 1969). 2. 7. 10 Dondurarak kurut manı n yapıl dı ğı kurut ucul ar
Bu yönt e mde, don muş hal de bul unan su sübliml eşerek, doğr udan buhar hali ne geçer. Dondur arak kur ut ma i şl e mi ni n en belirgi n üst ünl üğü, ne mi n uzakl aştırıl ması veya kurut ma i şl e mi sırası nda, ür ünün yüksek sı caklı klara mar uz kal ma ması dır. Ayrı ca ürünün yapı sı bozul madan kor unabil di ği i çi n, daha kalit eli kur u ür ün el de edil mektedir. Genel ol arak ür ün önce dondur ul ur sonr a ür ün yüzeyi ne ı sı uygul anarak buzun sübli mleş mesi sağl anır. İşl e m başlangı cı nda, ür ünün yüzeyi ne uygul anan ı sı o nokt ada sübli mleş meye yani buharı n uzakl aş ması na neden ol ur. Başl angı çt a gözl enen bu sübli ml eş me il e buharı n uzakl aş ması, buz yüzeyi ni n geri çekil mesi ne neden ol ur. Buz yüzeyi, ür ün i çi ne doğr u hareket eder ken, dondur arak kur u ma debi si ni, ı sı transferi ve buhar dif üzyonu belirl er.
2. 7. 11 Mi krodal ga kurut ucul ar
Mi kr odal ga 3 MHz i l e 30. 000 GHz fr ekans ar a1ı ğı ndaki el ekt ro ma nyeti k dal gal ar dır. Di el ektri k ma ddel eri n ı sıtıl ması nda r ol oynayan i ki ana me kani z ma di pol r ot asyon ve i yoni k pol ari zasyondur. Nem i çeren gı da maddesi mi kr odal ga radyasyona mar uz kal dığı nda, su gi bi di pol mol eküll eri, hı zlı bir şekil de deği şen el ektri k al anı yl a birli kte di poll eri sıraya sok ma eğili mi göst erir. Sonuç ol arak ol uşan sürt ün meyl e ısı açı ğa çı kar ve bu ısı ko mşu mol eküll ere il etilir.
Mi kr odal gayl a kalı n ma ddel er kol aylı kl a ı sıtılabilir, ayrı ca yüksek ne m i çeri ği ne sahi p ma ddel eri n çeşitli böl gel eri seçi mli ol ar ak ı sıtıl abilir. Mi kr odal gayl a ısıtılan ür ün i çerisi nde bul unan ser best ne m hı zl a buharl aşır ve uzakl aştırıl an ne m or anı t aşı nı ml a kurut maya gör e daha yüksektir. Yukarı da ifade edil enl er de dahil ol mak üzere çeşitli üst ünl ükl eri sebebi yle mi kr odal ga kur ut ucular, gı da, tekstil ve ki mya endüstrileri nde çeşitli ür ünl eri n kur ut ul ması nda son yıll ar da yaygı n ol arak kull anıl makt adır ( Decareau, 1995).
2. 8 Kurut ucul arı n KarĢıl aĢtı rıl ması
Ka bi n ti pi kur ut ucul ar dan genelli kl e r eçi ne, al çı t uğl a ve ki reçt aşı kur ut ul ması nda faydal anıl makt adır. Tünel ti pi nde ol anl ar i se pat ates, şeker, kur u üzü m gi bi t arı msal ür ünl eri n yanı sıra kabi n ti pi nde ol duğu gi bi t uğla ve t aht a ür ünl eri n kur ut ul ması nda da kull anıl makt adır. Bantlı ti p kur ut ucul ardan genelli kl e t ekstil de ha mma ddel eri n kur ut ul ması nda faydal anıl makt adır. Akı şkan yat aklı kur ut ucul ar t aneli ür ünl eri n kur ut ul mal arı nda kull anıl dı ğı ndan, genelli kl e t ahıl ür ünl eri ni n kur ut ul ması nda faydal anıl makt adır. Püskürt meli kur ut ucul ar i se süt t ozu, kahve, sabun ve det erj an üreti minde kull anılır. Dondurarak kur ut ma far makol oji k ür ünl er, serumlar, bakt eri kült ürleri, meyve sul arı, sebze, kahve ve çay özl eri ni n el desi nde, et ve süt üreti mi nde uygul anmakt adır.
Tabl o 2. 6 Bazı kur ut ucu çeşitleri ni n enerji t üketi mleri ve buharl aş ma hı zl arı ( ANON 2., 2002).
Kur ut ucu Ti pi Enerji Tüketi mi ( kJ/ kg
buharl aĢtırıl an su)
Buharl aĢ ma hı zı ( kg su / h m2 veya m3)
Ka bi n Kur ut ucul ar 5000 - l 3000 0.l - l 5 / m2 Tünel Kur ut ucul ar 5500 - 6500 3- 40 / m2 Pnö mati k Kur ut ucul ar 4600 - 9200 4- 100/ m3 Püskürt meli Kur ut ucul ar 4600 – 11500 l-50/ m3 Va ku m Kur ut ucul ar 3000 – 5000 0.l - l / m2 Döner Kur ut ucul ar 4600 – 9200 30 - 80/ m2
3. MĠ KRODALGA I SI TMA VE KURUT MA
3. 1 Gi ri Ģ
Bu böl ü mde el ektromanyeti k dal gal arı n t anı mı yapıl mış, mi kr odal ganın ı sıt ma ve kur ut mada kull anıl masını n t ari hçesi nden bahsedil miştir. Mikr odal ga ile ı sıt ma prensi bi açı kl an mış ve ı sıt mada et ki n ol an mekani z mal ar t anıtıl mıştır. Mi kr odal ga il e ı sıt maya et ki eden fakt örl er belirtil miştir. Son ol arak mi kr odal ga fırı nl arı n tanıtı mı yapılı p bileşenl eri nden bahsedil miştir.
3. 2 El ekt ro manyeti k Dal gal ar
Za manl a deği şen bir manyeti k al an za manl a deği şen bir el ektri k al anı ol uşt ur makt adır, Max well de buna ek ol arak za manl a deği şen bir el ektri k al anı n bir manyeti k al an ol uşt ur duğunu göst er miştir. Ma x well t eorisi il e bu sayede el ektri k ve manyeti k alanl ar arası nda öne mli bi r bağı ntı yı gerçekl eştir miştir. Ma x well’i n bu kanunu s onucunda el ektro manyeti k dal gal arı n varlığı ve ı şı k hı zı nda yayıl dı ğı öngörül müşt ür. Bu öngör ü el ektr o manyeti k dal gal arı i l k def a ür et en ve onl arı al gıl ayan Hert z t arafı ndan da deneysel ol arak doğr ul anmı ştır.
El ektromanyeti k dal gal ar ivmel endiril miş el ektri k yükl eri tarafı ndan ol uşt urul urlar. Yayı nl anan bu dal gal ar birbirleri ne ve dal gal arı n yayıl ma doğr ult usuna di k olan ve titreşen el ektri k ve manyeti k al anl ardan meydana gelirler ( Bal anis, 1989; Ser way, 1996).
3. 3 Ant en Tarafı ndan Ol uĢt urul an El ektro manyeti k Dal gal ar
El ektr o manyeti k dal galar, i ki et ki ni n sonucunda ol uşurl ar: ( 1) Manyeti k al an deği şi mi bir el ektri k al an ol uşt ur ur, ( 2) El ektri k al anı n deği şi mi bir manyeti k al an ol uşt ur ur. Sabit akı ml ar ve dur gun el ekt ri k yükl eri el ekt ri k al anı nı n deği şi mi ne neden ol a mayacağı ndan el ektro manyeti k dal ga ol uşt ur mak i çi n akı mın za manl a deği ştiril mesi gerekir. Şekil 3. 2’ de ör nek ol arak bi r t el den geçen akı mı n za manl a deği ştiril mesi ile el ektroma nyeti k dal ga üreti mi açı kl an mı ştır.
Şekil 3. 2 Ant en ve El ektromanyeti k Dal ga Ür etim Şe ması.
Bi r ant eni n t ell eri ne uygul anan alt er natif vol taj, ant endeki el ektri k yükl eri ni hareket e zorl ar. Bu yükl ü parçacı kl arı i v mel endir mek i çi n genel bir t ekni ktir ve bir radyo i st asyonunun ant eni nden yayıl an r adyo dal gal arı bu şekil de üretilir. İ ki met al çubuk bi r alt er natif akı m ür et eci ne bağlı dır. Ür et eç yükl eri n i ki çubuk arası nda titreş mesi ni sağl ar. t =0 anı nda üstteki çubuk bir maksi mu m yükl e yükl enirken altt aki çubuk eşit sayı da negatif yükl e yükl enir. Yükl er titreşti kçe
