Endüstriyel tip kurutucuda kurutma karakteristiğinin belirlenmesi ve modellenmesi

Abstract

Tekstil endüstrisinde, sıcak hava püskürterek kurutma, oldukça sık kullanılan ve çok fazla enerji tüketen yöntemlerden biridir. Günümüzde giderek artan enerji ihtiyacı nedeniyle, mevcut enerji sistemlerinin optimizasyonu ve yeni tasarımların da daha verimli imal edilmesi, bir zorunluluk haline gelmiştir. Enerji sistemlerinin performansını belirleyen matematiksel modeller yardımı ile enerji tüketimi büyük oranda azaltılabilir. Tekstil ürünleri kurutulurken yapısına zarar verilmemesi ayrıca istenilen en/boy ayarının yapılabilmesi açısından tekstil endüstrisinde en yaygın kullanılan konveksiyonel kurutma makineleri Ramöz de denilen Ram makineleridir. Ram makineleri, kumaşların makine içerisinde yatay bir şekilde hareket ettirildiği ve bu esnada kumaşa sıcak havanın gönderildiği, kumaş kurutma makineleridir. Ram makinelerinde kuruma karakteristiği incelendiğinde, kurutma şartlarının optimize edilmesine olanak sağlayan modeller vasıtası ile kurutma verimi büyük oranda arttırılabilir. Bu çalışmada, 10 kabinli bir ram makinesinin kurutma karakteristiği deneysel olarak araştırılmış ve kurutma davranışı iki farklı teorik model aracılığı ile modellenmiştir. Deneyler üç farklı kurutma havası sıcaklığında (110-130-150 oC ) ve üç farklı kumaş ilerleme hızında (0,167-0,333-0,500 m/s), %95 pamuk +%5 likra içerikli kumaş kullanılarak gerçek üretim şartları altında gerçekleştirilmiştir. Deneylerden elde edilen verilerden yararlanılarak, kurutucunun her bir kabininde gerçekleşen ısı-kütle transfer katsayısı, buharlaşma miktarı, nem oranı, kurutma hızı değerleri hesaplanmıştır. Kuruma karakteristiğinin modellenmesinde ise, Fick’in ikinci yasasından türetilen I. Dereceden Kinetik model ve Difüzyon modeli olmak üzere iki farklı teorik modelden yararlanılmış ve bu modeller arasında karşılaştırılma yapılmıştır. Kullanılan modeller yardımı ile her bir kurutma şartı için I. dereceden kinetik katsayıları ile efektif difüzyon katsayıları ve aktivasyon enerjisi değerleri hesaplanmıştır. Sonuç olarak, gerçek üretim şartları altında 10 kabinli bir Ram makinasının kurutma karakteristiği iki farklı teorik model ile araştırılmıştır. Modeller ve deneysel veriler arasındaki uyum regresyon analizleri yardımı ile karşılaştırılarak, I. Dereceden kinetik model için, R2, 0,9945 ile 0,9992 arasında, χ2, 0,00005 ile 0,00122 arasında, RMSE, 0,0045 ile 0,0129 arasında ve r değerlerinin ise 0,9973 ile 0,9998 arasında değiştiği görülmüştür. Difüzyon modeli için, R2, 0,9812 ile 0,9961 arasında, χ2, 0,00109 ile 0,00646 arasında RMSE, 0,0109 ile 0,0289 arasında ve r değerleri ise 0,9905 ile 0,9980 arasında değişmektedir. Bu değerlere göre ram makinesinde kurutma modelleme aracı olarak I. Dereceden kinetik modelinin kullanımının difüzyon modeline göre daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır.