Hidrokarbon gazlar ile karbür tozu üretim fırını tasarım ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında iç sıcaklığı maksimum 1200°C, 400x780x236mm boyutlarına sahipönkaplama fırını tasarımı, imalatı ve bu fırının sıcaklık değerleri karakterize edilmiştir.İmalat aşamasında üç unsur üzerinde durulmuştur. Birincisi rezistans telinin seçimi,ikincisi fırının iç sıcaklığının maksimum 1200°C'ye çıkarılması için gerekli olan gücün tespiti veüçüncüsü fırın izolasyonunun belirlenmesidir. Bu prosesler yürütülürken minimum yatırımmaliyeti ve minimum işletme masrafları göz önüne alınarak uygun bir tasarım gerçekleştirilmiştir.Tasarımlar Solidworks programı kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen tasarımlar kullanılarak304L paslanmaz çelik malzemeden fırının imalatı gerçekleştirilmiştir. Fırın üç fazlı ve 60 ampergücünde PID kontrol üniteli olarak gerçekleştirilmiştir. Fırın iç haznesi de yine 1.5mm kalınlıktapaslanmaz çelikten kaynaklı olarak imal edilmiştir. Yalıtım olarak Alümina tuğla ve battaniyekullanılmıştır. PID kontrol için K tipi termokupl tercih edilmiştir. Aynı zamanda atmosferkontrolü için argon ve reaksiyon içinde propilen gazı ve manometreleri hortum ve gazvanalarından oluşan bir fırın seti kullanılmıştır. Bu sayede sıcaklık, basınç atmosfer ve süreninkontrol edilebildiği bir fırının tasarım ve imalatı gerçekleştirilmiştir.Tasarım ve imalatı gerçekleştirilen fırının sıcaklıklarının kontrolü, iç dış sıcaklık farkınınbelirlenmesi, reaksiyon sıcaklığına ulaşma süresi ve reaksiyon sıcaklıklarının belirlenmesi vedolayısıyla toplam deney süresinin belirlenmesi için ön kalibrasyon deneyleri yapılmıştır.Sıcaklıkların eş zamanlı olarak alınması, karşılaştırılması ve rejime ulaşma sürelerininbelirlenmesi amacıyla üç farklı ölçüm sistemi kullanılarak sıcaklıklar ölçülmüş ve kaydedilmiştir.Ölçümler sonunda fırının ayarlanan sıcaklığa (550°C) yaklaşık olarak 30 dakikadaulaştığı tespit edilmiştir. Bu sıcaklığa ulaşıldığında reaksiyonun gerçekleşeceği iç haznenin iseyaklaşık 1.5 saat sonra ve 20°C farkla (530°C) ulaşılabildiği tespit edilmiştir. Bu nedenlebelirlenen reaksiyon sıcaklıkları için fırının yaklaşık 20°C daha üst sıcaklıkların ayarlanarakdeneylerin yapılması gerektiği yapılan kalibrasyon çalışmaları ile belirlenmiştir.

In this thesis, preheating furnace design with maximum internal temperature of 1200°C,400x780x236mm dimensions and the temperature calibration of this furnace are characterized.Three elements are emphasized during the manufacturing process. The first is theselection of the resistance wire, the second is the determination of the power required to increasethe internal temperature of the furnace to a maximum of 1200°C and the third is the determinationof the furnace insulation. While carrying out these processes, a suitable design has been realizedconsidering the minimum investment cost and minimum operating costs. The designs were madeby using Solidworks program. 304L stainless steel furnace was produced by using the obtaineddesigns. The furnace is made up of three phase and 60 ampere PID control unit. The inner chamberof the oven is also made of 1.5mm thick stainless steel. Alumina bricks and blankets were usedas insulation. K type thermocouple is preferred for PID control. At the same time, an oven setconsisting of hoses and gas valves for propylene gas and monometers were used in argon andreaction for atmosphere control. İn this way, design and manufacture of a furnace wheretemperature, pressure, atmosphere and time can be controlled.Pre-calibration tests were performed to determine the temperature of the furnace, todetermine the internal temperature difference, to reach the reaction temperature and to determinethe reaction temperatures and thus to determine the total duration of the experiment. Thetemperatures were measured and recorded using three different measurement systems in order toobtain simultaneous acquisition, comparison and time to reach the regimes.At the end of the measurements, it was determined that the furnace had reached the settemperature (550°C) in approximately 30 minutes. When this temperature is reached, it isdetermined that the inner chamber where the reaction will take place can be reached afterapproximately 1.5 hours and with a difference of 20 ° C (530 ° C). For this reason, it is determinedby the calibration studies that the experiments should be done by adjusting the upper temperaturesof the oven about 20°C for the determined reaction temperatures.