Browsing by Author "ALPBAZ, Mustafa (Tez Danışmanı)"

Now showing 1 - 5 of 5
  • No Thumbnail Available
    Item
    Bir biyoreaktörde pH’ ın iç model kontrolu (IMC)
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) ALPBAZ, Mustafa (Tez Danışmanı); ÇELİK, İsmail (Yazar)
    Biyoreaktörde yüksek ürün verimi elde edebilmek için pH, sıcaklık, çözünmüş oksijen derişimi, karıştırma hızı gibi parametrelerin optimum değerlerinde işletilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada kullanılan Saccharomyces cerevisiae mayası; etanol, gliserol, ekmek mayası ve invertaz başta olmak üzere birçok enzimin üretiminde kullanılan bir mikroorganizmadır. Bu mayanın varlığında ortam pH’ ının hücre içi ile ortam arasındaki katyon değişimi nedeniyle 3.3 değerine kadar düştüğü gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, havalı koşullarda S. cerevisiae mikroorganizmasının çoğaltıldığı bir biyoreaktörde maksimum ürün derişimine ulaşmak amacıyla pH optimum değerinde kontrol edilmiştir. Bu amaçla; sisteme on-line bağlı bilgisayarda yazılmış olan PID Kontrol ve prosesin uygun bir modelini kullanarak çıkış değişkeni değerini set noktasına getirmeyi amaçlayan IMC yöntemi kullanılmıştır. Biyoreaktörde kontroledilen değişken olarak pH, ayarlanabilen değişken olarak da baz akış hızı seçilmiştir. Yapılan çalışmada, karıştırmalı kesikli olarak işletilen soğutma ceketli bir biyoreaktörde S. cerevisiae mayası kullanılarak maksimum derişime sahip mikroorganizma üretimi için pH, optimum değeri olan 5 değerinde kontrol edilmiştir. pH kontrolunda ortama eklenecek olan maddenin asit, baz veya tampon arasından seçilmesi için gerekli çalışmalar yapılmıştır. Ayrıca; ürün derişiminin maksimize edilmesi amacıyla pH kotrolun gerekliliği araştırılmış ve bu amaçla pH kontrollu ve pH kontrolsuz deneyler yapılmıştır. Bu deneylerde, biyoreaktör sıcaklığı S. cerevisiae mikroorganizmasının optimum çoğalma sıcaklığı olan 32 oC ve optimum karıştırma hızı 600 devir/dakika değerlerinde sabit tutulmuştur.Abstract In order to achieve high product efficiency, some parameters such as pH, temperature, dissolved oxygen concentration, mix speed must be controlled at their optimum values. The yeast employed in this study, Saccharomyces cerevisiae, is commonly used for producing ethanol, glycerol, bakers’ yeast and a lot of enzymes, especially invertase. It was investigated that medium pH decreases to 3.3 because of cation exchange between the yeast body and its’ environment. In this study, during yeast increment process at airy condition pH is controlled at its’ optimum value to achieve maximum yeast concentration. To this end, by using on-line computer connection, IMC and PID Control are implemented, where IMC Control uses an appropriate model of the process to adjust the output variable value to set point. As controlled variable and adjustable variable, respectively, pH and base flow rate are chosen. In the work done, pH is controlled at 5 which is the optimum value of yeast growth, in a batch bioreactor with cooling jacket in the presence of S.cerevisiae yeast, to achieve maximum yeast concentration. Necessary studies were performed to choose the correct substance for pH control among acid, base and buffer solutions which will be added to the bioreactor. Furthermore, pH controlled and uncontrolled experiments were performed to determine the requirements for pH control to maximize product yield. Inthose experiments, temperature and mix speed was constant at their optimum values, 30 oC and 600 rpm, respectively.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Çöktürme yönteminin kullanıldığı boya atıksu arıtma sisteminin kendinden ayarlamalı PID kontrol ile pH kontrolü
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) AULIA, Furqan (Yazar); ALPBAZ, Mustafa (Tez Danışmanı)
    Tekstil endüstrisinde gerek miktarı gerekse içerdiği kirleticiler bakımından önem taşıyan atıksuların büyük bir çoğunluğu boyama işlemlerinden kaynaklanmaktadır. Boyama işlemleri sonucu oluşan atıksuların en karakteristik kirletici parametrelerinden biri renktir. Bu tür atıksularda çözünmüş ve kolloidal yapıda olabilen rengin başlıca kaynağı söz konusu işlemlerde kullanılan boyar maddelerdir. Boya içeren atıksuların arıtılması için biyolojik, fiziksel ve kimyasal esaslı birçok yöntem kullanılmaktadır. Bu çalışmada, arıtım yöntemlerinin arasından kimyasal çöktürme ve floklaştırma yöntemi seçilmiştir. Bu çalışmanın amacı kapsamında tekstil atıksuyunun arıtılmasında kullanılan kimyasal çöktürme ve floklaştırma yöntemi için MgCl2 çöktürücü olarak kullanılmıştır. Arıtılan atıksuyun spektrofotometre ile dalga boyu ve ışık geçirgenliği ölçülmüştür. Arıtım sonucunda elde edilen giderim yüzdesi hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar ışığında en iyi arıtımın sağlandığı optimum çöktürücü ve pH değerleri elde edilmiştir. Arıtımın istenilen işletim şartlarında yapılabilmesi için atıksu pH’ının kontrolü yapılmıştır. Bunun için istenilen set noktası değeri tespit edilmiş ve kendinden ayarlamalı PID kontrol yöntemi kullanılarak arıtma sisteminin istenilen pH değerinde işletilmesi sağlanmıştır.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Genelleştirilmiş minimum değişmeli GMV algoritması kullanılarak bir nötralizasyon prosesinin pH kontrolü
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) ALPBAZ, Mustafa (Tez Danışmanı); ULUDEMİR, Burcu (Yazar)
    Nötralizasyon, atıksu arıtma ve biyoteknoloji gibi kimyasal işletmelerde kullanılan genel ve önemli birişlemdir. Nötralizasyon için gerekli olan pH=7 değerini ayarlamakta çeşitli kontrol sistemlerindenyararlanılmaktadır.Bu çalışmada kontrol sistemi olarak Genelleştirilmiş Minimum Değişmeli Algoritma kullanılarak asetikasit-sodyum hidroksit nötralizasyon sisteminin pH kontrolü incelenmiştir. Bu bir borusal akış reaktöründegerçekleştirilen zayıf asit-kuvvetli baz tepkimesidir. Sodyum hidroksit akış hızı ayarlanabilen değişkenolarak seçilmiştir. Borusal akış reaktöründe zaman gecikimi yüksek olduğu için bu tip reaktörlerde çıkışdeğişkenini kontrol etmek güçtür.Bu kontrol sisteminde ARMAX (Auto Regressive Moving Average Exegonuous) modeli kullanılmıştır.Model parametreleri, açık hatta sisteme PRBS sinyalleri gönderilerek ve Bierman algoritması kullanılarakbelirlenmiştir. Model parametreleri hesaplandıktan sonra Genelleştirilmiş Minimum Değişmeli kontrolsisteminin parametresi λ, ayarlanabilen parametre olarak seçilmiştir. Çeşitli λ değerleri için kontrolgerçekleştirilmiş ve en iyi λ değeri belirlenmiştir.Sistem yatışkın duruma getirildikten sonra asit akış hızına pozitif ve negatif etkiler verilmiş ve deneyler açıkhatta gerçekleştirilmiştir. lk olarak asit akış hızı etki altındayken pH değerinin zamanla değişimi gözlenmişve akış reaktörünün dinamik davranışı belirlenmiştir. Daha sonra Genelleştirilmiş Minimum Değişmeli(GMV) Algoritma kullanılarak aynı etkiler için kontrol deneyleri yapılmıştır. Negatif yük etkiler içinsalınımlar oluşmuş ve bu salınımlar yüksek değerli etkilerde artmıştır. Öte yandan pozitif etkiler için GMVkontrol sistemiyle pH kolaylıkla kontrol edilmiştir. Borusal akış reaktöründe zaman gecikimi olmasınarağmen GMV kontrol sistemi ile pH kontrolü etkin olarak yapılmıştır. Abstract Neutralization is a common and important operation in chemical plants, such as wastewater treatment,biotechnology, etc. The purpose of neutralization is to adjust the pH value for a certain requirement.This work describes pH control of acetic acid-sodium hidroxide neutralisation process using GeneralizedMinimum Variance Algorithm. This is a weak acid-strong base reaction which occurs in a tubular flowreactor. Sodium hydroxide flow rate was chosen as manipulated variable. It is very difficult to control outputvariables, because of existance of high dead time in tubular flow reactor.The ARMAX (Auto Regressive Moving Average Exegonuous) type model was used in this control system.The model parameters were obtained by sending PRBS signals at the on line and by using Biermanalgorithm. After calculated model parameters, the λ parameter of generalized minimum variance contolsystem was chosen as a tuning parameter. For various λ values, control experiments were achieved and thebest λ value was determined.After steady-state condition was realised in the system, positive and negative effects were given to acid flowrate and the experiments were done in the open-loop. First of all, dynamic behaviour of flow reactor wasinvestigated under the effects of acid flow rate changes and pH value with time was observed.. Then, controlanalysis were done for the same effects by using generalised minimum variance algorithm. For negative loadeffects, oscillations were occured and these were increased with higher values. On the other hand for positiveload effects, pH was easily controlled with using GMV control system.Although there is a high dead-time in a tubular flow reactor, GMV control system was effectively for pHcontrol.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Geri akma oranına verilen kademe etkisiyle dolgulu damıtma kolonunun dinamik davranışının araştırılması
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) KARACAN, Süleyman (Yazar); ALPBAZ, Mustafa (Tez Danışmanı)
    Yapılan çalışmada dolgulu damıtma kolonunun geri ak ma oranına kademe etkisi verilmesi hali için dinamik özellikleri incelenmiştir. çalışmalar teorik ve deneysel olarak iki grupta toplanmıştır. Teorik çalışmalarda dol gulu damıtma kolonu için iki ayrı model kullanılmıştır. Bunlara özgü iki ayrı bilgisayar çözümüyle de teorik hesaplamalar yapılmıştır. Ayrıca son yıllarda çok uygulanan modele dayalı kontrol sistemlerinin tasarımında kullanılan model teknikleri üzerinde de çalışmalar yapılmıştır. Bunun için Laplace temeline dayalı ve parçalı modeller geliştirilmiştir. Geri akma oranına verilen kademe etkisiyle proses reaksiyon eğrileri elde edilmiştir. Modelin çözümünde bu eğrilerden yararlanılmıştır. Dinamik deneysel çalışmalar temel işlemler laboratuvarında kurulu olan dolgulu damıtma kolonunda yapılmıştır. Metanol-su karışımının ayırımı için kullanılmış tır» Sistem sürekli halde yatışkın iken geri akma oranına pozitif ve negatif kademe etkileri verilmiş» üst ürün derişim ve sıcaklıkları gözlenmiştir. Deneysel verilerle teorik hesaplama sonuçları karşılaştırılmıştır. DYFLO programının sayısal sonuçları tüm deneylerle uyumlu çıkmıştır. Diğer model sayısal sonuçları ise iyi değildir. Abstract In this work, the dynamic properties of a packed distillation column were investigated under the effect of step changes in the reflux ratio. These studies were done both theoretically and experimentally. Two different models were used for the column. Theoretical calculations were done by using two different computer programs for the models. Also some studies were done on the modelling techniques used in the design. Control systems based on Laplace and discrete time models. Process reaction curves were obtained and used. Dynamic experimental studies were done on a packed column in the Unit Operations Laboratory. Methanol -water mixtures were used. While the continuous system was at the steady state positive and negative changes to the reflux ratio were given and then the temperature and con centration of the top product were observed. Experimen tal data and theoretical calculation results were com pared. The numerical results of the DYFLO program agreed well with all the experiments. The other model's perfor mance was not very good.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Sıvı-gaz reaktör basınç sisteminin GPC kontrolu
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) ALPBAZ, Mustafa (Tez Danışmanı); AKPINAR, Ayşe (Yazar)
    Kimya endüstrisinde ürün elde edebilmek için işletim şartlarının iyi belirlenmesi ve bu işletim şartlarının istenilen düzeyde tutulması gerekmektedir. Uygun işletim şartlarının oluşturulması için sıcaklık, basınç, sıvı seviye ve akış hızı gibi proses parametrelerinin optimum değerlerinde tutulması amaçlanmalıdır. Basınç havalandırma, vakum, damıtma, kaynama vb. fiziksel ve kimyasal olayların gerçekleşmesinde kritik bir değişken olmasından dolayı kontrol edilmesi gereken önemli bir parametredir.Yüksek basınçlı bir sistemin basınca dayanıklı olmayan bir sistemde gerçekleştirilmesi patlamalara neden olabilir. Bu nedenle istenen şartlarda basınç sistemlerinin işletilebilmesi için çok iyi bir basınç kontrolunun gerçekleştirilmesi gerekir. Zayıf bir basınç kontrolu üretim, kalite ve emniyet açısından önemli problemleri beraberinde getirebilmektedir. Ancak basınç kontrolu oldukça zordur ve zor olmasının birçok sebebi vardır. Bunlar proseslerin doğrusal olmaması, büyük yük değişikliklerine sahip olması, büyük ve değişken zaman gecikimlerinin olması, yüksek hız ve açık hat salınımlarının olması gibi nedenlerdir. Yapılan çalışma kapsamında bir sıvı–gaz sistemini içeren reaktörün basınç kontrolu gerçekleştirilmiştir. Ön çalışma olarak açık hat dinamik deneyler gerçekleştirilerek sistemin kontol edilebilirliği gözlemlenmiştir. Kapalı hatta ayar değişkeni olarak seçilen basınç kontrol vanasına çeşitli etkiler verilerek çıkış değişkeni olan basıncın davranışı incelenmiştir. Bilgi alışverişi ve gerekli hesaplamaları yapabilmek için MATLAB programlama dilinde yazılmış GPC (Genelleştirilmiş model öngörmeli kontrol) kontrol algoritması on-line olarak kullanılmıştır. GPC kontrol algoritmasının etkinliği gözlenmiş ve PID kontrol algoritması sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bunun için wireless iletişim sistemi ve on-line bilgisayar sistemleri kullanılmıştır.