Browsing by Author "Alpbaz, Mustafa"

Now showing 1 - 12 of 12
  • No Thumbnail Available
    Item
    Bir biyoreaktörde pH’ ın iç model kontrolu (ımc)
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007) Çelik, İsmail; Alpbaz, Mustafa
    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 kontrol edilen 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.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Bir polimerizasyon reaktörünün optimal sıcaklık profiline, genelleştirilmiş minimum varyans (GMV) kontrolün uygulanması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1998) Karagöz, A.Rıza; Alpbaz, Mustafa
    Yapılan çalışmada, soğutma ceketli kesikli bir polimer reaktöründe, stirenin serbest radikalik polimerizasyon dinamiği, optimizasyonu ve on-line sıcaklık kontrolü teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Önceden belirlenen veya istenilen monomer dönüşümüne, zincir uzunluğu sayışma ve ortalama molekül ağırlığına en kısa sürede ve minimum başlatıcıyla ulaşabilmek amacıyla sabit ve değişken sıcaklıklarda reaksiyon sıcaklığını belirlemek için optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Polimerizasyon, sıcaklık dikkate alınmaksızın diğer işletim koşullarında yapıldığında yani sıcaklık kontrol edilmediğinde, elde edilen dönüşüm, viskozite ve molekül ağırlık dağılımının optimum değerlerden oldukça saptığı görülmüştür. Bu amaçla polimerizasyon reaktörlerinin sıcaklık kontrolü önem kazanmış, ileri kontrol yöntemlerinden biri olan kendinden ayarlamalı Genelleştirilmiş Minimum Varyans kontrol algoritması ile gerçekleştirilmiştir. GMV kontrol sisteminde ki parametrelerin optimum değerleri belirlenmiş, ayar parametreleri k=l ve fc=0.95 olarak seçilmiştir. Model parametreleri, prosese PRBS sinyalleri verilip girdi-çıktı değerleri ölçülerek Bierman algoritması ile en uygun değerler elde edilmiştir. Burada sisteme verilen ısı ayarlanabilen değişken, reaktör içi sıcaklığı ise kontrol edilen değişken olarak seçilmiştir. Deneyler, dinamik ve kontrol çalışmaları için deneysel ve teorik olmak üzere iki kısımda gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda on-line bilgisayar kontrol sistemi kullanılmış, aynı zamanda sıcaklıklar, viskozite değişimi ve ısıtıcıya gönderilen BYT değerleri on-line gözlenmiştir. Reaktörden belli zaman aralıklarında alınan numunelerin % dönüşüm ve molekül ağırlıkları bulunarak, önceden bilinen optimum koşullar ile karşılaştırılmaları yapılarak, teorik sonuçlarla uygunluğu araştırılmıştır. Abstract In this study, the dynamic, optimization and on-line temperature control of the free radical polymerization of styrene in a cooling jacketed batch polymerization reactor were investigated theoretically and experimentally. The optimization techniques were used to find the constant and variable temperature values for obtaining previously determined monomer conversion, chain length number, average molecular weight in the shortest time with the minimum amount of initial initiator. If the polymerization are done without temperature control, conversion obtained, viscosity and range of molecular weight deviate from optimal values. For this reason temperature control is very important in polymerization reactor and self-tuning Generalized Minimum Variance control which is one of the advanced control techniques was applied to the system. The optimum parameters of the GMV control algorithm are determined, tuning parameters k and X have been chosen 1 and 0.95 respectively. The best values of model parameters are obtained by utilizing Bierman algorithm with PRBS signal which is used to disturb the system. Where, the heat duty given to the system and the reactor inlet temperature are chosen as manipulated variable and controled variable respectively. Dynamic and control works were done both experimentally and theoretically. On-line computer control system was used in the experimental studies. The changes of temperature, viscosity and BYT values send to the heater were observed on-line simultaneously. The samples were taken from reactor in certain periods and % conversion and molecular weight were determined and then these values were compared with their optimum values and also with their values obtained theoretically.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Çöktürme yönteminin kullanıldığı boya atıksu arıtma sisteminin genelleştirilmiş tahmin edici kontrol (GPC) ile pH kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009) Pekel, Lütfiye Canan; Alpbaz, Mustafa
    Endüstriyel atıksular çok çeşitli sektörler tarafından oluşturulduğu için bunların arıtılmasında kullanılacak teknoloji ve metotlar da farklılık göstermektedir. Bu sektörler arasında bulunan boya ve boyarmadde üretimi yapan veya atıksularında boyarmadde içeren tekstil endüstrisinin atıksularının arıtımında fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemler kullanılabilmektedir. Bu arıtım yöntemlerinin arasında kimyasal çöktürme ve floklaştırma önemli bir yer tutmaktadır.\\r\\n\\r\\nBu çalışmada öncelikle tekstil atıksuyunun arıtılması için kullanılan kimyasal çöktürme ve floklaştırma yöntemi için MgCl2, FeCl3 ve Al2(SO4)3 çöktürücüleri kullanılmıştır. Bu çöktürücüler ayrı ayrı su arıtılması için tekstil atıksuyuna ilave edilmiş, farklı derişimleri için farklı pH değerlerinde çalışılmıştır. Su kalitesi testleri ışık geçirgenliği özelliğinden yararlanılarak yapılmıştır. Bu testler için spektrofotometre cihazı kullanılmıştır. Çeşitli analizler sonucunda optimum çöktürücü ve pH değerleri bulunmuştur. \\r\\n\\r\\nOptimum çöktürücü ve pH değerlerinde suyun istenilen değerlerde arıtılması için pH kontrol deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bunun için on-line computer kontrol sistemi kullanılmıştır. Çeşitli kontrol parametreleri denenerek en uygun kontrol parametreleri hesaplanmıştır. Yapılan çalışmada GPC’nin kontrol sisteminde pH kontrolü için uygun bir kontrol sistemi olduğu anlaşılmıştır. Kontrol çalışmalarından sonra elde edilen arıtılmış suyun spektrofotometrik değerlerine bakılmıştır.\\r\\n
  • No Thumbnail Available
    Item
    Doğrusal Olmayan Kontrol Sistemlerinin Kimyasal Proseslere Uygulanması
    (Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri, 2004) Alpbaz, Mustafa; Mühendislik Fakültesi
    Kimya endüstrisinde kullanılan farklı özelliklerdeki proseslerin işletim şartları çeşitli parametre ve değişkenlere bağlıdır. Bu proseslerin çoğu doğrusal olmayan işletim özelliklerine sahiptir. Böyle özellik gösteren proseslerde istenen kalitede ürün eldesi ve enerji kaybının alt düzeyde tutulması çok zor ve optimal işletim şartları istenen düzeyde belirlenememektedir. Ayrıca bu tip sistemlerin kontrolü doğrusal kontrol sistemleri ile gerçekleştirildiğinde istenilen kalitede ürün elde edilememekte enerji tüketiminde tasarruf sağlanamamaktadır. Gerçekleştirilen çalışmada doğrusal olmayan kontrol sistemleri kimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılan damıtma kolonu, biyoreaktör, polimerizasyon reaktörü, geri karıştırmalı tepkime kabı gibi proseslere uygulanmıştır. Araştırmalar deneysel ve teorik olarak gerçekleştirilmiştir. Teorik kontrol tasarımları araştırma grubu tarafından önceden yapılmış teorik benzetim programları yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Deneysel sistemlerde çalışmalar yapılarak doğrusal olmayan kontrol sistemlerinin proseslere etkileri araştırılmıştır. Proje sonucunda doğrusal olmayan kontrol yöntemleri kimyasal proseslere başarıyla uygulanmıştır.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Dolgulu damıtma kolonuna optimum adaptif genelleştirilmiş prediktif kontrolünün uygulanması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997) Karacan, Süleyman; Alpbaz, Mustafa
    Bu çalışmada iki bileşenli karışımın damıtıldığı pilot ölçekli bir dolgulu kolonun yatışkm-hal, dinamik davranışı ve kontrol özellikleri incelenmiştir. Çalışmalar deneysel ve teorik olarak gerçekleştirilmiştir. Damıtma kolonunun yatışkın ve dinamik bal davranışları kademeli yaklaşım, iki film piston akış ve geri karıştırmak modellerin kullanımı ile simülaysonlan yapılmıştır. İlk iki modelde (Model I ve Model E) dolgulu damıtma kolonu kademeli kolon gibi göz önüne alınmıştır. Üçüncü model (Model IH) ise kısmi türevli diferansiyel denklemlerden oluşmaktadır. Bu modelin çözümü sonlu elementler üzerine ortogonal kolokasyonun kullanılması ile elde edilmiştir. Sonlu element yöntemindeki Jacobi, Legendre veya Hermite polinomlannm kullanımı birbirleri ile karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Giriş değişkenlerine verilen kademe etkiler altoda, çıkış değişkenleri olan üst ürün sıcaklık ve derişiminin zamanla değişimi gözlenmiştir. Yatışkm-hal ve dinamik sonuçlar deneysel verilerle karşılaştınlmıştır ve tüm deneysel verilerle en iyi uyumlu sonuçlar Model IE' den elde edilmiştir. Dolgulu damıtma kolonunun optimal işletim şartlan araştırılmıştır ve sistemin yatışkm- hal şartı için üst ürün sıcaklığına giriş değişkenlerinin etkileri "Deneysel Tasarım" tekmğinin kullanımı ile çalışılmıştır. Prosesin optimal işletim şartlan Box-Wilson optimizasyon metodunun kullanımı ile elde edilmiştir.Dolgulu damıtma kolonunun kontrolü için üç tip kontrol algoritması kullanılmıştır, bunlar geleneksel PID, Genelleştirilmiş Prediktif ve Decoupling kontrol sistemleridir. Deneysel ve teorik kontrol çalışmaları için tek ve iki değişkenli sıcaklık kontrolü yapılmıştır. Sisteme bozucu etki olarak besleme derişimi, besleme sıcaklığı ve ısıtma yağı akış hızı, ayar değişkeni olarak ise kazan ısı yükü ve geri akma oram seçilmiştir. Genelleştirilmiş prediktif kontrolda sistem modelinin ilgili parametrelerini tahmin etmek için PRBS sinyalleri ve Bierman algoritması kullanılmıştır. Genelde deneysel ve teorik kontrol sonuçlan birbirleri ile uyum içindedir ve dolgulu damıtma kolonunun teorik kontrol sonuçlarında Decoupling GPC'nin en iyi sonucu verdiği gözlenmiştir. Abstract In this work, properties of the steady-state condition, dynamic and control behaviour of a binary pilot plant packed distillation column were investigated. The studies were done experimentally and theoretically. The steady-state and dynamic behaviour of the distillation column have been simulated using three Models. In the first two models (Model I and Model II), the packed distillation column was considered as a plate column and stagewise approach was used. The third model (Model UI) is constructed with a set of partial differential equations and two film plug flow and back mixing models were applied. This model solution has been obtained employing orthogonal collocation on finite elements. The use of Jacobi, Legendre or Hermite polynomials within the finite element procedure are compared with each other. The time response of output variables, concentration and temperature of top product, under the effects of the step change given to input variables have been observed. The steady state and dynamic results were compared with experimental data and the result from Model IE, the best agreement was achieved with all experimental data. Optimal operating condition of packed distillation column were investigated and the effects of input variables on the overhead product temperature for the steady-state condition of the system was studied by using "Experimental Design" technique. Optimal operating conditions of process was found by using Box-Wilson optimization method.IV Three types of control algorithms were utilized for controlling packed distillation column, these are conventional PE>, Generalized Predictive and Decoupling control systems. Single and two variable control of overhead product temperature were examined for a experimental and theoretical control works. Perturbations in feed composition, feed temperature and heat oil flow rate were utilized as the disturbance and reboiler heat duty and reflux ratio were selected as the manipulated variables. Pseudo Random Binary Sequence (PRBS) signal and Bierman algorithm were used to estimate the relevant parameters of the system model for Generalized Predictive Control. Generally theoretical and experimental control results were agreed well with each other and it was observed that in theoretical control results, Decoupling GPC of packed distillation column produced the best performance.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Petrol rafinerisinde atmosferik damıtma kolonunda kaza riski değerlendirmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013) Babaarslan, Neslihan; Alpbaz, Mustafa; Kimya Mühendisliği
  • No Thumbnail Available
    Item
    Polistiren reaktörünün optimum sıcaklık profiline adaptif genelleştirilmiş prediktif kontrolün uygulanması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997) Özkan, Gülay; Alpbaz, Mustafa
    Yapılan çalışmada, sürenin serbest radikalik çözelti polimerizasyonu soğutma ceketli kesikli bir reaktörde dinamiği, optimizasyonu ve kontrolü teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Öncelikle, soğutma ceketli kesikli bir reaktörde oluşan stirenin çözelti polimerizasyonu ile ilgili matematiksel modeller kullanılarak, teorik olarak başlatıcının bir kere ilavesi durumunda verilen bir başlatıcı konsantrasyonunda % 50 dönüşüm ve 52000 sayıca ortalama molekül ağırlığına ulaşmak için minimum reaksiyon süresi ve optimal sıcaklık profillerini veren ifade bulunmuştur. Bu amaçla Maximum Principle yöntemi uygulanmıştır. Kontrol uygulamaları teorik ve deneysel olarak iki kısımda gerçekleştirilmiştir. Teorik çalışmalarda öncelikle doğrusal ARIMAX modelin parametreleri Kalman, Bierman ve Levenberg Marquardt regrasyon yöntemlerinin kullanımı ile bulunmuştur. Kontrol çalışmalarında, sisteme verilen ısı ve soğutma suyu akış hızı ayarlanabilen değişkenler olarak seçilmiştir. İki ayrı ayarlanabilen değişkenler için farklı ARIMAX modeller geliştirilmiştir. Bu amaçla P. R. B. S. sinyalleri ayarlanabilen değişkenlere uygulanmıştır. Teorik çalışmaların ikinci kısmında ise NARIMAX modeller geliştirilmiştir. Bu çalışmalarda reaktöre verilen ısı ayarlanabilen değişken olarak seçilmiştir. Model parametreleri Levenberg Marquardt yöntemine göre bulunmuştur. Model seçiminde çok yönlü korelasyon katsayısı göz önüne alınmıştır. Teorik çalışmaların üçüncü kısmında ise LGPC, NLGPC ve PID kontrol sistemlerinin tasarımlan yapılmış ve en uygun kontrol parametreleri bulunmuştur. LGPC kontrol çalışmaları ayarlanabilen değişkenlerin reaktöre verilen ısı ve soğutma suyu akış hızlan için yapılmıştır. Bunun için dinamik analiz için kullanılan bilgisayar benzetim programına optimum sıcaklık profilim veren alt programla ve kontrol yöntemlerini içeren diğer alt programlar ilave edilmiştir. Benzer çalışmalar verilen ismin ayarlanabilen değişken olması için de NLGPC için yapılmıştır. PID kontrol sisteminin parametreleri Cohen-Coon yönteminin kullanımı ile bulunmuştur. Optimum koşullarda teorik olarak gerçekleştirilen polimerizasyon reaksiyonunun sıcaklık kontrolü her üç kontrol sistemi ile yapılmıştır. Elde edilen dönüşüm ve molekül ağırlıkları optimum koşullar ile karşılaştınlmıştır. Deneysel kontrol çalışmalan optimum işletim koşullannda gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda on-line bilgisayar kontrol sistemleri kullanılmıştır. Deneysel sıcaklık kontrolü LGPC, NLGPC ve PID sistemleri ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen dönüşüm ve molekül ağırlık değerleri optimum koşullar ile karşılaştınlmıştır.Abstract In the present work, the dynamics, optimization and the control of the free radical solution polymerization of styrene in a cooling jacketed batch reactor were investigated experimentally and theoretically. Firstly, the related mathematical modelling of solution polymerization of styrene in a jacketed batch reactor was used theoretically to achieve 50 % conversion and get 52000 numerical mean value of molecular weight at a given initial concentration of the initiator. When it was added once, minimum time and optimum temperature profile were determined. For this purpose Maximum Principle method was applied. Theoretical and experimental control applications were carried out in two parts, hi the initial theoretical works, linear ARIMAX model parameters were determined by using Kalman, Bierman and Levenberg Marquardt regression methods. In control works, heat input and cooling flow rate were chosen as manipulated variables, different ARIMAX models were determined. For this purpose, P. R. B. S. signal was applied to the manipulated variables. In the second part of the theoretical work, NARIMAX models were determined. In this work heat input was chosen as an manipulated variable, the model parameters were found by Levenberg Marquardt method. Multiway correlation coefficient was considered for the choice of the model. In the third part of the theoretical work, the design of LGPC, NLGPC and PID control systems were realised and the best suitable control parameters were found. The LGPC control works have been done for using heat input to the reactor and cooling flow rate as manipulated variables. For this, the subprogram calculating optimal temperature profile and other subprogram including related control method were added computer simulation program used for dynamic analysis. Similar work has been carried out for NLGPC for heat input as an manipulated variable. The control parameters of PED control system were determined by using Cohen-coon method. The theoretical temperature control of polymerizatiom reaction at the optimal condition was achieved by using three different control system. The obtained values of conversion and molecular weight were compared with optimal values. Experimental control works were carried out at optimal operating condition. In the experimental works on-line computer control system was used. Experimental temperature control was achieved by utilising LGPC, NLGPC and PID systems. The conversion and molecular weight obtained were compared with optimal values.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Bir proses kontrol simülatöründe enerjinin etkin kullanımı ile kablosuz sıcaklık kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014) Aldemir, Adnan; Alpbaz, Mustafa; Kimya Mühendisliği
  • No Thumbnail Available
    Item
    SÜREKLİ ANNULAR KROMATOGRAFİ CİHAZININ AYIRMA PROSESLERİ İÇİN TASARIMI
    (FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, 2005) Koyuncu Dündar, Gamze; Alpbaz, Mustafa
    Bu tezde, laboratuvar ölçekli sürekli annular kromatografi cihazının tasarımı ve imalatı gerçekleştirilmiştir. İmal edilen sistemin performansının değerlendirilmesi amacıyla, katyon değiştirici Amberlit IR-120 H (Rohm & Haas) reçinesi kullanılmıştır. Deneyler sırasında besleme çözeltisi olarak çok bileşenli sistemi temsil amacıyla sodyum ve potasyum (alkali – toprak alkali iyonlar) katyonları, hareketli faz için ise seyreltik HCl çözeltileri kullanılmıştır. Deneyler sırasında kullanılan katyonlar alev spektrofotometresi ile tayin edilmiştir. Sürekli annular kromatografi (CAC) cihazının tasarımı amacıyla; kolon çap ve boyları, annulus derinliği gibi parametreler için literatürde (Uretschlager ve Jungbauer 2000) açıklanan ölçütler esas alınmıştır. Tasarlanan sistemin imalatı gerçekleştirilirken, etkin bir şekilde çalışabilmesi, montaj ve demontajının kolay olması, ayrılan bileşenlerin çıkış ağzında tekrar karışmaması gibi hususları göz önünde bulunduran fizibilite ve mühendislik çalışmaları yapılmıştır. Sürekli Annular Kromatografi cihazını çok düşük devir hızlarında çalıştırabilmek için bilgisayar kontrollü step motor kullanılmıştır.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Tekstil atık sularının elektrokimyasal yöntemle arıtılması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013) Pekel, Lütfiye Canan; Alpbaz, Mustafa; Kimya Mühendisliği
  • No Thumbnail Available
    Item
  • No Thumbnail Available
    Item
    Ülkemizde endüstriyel üretimi olmayan bir makarna çeşidinin mikrodalga-vakum kurutma teknolojisi kullanılarak üretim sisteminin tasarlanması ve işletim parametrelerinin optimizasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012) Özçelik, Mine; Alpbaz, Mustafa; Kimya Mühendisliği
    Drying, an industrial process, is commonly used in food production and several other commercial production sectors. At the present time, many industrial applications, which require drying, often use the traditional ?hot-air blowing? technique. However, when the energy efficiency, process control, product quality control, process time, safety, adverse effects of the process on the product, and adverse effects of process emmisions on the environment are considered, traditional hot-air blowing has been gradually replaced by novel drying technologies. Drying with hot-air blowing gives rise to non-uniform drying of the food product because the heat convected to the product surface is poorly conducted in the product body due to low thermal conductivity of the food material. In order to prevent such a problem (i.e., non-uniform drying), the use of microwave dryers has become common in the food industry.In the present experimental study, we aimed to produce a ?filled pasta?, whose industrial production is currently not available in Turkey, by using microwave-vacuum drying technique. The experimental work was conducted at a pilot scale by using the designed production system. Humidity level, fat content, texture, and taste of the product were considered as criteria for evaluation. Filler material and pasta were prepared in the R&D laboratory of Nuh?un Ankara Pasta Factories, Inc., Ankara, Turkey. Following the pasteurization stage, humidity level of the pasta products decreased from 33-35% to 10-12% in the microwave-vacuum drying stage. By using trial and error method, drying parameters were adjusted to get an optimum quality in the final product. Microwave vacuum drying was determined to be a very succesfull technique for filled paste production.