Improving the Performance of Mixers Used in Humic Acid Production with Chaotic Systems

Humik Asit Üretiminde Kullanılan Karıştırıcıların Kaotik Sistemler İle Performanslarının İyileştirilmesi

Abstract

In this study; it is aimed to increase the efficiency of the mixers in terms of important criteria such as product quality, homogeneity, time and energy saving by using chaotic systems instead of traditional mixing methods in the production of humic acid, which is one of the most widely used plant nutrition and soil conditioning products in our country and in the world. Based on these properties of chaotic systems: For experimental studies; by designing A PLC (Programmable Logic Controller) controlled mixer, whose all functions can be controlled by the HMI (Human Machine Interface) operator panel, was manufactured. In this mixer, liquid humic acid was obtained by mixing water, leonardite and potassium hydroxide (KOH). For chaotic mixing process; chaotic systems with different dynamic properties had been selected from the literature. The differential equations of these chaotic systems were solved according to the Runge Kutta 45 (RK45) numerical solution algorithm in an interface program developed in the Labview program, and the chaotic time series results of each chaotic system were obtained. By transforming those results into frequency datas with the program written on the PLC device, the mixer motor connected to the frequency inverter was provided to rotate in variable speeds according to the selected chaotic systems. By means of obtaining same mixture also with traditional methods (constant speed), the comparison was done in terms of product quality, solute ratio, pH values and total energy consumption. With respect to the derived results; it has been observed that mixing done by using chaotic systems is more efficient than traditional mixing methods in terms of criterion such as product quality, homogeneity, time and energy savings.

Özet

Bu çalışmada; ülkemizde ve dünyada en çok kullanılan bitki besleme ve toprak düzenleyici ürünlerden biri olan humik asitin üretiminde, geleneksel karıştırma metodları yerine kaotik sistemler kullanılarak, ürün kalitesi, homojenlik, zaman ve enerji tasarrufu gibi önemli kriterler açısından karıştırıcıların verimlerini arttırmak hedeflenmiştir. Kaotik sistemlerin bu özelliklerinden yola çıkılarak deneysel çalışmalar için; tüm fonksiyonları HMI (Human Machine Interface) operatör panel tarafından kontrol edilebilen, PLC (Programmable Logic Controller) kontrollü bir karıştırıcı tasarlanarak imalatı gerçekleştirilmiştir. Bu karıştırıcıda, su, leonardit ve potasyum hidroksit (KOH) karıştırılarak, sıvı humik asit elde edilmiştir. Karıştırma işlemi için literatürden farklı dinamik özelliklerde kaotik sistemler seçilmiştir. Bu kaotik sistemlerin diferansiyel denklemleri, Labview programında geliştirilen bir ara yüz programında Runge Kutta 45 (RK45) sayısal çözüm algoritmasına göre çözdürülerek her kaotik sistemin kaotik zaman serisi sonuçları elde edilmiştir. Bu sonuçlar, PLC cihazına yazılan program ile frekans verilerine dönüştürülerek frekans invertörüne bağlı karıştırıcı motorun, seçilen kaotik sistemlere göre değişken hızlarda dönmesi sağlanmıştır. Aynı karışım geleneksel yöntemlerle (sabit hız) de elde edilerek, ürün kalitesi, çözünen madde oranı, pH değerleri ve toplam enerji tüketimi açısından karşılaştırmaları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; kaotik sistemler kullanılarak yapılan karıştırmanın, ürün kalitesi, homojenlik, zaman, enerji tasarrufu gibi kriterler açısından geleneksel karıştırma yöntemlerine göre daha verimli olduğu gözlemlenmiştir.