Ρευστοθερμική ανάλυση και βελτιστοποίηση πρωτότυπης διαδικασίας θερμικής οξείδωσης για την απόσμηση εγκαταστάσεων βιολογικών καθαρισμών
Authors: Πήττας Νικόλαος 
Published: September 2021

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την ρευστοθερμική ανάλυση μίας πρωτότυπης διαδικασίας απόσμησης βιολογικών καθαρισμών. Προηγήθηκε η μελέτη, κατασκευή και εγκατάσταση της πρώτης πρωτότυπης μονάδος το 2004 σε μονάδα επεξεργασίας λυμάτων στη βιομηχανία ΚΑΛΛΙΜΑΝΙΣ ΑΕ στο ΑΙΓΙΟ με δυναμικότητα επεξεργασίας 2000 Νm3/h για την υλοποίηση του προγράμματος ΠΡΑΧΕ ΦΑΣΗ Α’. Εξ αιτίας των αρίστων αποτελεσμάτων που προέκυψαν, υιοθετήθηκε και εγκαταστάθηκε από μεγάλες παραγωγικές βιομηχανίες και είναι εν λειτουργία νυχθημερόν από το 2004, σε μονάδες διαφόρων δυναμικοτήτων 2000 Νm3/h ΚΑΛΛΙΜΑΝΙΣ Α.Ε. ΑΙΓΙΟ, 22000Νm3/h ΖΩΟΝΟΜΗ ΑΒΕΕ ΛΕΧΑΙΟ ΚΟΡΙΝΘΙΑΣ, 60.000Nm3/h FEEDUS AEBE BIΠΕ Πατρών, 75.000Nm3/h ΕCOFEED ABΕE ΒΙΠΕ Πατρών, με άριστα αποτελέσματα λειτουργίας.Για τον λόγο αυτό η ΓΓΕΤ το 2009 επιβράβευσε την εργασία αυτή και επικύρωσε το πρόγραμμα ΠΡΑΧΕ ΦΑΣΗ Β’ ύψους 1.632.000 Ευρώ για την δημιουργία μονάδας κατασκευής αυτών. Η διδακτορική διατριβή έχει ως σκοπό τήν θεωρητική θεμελίωση της λειτουργίας των ανωτέρω μονάδων από την αρχική σύλληψη της ιδέας για την οποία απενεμήθησαν διπλώματα ευρεσιτεχνίας διεθνή και εγχώρια, μέχρι και την κατασκευή, εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία αυτών των μονάδων.Αφού παρατίθενται όλες οι μέθοδοι εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων και γίνεται η συγκριτική αξιολόγηση αυτών επελέγη ως θεωρητικό μοντέλο για τον προσδιορισμό των θερμικών ροών και τελικά των θερμοκρασιών των καταμετρημένων εντός του θαλάμου καύσεως μιάς εκ των λειτουργούντων μονάδων επεξεργασίας 22.000Nm3/h στο ΛΕΧΑΙΟ ΚΟΡΙΝΘΙΑΣ ΖΩΟΝΟΜΗ ΑΒΕΕ από το 2005, της θερμικής ακτινοβολίας.Καθότι επειδή η θερμοκρασία εντός του θαλάμου καύσεως είναι της τάξεως των 750 0C, η μεταφορά θερμότητος γίνεται σχεδόν καθ’ ολοκληρίαν δια μέσου της θερμικής ακτινοβολίας. Για το λόγο αυτό επελέγη το μοντέλο της θερμικής ακτινοβολίας και συγκεκριμένα αυτό των θερμικών ζωνών. Τα αποτελέσματα είναι ταυτόσημα για οιονδήποτε μέγεθος θερμικού επεξεργαστή. Επελέγη η μέθοδος των θερμικών ζωνών για τον υπολογισμό των θερμοκρασιών. Από τα διαγράμματα των πειραματικών δεδομένων του H.Hottel εξάγονται η εκπομπιμότητα του υδρατμού καθώς και του CO2. Για τη σύγκριση και επαλήθευση αυτής της μεθόδου χρησιμοποιούνται οι εξισώσεις του Leckner.Προσδιορίστηκαν οι απευθείας ανταλλαγές εμβαδών με τα διαγράμματα Ηottel με την πρώτη μέθοδο, και με τους πίνακες του R.J.Τucker για σύγκριση και επαλήθευση ως δεύτερη μέθοδος, και συνεχίστηκε ο προσδιορισμός με τις δύο μεθόδους των συνολικών ανταλλαγών θερμικής ακτινοβολίας για άπειρες φορές αντανάκλασης εντός του θαλάμου καύσεως.Εφαρμόστηκε το μοντέλο της θερμικής ακτινοβολίας και προσδιορίστηκαν οι θερμικές ροές. Καταστρώθηκαν οι γενικές εξισώσεις των θερμικών ισοζυγίων και προσδιορίστηκε η θερμική ακτινοβολία για κάθε επιφάνεια και αέριο όγκο στον οποία είχε διαιρεθεί αρχικά ο θάλαμος καύσης σύμφωνα με τη μέθοδο των θερμικών ζωνών. Κατόπιν αυτού υπολογίστηκαν δια μέσου του νόμου του Stefan-Boltzman οι αντίστοιχες θερμοκρασίες οι οποίες προέκυψε να ταυτίζονται με τα δεδομένα της εν λειτουργία μονάδας και το οποίον αποτελούσε και την επιστημονική πρόκληση αυτής της διατριβής.Κατόπιν αυτού, λόγω της κυματικής φύσης της θερμικής ακτινοβολίας παραθέσαμε τις γενικές εξισώσεις του ηλεκτρομαγνητικού κύματος του Maxwell και κατόπιν επεξεργασίας αυτών καταλήξαμε στη γενική εξίσωση της θερμικής ακτινοβολίας, καθότι η θερμική ακτινοβολία είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Τέλος παρουσιάσαμε μία εξελιγμένη εκδοχή μονάδας εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων, σωματιδίων και οπτικού νέφους στα πυρηνελαιουργεία, η οποία θα τεθεί σε λειτουργία προσεχώς και δεν υπάρχει πουθενά στον κόσμο.