Υδραυλικά χαρακτηριστικά και κλιμάκωση μεγέθους περιοδικού αναερόβιου αντιδραστήρα με ανακλαστήρες (PABR) - Σεϊντής, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ), 2015)
Ο Περιοδικός Αναερόβιος Αντιδραστήρας με Ανακλαστήρες (PABR) αποτελεί έναν ταχύρρυθμο αναερόβιο σύστημα που παρουσιάζει ευελιξία στη λειτουργία του. Σημαντική λειτουργική παράμετρο αποτελεί η συχνότητα εναλλαγής του διαμερίσματος τροφοδοσίας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μελέτης των υδραυλικών χαρακτηριστικών του PABR και η επίδραση της κλιμάκωσης μεγέθους σε αυτά τα χαρακτηριστικά μέσω πειραμάτων και μαθηματικής προσομοίωσης. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν πειράματα Κατανομής Χρόνου Παραμονής (ΚΧΠ) σε βηματική μεταβολή στην τροφοδοσία (προσθήκη ιχνηθέτη χρωστικής ουσίας Ε124 γνωστής συγκέντρωσης) συναρτήσει της συχνότητας εναλλαγής για δύο αντιδραστήρες διαφορετικού μεγέθους. Χρησιμοποιήθηκαν ένας εργαστηριακός PABR ενεργού όγκου 15 λίτρων και ένας πιλοτικός PABR ενεργού όγκου 80 λίτρων. Πραγματοποιήθηκαν δυο κύκλοι πειραμάτων, όπου στον πρώτο μελετήθηκε η ροή χωρίς εναλλαγή του σημείου τροφοδοσίας και στο δεύτερο επιλέχθηκε περίοδος εναλλαγής Τ= 2 ημέρες. Και στους δυο κύκλους ο υδραυλικός χρόνος παραμονής (HRT) παρέμεινε σταθερός και ίσος με (HRT)= 4 ημέρες. Ακολούθησε η μοντελοποίηση της ροής με την εύρεση του υδραυλικού «νεκρού» χώρου Vd % ο οποίος ήταν ίσος με 8,8 για τον εργαστηριακό και 7,5 για τον πιλοτικό στην περίπτωση της μη εναλλαγής, ενώ στην περίπτωση της εναλλαγής ήταν 66,1 και 20,8 αντίστοιχα. Στη συνέχεια έγινε χρήση του μοντέλου δοχείων σε σειρά μέσω του λογισμικού Aquasim 2.0, όπου προσδιορίστηκε ο ισοδύναμος αριθμός (Ν) αλληλουχίας αντιδραστήρων πλήρους ανάμειξης (CSTR). Στην περίπτωση των πειραμάτων χωρίς εναλλαγή ο αριθμός Ν CSTR σε σειρά για τον εργαστηριακό και πιλοτικό PABR υπολογίστηκε ότι ήταν ΝLAB= 5 και NPILOT=26 αντίστοιχα, ενώ στην περίπτωση της εναλλαγής τροφοδοσίας οι αντίστοιχοι αριθμοί Ν ήταν ΝLAB=1 και NPILOT=2. Αυτό σημαίνει ότι χωρίς εναλλαγή τροφοδοσίας ο πιλοτικός PABR λειτουργεί πρακτικά ως ABR, ενώ ο εργαστηριακός έχει μοτίβο ανάμειξης που βρίσκεται ανάμεσα στο μοντέλο ανάμειξης ενός CSTR και ενός Εμβολικής ροής (PFR). Στην περίπτωση της εναλλαγής οι δυο αντιδραστήρες λειτουργούν πρακτικά όπως ένας CSTR. Για την εξαγωγή περαιτέρω συμπερασμάτων όσον αφορά τα χαρακτηριστικά της ρεολογικής συμπεριφοράς των PABR, προσομοιώθηκε το πείραμα κατανομής χρόνου παραμονής χωρίς εναλλαγή του σημείου εισόδου για τους δύο αντιδραστήρες μέσω του προγράμματος COMSOL Multiphysics® Version 4.4. Τα αποτελέσματα προσεγγίζουν ικανοποιητικά την κατανομή των πειραματικών δεδομένων και στις δύο περιπτώσεις. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση των ανακλαστήρων στη ρεολογική συμπεριφορά των αντιδραστήρων, η οποία φαίνεται να είναι πιο σημαντική όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του αντιδραστήρα.