Piotr Krawczyk

Badanie procesów cieplno-przepływowych w suszarni słonecznej osadów ściekowych

Abstract:

Praca poświęcona jest badaniu procesów cieplno - przepływowych w suszarni słonecznej osadów ściekowych. Prace objęły własne badania zrealizowane w doświadczalnej suszarni w Skarżysku ­Kamiennej (zbudowanej z udziałem autora niniejszej rozprawy) oraz modelowanie matematyczne i symulację cyfrową procesu suszenia.

Celem tych badań było opracowanie sposobu postępowania umożliwiającego poznanie charakterystyk pracy suszarni słonecmej osadów ściekowych w polskich warunkach atmosferycznych dla różnych okresów prowadzenia procesu oraz zbuduwanie narzędzia numerycznego pozwalającego na modelowanie i udoskonalanie tego typu obiektów poprzez lepsze zrozumienie istoty zachodzących w suszarni procesów fizycznych.

W czasie trwających 2,5 roku badań i pomiarów potwierdzono ścisły związek szybkości suszenia osadów ściekowych z zewnętrznymi warunkami atmosferycznymi. Zależność taka została pokazana zarówno w skali doby, jak również w skali roku.

W czasie badań stwierdzono także, że efektywne wykorzystanie godzin nocnych jest możliwe przy zastosowaniu wspomagania energii promieniowania słonecznego ciepłem ze źródeł zewnętrznych np. poprzez podgrzewanie powietrza wentylacyjnego.

W drugiej części pracy przedstawiono opracowany model opisujący proces słonecznego suszenia osadów. Zaproponowany model, w oparciu o równania bilansowe, pozwala symulować procesy nieustalonego transportu ciepła i masy zarówno w powietrzu wentylacyjnym, jak i w samych osadach ściekowych, a także na granicy tych dwóch ośrodków. W celu uzyskania rozwiązania omawianego modelu posłużono się komercyjnym oprogramowaniem bazującym na metodzie objętości kontrolnych ­programem Fluent 6.2.16. z zaimplementowanym autorskim kodem UDF.

Zastosowanie funkcji UDF pozwoliło na zintegrowanie kinetyki procesu suszenia osadów ściekowych w I i II okresie suszenia oraz uwzględnienie sprzężonego charakteru wymiany ciepła i masy podczas suszenia. W modelu uwzględniono również wpływ przegarniania złoża osadów na procesy cieplno - przepływowe.

Przedstawione w ostatniej części rozprawy rezultaty stanowią przykład wykorzystania modelu do poprawy parametrów pracy suszarni słonecznych.