Numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment

The aim of the present thesis is to study the fluid dynamic and the thermal effects of an Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma reactor which is used in order to decontaminate sewage sludge. It is an engineer’s duty to study technologies that are environmentally friendly, since such technolog...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Πασολάρι, Ρέντιον
Άλλοι συγγραφείς: Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2019
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/12671
id nemertes-10889-12671
record_format dspace
spelling nemertes-10889-126712022-09-05T20:27:35Z Numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment Υπολογιστική προσομοίωση ροής αέρα και θερμικών φαινομένων σε αντιδραστήρες πλάσματος, με σκοπό τον καθαρισμό στερεών λυμάτων Πασολάρι, Ρέντιον Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος Μάργαρης, Διονύσιος Πανίδης, Θρασύβουλος Pasolari, Rention Cold plasma Thermal analysis Fluid dynamic analysis Sewage sludge OpenFOAM Ψυχρό πλάσμα Θερμική ανάλυση Ρευστοδυναμική ανάλυση Στερεά λύματα The aim of the present thesis is to study the fluid dynamic and the thermal effects of an Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma reactor which is used in order to decontaminate sewage sludge. It is an engineer’s duty to study technologies that are environmentally friendly, since such technologies can save not only Earth’s life, but also humans’ life. The decontamination of sewage sludge is such a technology due to the fact that the sludges in our country are unusable, which is a large waste, since we can exploit them in agricultural purposes. This thesis deals with the numerical analysis of the mentioned reactor, and the aims are to study the fluid dynamic characteristics of the flow and the thermal effects. First of all, we present the theory behind plasma and the way that cold plasma contribute to the treatment of contaminated soil and sewage sludge. Afterwards, a description of the DBD plasma reactor follows, i.e the apparatus that is used for the plasma generation and the decontamination of the sewage sludge. A significant part of the thesis, deals with the mesh generation. The geometry of the reactor is relatively complex, so a lot of tests were necessary for an appropriate mesh to be achieved. An appropriate mesh, is a mesh dense enough to converge to the correct solution, but without an excessive computational cost, at the same time. The next large part of the thesis has to do with the fluid dynamic and the thermal analysis of the problem. A new solver, based on OpenFOAM’s standard solvers, had to be developed for the purpose of solving the specific problem. The final section of the present thesis, considers the comparison of the numerical results with the experimental data. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η μελέτη της ρευστοδυναμικής ροής και των θερμικών φαινομένων σε αντιδραστήρα ψυχρού πλάσματος τύπου εκκενώσεως διηλεκτρικού φράγματος. Είναι χρέος κάθε μηχανικού, να ερευνά νέες τεχνολογίες οι οποίες θα προστατεύουν το περιβαλλόν το οποίο καθημερινά υποβαθμίζεται. ́Ετσι, και η συγκεκριμένη τεχνολογία, έχει ως στόχο της, τον καθαρισμό στερεών λυμάτων βιολογικού καθαρισμού, έτσι ώστε αυτά να είναι επαναχρησιμοποιήσιμα. Η ανάλυση που περιγράφεται παρακάτω, γίνεται ώστε να προσδιοριστούν τα ρευστοδυναμικά και θερμικά αποτελέσματα στο εσωτερικό ενός τέτοιου αντιδραστήρα, μιας και οι παράμετροι αυτές είναι ιδιαίτερα σημαντικές. Αρχικά γίνεται μια σύντομη παρουσίαση της θεωρίας που διέπει το πλάσμα, καθώς και των μηχανισμών με τους οποίους το ψυχρό πλάσμα μπορεί να καθαρίσει τα στερεά λύματα. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η κατασκευή του υπολογιστικού πλέγματος, το οποίο είναι βασικό κομμάτι της προσομοίωσης. ́Υστερα, γίνεται αναφορά του μαθηματικού και του υπολογιστικού μοντέλου που χρησιμοποιείται στην παρούσα προσομοίωση. Τέλος, παρουσιάζονται οι παράμετροι και τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, καθώς και η σύγκρισή τους με τα αντίστοιχα πειραματικά. 2019-10-12T17:50:11Z 2019-10-12T17:50:11Z 2019-07-11 Thesis http://hdl.handle.net/10889/12671 en 0 application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Cold plasma
Thermal analysis
Fluid dynamic analysis
Sewage sludge
OpenFOAM
Ψυχρό πλάσμα
Θερμική ανάλυση
Ρευστοδυναμική ανάλυση
Στερεά λύματα
spellingShingle Cold plasma
Thermal analysis
Fluid dynamic analysis
Sewage sludge
OpenFOAM
Ψυχρό πλάσμα
Θερμική ανάλυση
Ρευστοδυναμική ανάλυση
Στερεά λύματα
Πασολάρι, Ρέντιον
Numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment
description The aim of the present thesis is to study the fluid dynamic and the thermal effects of an Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma reactor which is used in order to decontaminate sewage sludge. It is an engineer’s duty to study technologies that are environmentally friendly, since such technologies can save not only Earth’s life, but also humans’ life. The decontamination of sewage sludge is such a technology due to the fact that the sludges in our country are unusable, which is a large waste, since we can exploit them in agricultural purposes. This thesis deals with the numerical analysis of the mentioned reactor, and the aims are to study the fluid dynamic characteristics of the flow and the thermal effects. First of all, we present the theory behind plasma and the way that cold plasma contribute to the treatment of contaminated soil and sewage sludge. Afterwards, a description of the DBD plasma reactor follows, i.e the apparatus that is used for the plasma generation and the decontamination of the sewage sludge. A significant part of the thesis, deals with the mesh generation. The geometry of the reactor is relatively complex, so a lot of tests were necessary for an appropriate mesh to be achieved. An appropriate mesh, is a mesh dense enough to converge to the correct solution, but without an excessive computational cost, at the same time. The next large part of the thesis has to do with the fluid dynamic and the thermal analysis of the problem. A new solver, based on OpenFOAM’s standard solvers, had to be developed for the purpose of solving the specific problem. The final section of the present thesis, considers the comparison of the numerical results with the experimental data.
author2 Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος
author_facet Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος
Πασολάρι, Ρέντιον
format Thesis
author Πασολάρι, Ρέντιον
author_sort Πασολάρι, Ρέντιον
title Numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment
title_short Numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment
title_full Numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment
title_fullStr Numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment
title_full_unstemmed Numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment
title_sort numerical simulation of air flow and thermal effects in plasma reactors, used for sewage sludge treatment
publishDate 2019
url http://hdl.handle.net/10889/12671
work_keys_str_mv AT pasolarirention numericalsimulationofairflowandthermaleffectsinplasmareactorsusedforsewagesludgetreatment
AT pasolarirention ypologistikēprosomoiōsēroēsaerakaithermikōnphainomenōnseantidrastēresplasmatosmeskopotonkatharismostereōnlymatōn
_version_ 1771297274670874624