Modelling of a reverse osmosis water treatment process using renewable energy sources

Μοντελοποίηση διεργασίας επεξεργασίας νερού με αντίστροφη ώσμωση με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (EL)

Modelling of a reverse osmosis water treatment process using renewable energy sources (EN)

Αλεξανδρακης Σωτηριος (EL)

Alexandrakis Sotirios (EN)

Ιψακης Δημητριος (EL)

Αραμπατζης Γεωργιος (EL)

Ιωαννιδης Ευστρατιος (EL)

Ioannidis Efstratios (EN)

Ipsakis Dimitrios (EN)

Arampatzis Georgios (EN)

bachelorThesis

2024

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μαθηματική μοντελοποίηση ενός συστήματος αντίστροφης ώσμωσης με στόχο την αφαλάτωση θαλασσινού νερού και η διερεύνηση της ενσωμάτωσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ), δηλαδή τα αιολικά συστήματα και τα φωτοβολταϊκά, για την κάλυψη των ενεργειακών απαιτήσεων του συστήματος μειώνοντας τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Έτσι, έχοντας καταλήξει στο συμπέρασμα της αναγκαιότητας της μελέτης της αφαλάτωσης θαλασσινού νερού με την αντίστροφη ώσμωση, καθώς και της χρήσης ΑΠΕ, η παρούσα εργασία συνεχίζει με το 2ο κεφάλαιο, στο οποίο αναλύονται οι σημαντικότερες μέθοδοι αφαλάτωσης, οι οποίες κατηγοριοποιούνται στις θερμικές και τις τεχνολογίες μεμβρανών. Η αρχή λειτουργίας και βασικά χαρακτηριστικά της κάθε κατηγορίας αναλύονται. Στη συνέχεια, στα πλαίσια του 3ου κεφαλαίου, μελετάται η αρχή λειτουργίας και οι παράμετροι που επηρεάζουν την απόδοση ενός συστήματος αντίστροφης ώσμωσης. Ακολουθεί η ανάπτυξη του μαθηματικού μοντέλου, περιλαμβάνοντας τις μαθηματικές εξισώσεις και τις σχεδιαστικές παραμέτρους που απαιτούνται. Το 4ο κεφάλαιο αναπτύσσεται το μαθηματικό μοντέλο για την πρόβλεψη της απόδοσης και των ενεργειακών απαιτήσεων της συγκεκριμένης διεργασίας. Παρουσιάζονται όλες οι απαιτούμενες μαθηματικές εξισώσεις για τον υπολογισμό των σημαντικότερων παραμέτρων, όπως, μεταξύ άλλων, ο ρυθμός ροής του νερού και του άλατος, η απόρριψη αλατότητας, η συγκέντρωση άλατος στο διήθημα. Στο 5ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις ενεργειακές απαιτήσεις των συστημάτων αντίστροφης ώσμωσης και παρουσιάζονται τα αιολικά και φωτοβολταϊκά συστήματα ως ανανεώσιμες πηγές ενέργειας του συστήματος. Τέλος, παρουσιάζεται η μεθοδολογία υπολογισμού την καταναλισκόμενης ενέργειας ενός συστήματος αντίστροφης ώσμωσης. Στο 6ο κεφάλαιο επεξηγείται η υπολογιστική υλοποίηση του μαθηματικού μοντέλου στο πρόγραμμα Process Simulation and Modelling (PSM). Τα απαιτούμενα δεδομένα εισόδου είναι η ποσότητα και οι ποιοτικές παράμετροι του θαλασσινού νερού, τεχνικά χαρακτηριστικά της μεμβράνης αντίστροφης ώσμωσης καθώς και παράμετροι λειτουργίας, όπως η ανάκτηση και η πίεση. Ως αποτελέσματα επιστρέφονται παράμετροι που εξηγήθηκαν στο 4ο κεφάλαιο, όπως οι ποιοτικές παράμετροι του διηθήματος και του συμπυκνώματος, η απαιτούμενη ενέργεια και ο ρυθμός ροής όλων των ρευμάτων. Όλα τα αποτελέσματα αναφέρονται στο 7ο κεφάλαιο και τα κυριότερα συμπεράσματα συνοψίζονται στο 8ο κεφάλαιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. (EL)

Αντίστροφη ώσμωση (EL)

Greek

Πολυτεχνείο Κρήτης (EL)

Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης (EL)

Technical University of Crete (EN)

Technical University of Crete::School of Production Engineering and Management (EN)

Technical University of Crete

Institutional Repository Technical University of Crete

School of Electrical and Computer Engineering - Diploma Works

Software Technology and Network Applications Laboratory - Diploma Works