Modelowanie i symulacja reaktorów fotokatalitycznych wzbudzanych światłem słonecznym
Variant of the title
Modeling and simulation of photocatalytic reactors irradiated by the solar light
Author
Szyman, Jakub
Promoter
dr hab. Robert Grzywacz
Release date
2019
Date of defense
01.07.2020
Publisher
[s.n.]
Language
Polish
Keywords
reaktory, fotokataliza, modelowanie
reactors, photocatalysis, modeling
Abstract
Celem rozprawy jest zbadanie własności reaktora fotokatalitycznego, pracującego w stanie stacjonarnym. Jako przykład technologiczny rozpatrzono proces degradacji zanieczyszczenia wodnego za pomocą płytowego cienkowarstewkowego reaktora fotokatalitycznego.
W rozprawie sformułowano modele matematyczne reaktora, oparte o równania bilansowe. Modele w postaci równania parabolicznego zdyskretyzowano za pomocą metody spektralnej, opartej o wielomiany Czebyszewa. Otrzymany w ten sposób układ równań algebraicznych rozwiązano, a następnie kontynuowano rozwiązania względem wybranych parametrów: średniego czasu przebywania cieczy w aparacie, stopnia recyrkulacji, kąta pochylenia płyty.
Przeprowadzone w ten sposób symulacje pozwoliły na opisanie własności reaktora: ocenę wpływu limitującego ruchu masy na wydajność aparatu i znalezienie punktu maksymalnej produktywności.
Analiza gałęzi stanów stacjonarnych ujawniła możliwość występowania obszarów wielokrotnych stanów stacjonarnych w przypadku degradacji fotokatalitycznej związków barwnych.
Otrzymane modele umożliwiły przeprowadzenie symulacji pracy reaktora fotokatalitycznego wzbudzanego światłem słonecznym. Opisane wcześniej własności reaktora zostały wykorzystane do analizy wpływu warunków procesowych na wydajność reaktora. Przedstawiono, które z parametrów istotnie wpływają na wydajność aparatu pracującego w świetle słonecznym.
The aim of this dissertation is a research about properties of a photocatalytic reactor operating under the steady state. The degradation of an aqueous impurity by the thin film flat plate photocatalytic reactor (TFFPPR) has been studied as a technological example.
First of all, mathematical models of the reactor has been formulated. As a result the parabolic equation has been found. The model equation has been discretized by the spectral method based on
Chebyshev’s polynomials. Obtained system of algebraic equations has been solved and then continued in a range of chosen parameters, such as: the mean residual time of the liquid in the reactor volume, the degree of the liquid stream recirculation, the inclination angle of the reactor plate etc.
Results of numerical simulations allowed to described several properties of the reactor: for example the evaluation of the mass transfer limitation for the reactor efficiency and the point of maximal productivity of the reactor. The analysis of branches of steady states found out the region of multiple steady states in the case of a photocatalytic degradation of a colored compound.
Founded methods let to perform the simulation of the photodegradation carried out under the solar light. Presented earlier parameters can be used to find the optimal conditions of the reactor work.
PKT classification
253900 Inżynieria chemiczna
Department
Faculty of Chemical Engineering and Technology
Status of the diploma thesis
po obronie
License
Licencja PK. Brak możliwości edycji i druku.
Access rights
Zasób dostępny dla zalogowanych użytkowników lub z komputerów w domenie PK
