Τεχνική Φυσικών Διεργασιών

Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων:  
Αποκτάται η κατανόηση βασικών φυσικών εννοιών. Δίνεται έμφαση στις κοινές έννοιες και αρχές διαφορετικών διεργασιών για τη βαθύτερη κατανόηση αυτών. Για το σχεδιασμό μιας διεργασίας, αποκτάται η γνώση της απαιτούμενης διαδικασίας βάσει πειραματικών δεδομένων και άλλων παραμέτρων (ιδιοτήτων ρευστών, εμεπιρικές σταθερές κλπ). Επίσης αποκτάται η γνώση κρίσιμων σημείων για το σχεδιασμό. Δίνεται και η βασική ορολογία του μαθήματος στην Αγγλική.

• Γνώση των βασικών τύπων αντλιών – διαφορές και ομοιότητες στην αρχή λειτουργίας για διαφορετικού τύπου ρευστά. Χρήση διαγραμμάτων λειτουργίας αντλιών.Eφαρμογή του ισοζυγίου ενέργειας για εύρεση απώλειας μανομετρικού ύψους, βαθμού συμπίεσης σε συμπιεστές, ταχύτητας σε ανεμιστήρες.
• Κατανόηση της έννοιας της βαθμίδας ταχύτητας. Γνώση τύπων αναμεικτήρων (μηχανικοί, πνευματικοί, υδραυλικοί) και των σχεδιαστικών παραμέτρων δοχείων ανάμειξης για διαφορετικές εφαρμογές (γρήγορη-αργή ανάμειξη).
• Γνώση βασικών ιδιοτήτων των κολλοειδών διαλυμάτων και παραδείγματα αυτών σε υγρά και αέρια μέσα. Κατανόηση των μηχανισμών αποσταθεροποίησης και της επίδρασης δοσολογίας του κροκιδωτικού σε αυτήν. Γνώση βασικών κροκιδωτικών και σχεδιαστικών παραμέτρων δεξαμενών κροκίδωσης και συσσωμάτωσης.
• Κατανόηση αρχών που διέπουν το διαχωρισμό στερεών από υγρό ή αέριο ρευστό μέσω της επίδρασης της βαρύτητας ή της φυγόκεντρης δύναμης. Γνώση των 4 τύπων καθίζησης των στερεών σε υγρό, ανάλογα με τη συγκέντρωση στερεών, και βασικών σχεδιαστικών παραμέτρων των δεξαμενών καθίζησης βάσει του επιθυμητού βαθμού απομάκρυνσης των στερεών και της ταχύτητας καθίζησης. Γνώση των διαφόρων τύπων φυγοκεντρικών διαχωριστών.
• Κατανόηση του μηχανισμού του διαχωρισμού στερεών από ρευστά μέσω διήθησης. Γνώση των βασικών χαρακτηριστικών των κλινών διήθησης (πλήθος και είδος υλικών πλήρωσης, στρωματοποίηση, πορώδες, βάθος και φόρτιση), της λειτουργίας και του καθαρισμού αυτών. Κατανόηση του τρόπου υπολογισμού της απώλειας μανομετρικού ύψους και χρήση αυτής της παραμέτρου για το σχεδιασμό των κλινών, καθώς και της ταχύτητας ρευστοποίησης και της επέκτασης της κλίνης κατά τη ρευστοποίηση.
• Κατανόηση του μηχανισμού της προσρόφησης, εκρόφησης και ισορροπίας και της κατασκευής και χρήσης ισόθερμων καμπυλών (Langmuir, Freudlich), αυτών. Γνώση των βασικών τύπων προσροφητικών υλικών και των χαρακτηριστικών τους, της λειτουργίας των κλινών προσρόφησης, του καθαρισμού αυτών και της αναγέννησης του προσροφητικού υλικού (π.χ. ενεργού άνθρακα). Γνώση του σχεδιασμού κλινών προσρόφησης με χρήση της καμπύλης διαρροής (μέθοδοι κινητικής και κλιμάκωσης μεγέθους).
• Κατανόηση βασικών αρχών μεταφοράς μάζας μέσω διεπιφανειών για τη μεταφορά αερίων σε υγρά. Γνώση των χαρακτηριστικών των πύργων απορρόφησης και της λειτουργίας τους, των βασικών τύπων πληρωτικών υλικών Κατανόηση τρόπου υπολογισμού του ύψους της κλίνης για τον επιθυμητό βαθμό απομάκρυνσης ενός αερίου. Εφαρμογή σχέσεων υπολογισμό της παροχής του οξυγόνου (δυσδιάλυτο αέριο) σε απόβλητο στην επιθυμητή συγκέντρωση.

Δεξιότητες

• Ικανότητα χρήσης βασικού εργαστηριακού εξοπλισμού
• Ικανότητα διεξαγωγής πειραμάτων που απαιτούνται για το σχεδιασμό των φυσικών διεργασιών.
• Σύνταξη επιστημονικών αναφορών

Περιεχόμενο Μαθήματος:  
1. Εισαγωγή στο μάθημα- Αντλίες Ι
2. Αντλίες ΙΙ
3. Αντλίες ΙΙΙ
4. Ανάμειξη
5. Κροκίδωση – συσσωμάτωση Ι
6. Κροκίδωση – συσσωμάτωση ΙΙ
7. Καθίζηση Ι
8. Καθίζηση ΙΙ
9. Καθίζηση ΙΙΙ- Φυγοκέντριση
10. Διήθηση
11. Προσρόφηση
12. Απορρόφηση αερίων
13. Μεταφορά οξυγόνου σε υγρά

Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου λαμβάνουν χώρα 3 εργαστηριακές ασκήσεις τις οποίες οι φοιτητές υλοποιούν σε ομάδες και υποχρεούνται να παραδώσουν αναφορά για κάθε άσκηση, ατομικά. Οι ασκήσεις είναι:
1. Προσρόφηση χρωστικής σε ενεργό άνθρακα – Υπολογισμός ισοθέρμων προσρόφησης.
2. Διήθηση νερού σε κλίνη άμμου – Υπολογισμός πτώσης πίεσης σε διάφορα ύψη υπό διαφορετικές παροχές και σύγκριση με πειραματικά αποτελέσματα.
3. Απορρόφηση CO2 σε στήλη απορρόφησης – Υπολογισμός βασικών παραμέτρων για κλιμάκωση μεγέθους.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία: 

• W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott (2008) «Βασικές διεργασίες χημικής μηχανικής» εκδόσεις Τζιόλα.
• Ε. Καστρινάκη (1999) «Μηχανικές φυσικές διεργασίες», εκδόσεις Τζιόλα.
• Α. Ζουμπούλης, Θ. Καραπάντσιος, Κ. Μάτης, Π. Μαύρος (2009), «Στοιχεία Φυσικών Διεργασιών» εκδόσεις Τζιόλα.
• T.D. Reynolds, P.A. Richards (1996) “Unit operations and processes in environmental engineering” , Cengage Learning, USA.