Δημιουργία πειραματικών - εργαστηριακών ασκήσεων με την χρήση φιλτρομονάδας - σακκόφιλτρων του εργαστηρίου ατμοσφαιρικής ρύπανσης

Λάιος, Άγγελος

Development of experimental - laboratory exercises using the unit of baghouses filters belonging to the air pollution laboratory

Διπλωματική εργασία

Author

Λάιος, Άγγελος

Date

2025-02-20

Advisor

MOUSTRIS, KONSTANTINOS
Tsitsis, Christos

Διπλωματική Εργασία (4.767Mb)

Keywords

Ατμοσφαιρική ρύπανση ; Αιωρούμενα σωματίδια ; Αντιρρυπαντικές τεχνολογίες ; Σακόφιλτρα ; PurpleAir ; Αισθητήρες χαμηλού κόστους ; Air pollution ; Suspended particles ; Pollution control technologies ; Bag filters ; Low-cost sensors

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη της αποδοτικότητας της φιλτρομονάδας του εργαστηρίου ατμοσφαιρικής ρύπανσης για τη μείωση σωματιδιακών ρύπωνPM2.5, με κύριο στόχο την ανάπτυξη μιας πειραματικής άσκησης παρέχοντας στους φοιτητές τη δυνατότητα κατανόησης των τεχνολογιών φιλτραρίσματος. Στο πλαίσιο της εργασίας, εξετάστηκαν τρία διαφορετικά σενάρια λειτουργίας της φιλτρομονάδας. Το Σενάριο Α περιλάμβανε τη χρήση των σταθερών φίλτρων, δηλαδή το φίλτρο λίπους ως πρώτο στάδιο και τα φυσίγγια ενεργού άνθρακα στο πέμπτο στάδιο, με μεταβαλλόμενη παροχή αέρα. Το Σενάριο Β βασίστηκε στη λειτουργία της φιλτρομονάδας με όλα τα στάδια φιλτραρίσματος, συμπεριλαμβανομένων των σακκόφιλτρων, και επίσης με μεταβαλλόμενη παροχή αέρα. Στο Σενάριο C, η φιλτρομονάδα λειτούργησε με σταθερά μέγιστη ταχύτητα αέρα, ενώ κάθε φορά προθέτονταν διαδοχικά στάδια φιλτραρίσματος, ώστε να αξιολογηθεί η συμβολή του κάθε πρόσθετου σταδίου στη συνολική απόδοση. Ως καύσιμη ύλη χρησιμοποιήθηκαν εντομοαπωθητικά σπιράλ, τα οποία επιλέχθηκαν για την ευρεία εμπορική τους διαθεσιμότητα, ενώ παράλληλα παρουσιάζουν ενδιαφέρον λόγω των πιθανών επιπτώσεών τους στην υγεία του κοινού. Για την παρακολούθηση των συγκεντρώσεων των σωματιδίων PM2.5, χρησιμοποιήθηκαν τρία όργανα PurpleAir, τοποθετημένα σε κρίσιμα σημεία της φιλτρομονάδας: στην είσοδο, μετά το διάτρητο προστατευτικό πλέγμα και στην έξοδο, εξασφαλίζοντας αξιόπιστες μετρήσεις καθ' όλη τη διάρκεια των πειραμάτων. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης κατέδειξαν ότι το Σενάριο Β ήταν το πιο αποδοτικό, εξασφαλίζοντας πλήρη κατακράτηση των σωματιδίων PM2.5και μηδενικές συγκεντρώσεις στην έξοδο της φιλτρομονάδας, ανεξαρτήτως της παροχής λειτουργίας. Στο Σενάριο Α παρατηρήθηκε μερική μείωση των συγκεντρώσεων, με τις τελικές τιμές στην έξοδο να παραμένουν υψηλότερες. Στο Σενάριο C, η σταθερή ταχύτητα αέρα επέτρεψε τη συνεισφορά κάθε φίλτρου ξεχωριστά, αναδεικνύοντας τη σημασία των σακκόφιλτρων για τη συνολική αποδοτικότητα της διάταξης.

Abstract

This thesis focuses on the study of the efficiency of the air pollution laboratory’s filtration unit for the reduction of particulate matter PM2.5, with the primary aim of developing an experimental exercise that enables students to understand filtration technologies. Within the scope of the study, three different operational scenarios of the filtration unit were examined. Scenario A involved the use of fixed filters, specifically a grease filter as the first stage and activate carbon cartridges at the fifth stage, with varying air flow. Scenario B was based on the operation of the filtration unit with all filtering stages, including the bag filters, also with varying air flow. In Scenario C, the filtration unit operated at a fixed maximum air speed, with successive filtration stages added to evaluate the contribution of each additional stage to overall performance. As the fuel source, insect-repellent spirals were used, chosen for their wide commercial availability, while also being of interest due to their potential health impacts on the public. To monitor PM2.5 concentrations, three PurpleAir instruments were used, placed at critical points of the filtration unit: at the inlet, after the perforated protective mesh, and at the outlet, ensuring reliable measurements throughout the duration of the experiments. The results of the analysis demonstrated that Scenario B was the most efficient, achieving complete retention of PM2.5 particles and zero concentrations at the outlet of the filtration unit, regardless of the operating air flow. In Scenario A, partial reduction of concentrations was observed, with the final values at the outlet remaining higher. In Scenario C, the fixed air speed allowed the contribution of each filter individually, highlighting the importance of the bag filters for the overall efficiency of the system.