Αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr ) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα συσχέτισης των τιμών του δείκτη προστασίας κατά ΕΝ 13719 με φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των γεωυφασμάτων τόσο για σειρές γεωυφασμάτων από έναν κατασκευαστή όσο και για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής y= Alnx+B, επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Συσχετίσεις τόσο με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας όσο και με τις μηχανικές ιδιότητες που ποιοτικά κυμαίνονται από πολύ καλές (γεωυφάσματα Geofabrics) έως ανύπαρκτες (γεωυφάσματα Synthetic Ind.). Συσχετίσεις του δείκτη προστασίας με το πάχος ή το ειδικό βάρος των γεωυφασμάτων είναι κατώτερες ποιοτικά της συσχέτισης με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας. / This dissertation is a laboratorial investigation on the application of standard EN 13719. The purpose of this standard is to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles, in order to avoid the failure due to mechanic stress. The tests (in laboratory) were conducted after designing and constructing a suitable device and a system of measurement for deformations according to the standard EN 13719 provisions. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were checked in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more obvious for the smallest stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratorial device was examined and the influence of reduced test duration ( from 100 hr to 25 hr ) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer and for all specimens. During the tests, the total compression of the materials in the laboratorial device under constant stress ( second stage ) was most probably due to all the materials except the geotextile. The geotextile perhaps had expended its compressibility at the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were filled by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index calculated for 100 hr varied from that for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index increased as the physical and mechanical properties increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good ( geotextiles Geofabrics) to nonexistent ( geotextiles Synthetic Ind.). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area.

Αντικείμενο της Διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/ m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα αντικατάστασης της προτεινόμενης από το πρότυπο διαδικασίας με άλλη απλούστερη και ταχύτερη στην εκτέλεσή της. Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη διάταξη, εκτελέστηκαν αντίστοιχες δοκιμές και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αυτά που προκύπτουν από δοκιμές που εκτελούνται εφαρμόζοντας το πρότυπο ΕΝ 13719. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής , επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Η συσχέτιση του δείκτη προστασίας με φυσικές ή/και μηχανικές ιδιότητες μπορεί, ποιοτικά, να είναι από πολύ καλή έως και αδύνατη. Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προέκυψαν από δοκιμές που εκτελέστηκαν με απλοποιημένη διάταξη και διαδικασίες (μηδενικός χρόνος διατήρησης σταθερού φορτίου, μια στρώση σφαιρών, διπλάσια ονομαστική τάση) διαφέρουν από 1% έως 24%, με μέσο όρο 10%, από τις τιμές που υπολογίζονται κατά ΕΝ 13719. Κατά συνέπεια, ενισχύεται η άποψη ότι η πρότυπη δοκιμή μπορεί να προσομοιωθεί πολύ ικανοποιητικά με χρήση απλούστερης εργαστηριακής διάταξης πετυχαίνοντας σημαντική μείωση του απαιτούμενου χρόνου για την εκτέλεσή της. / This dissertation is a laboratory investigation of the application of Standard EN 13719 which has been established in order to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles against failure due to external mechanical loads. For the purposes of this investigation, a suitable device and a system for deformation measurement were designed and conducted according to the provisions of standard EN 13719. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were tested in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 x103 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more pronounced for the smallest applied stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratory device was examined and the influence of reduced test duration (from 100 hr to 25 hr) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer as well as for all samples tested. During the tests, the observed total compression of the materials in the laboratory device under constant stress (second stage) was most probably due to the rest of the materials and not to the geotextile itself. The geotextile is expected to have had expended its compressibility during the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were fitted by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index values calculated for a test duration of 100 hr varied from those measured for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index values increased as the physical and mechanical properties values increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good (Geofabrics geotextiles) to nonexistent (Synthetic Ind. geotextiles). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area. The protection index values obtained from tests conducted with a simplified laboratory divice and simplified procedures (no time allowed for constant load, one layer of spheres, double values for applied stress) differed by 1% to 24%, with an average of 10%, from the protection index values obtained according to EN 13719. Accordingly, there are strong indications that the standard procedures can be adequately simulated using simpler laboratory device and procedures and reducing significantly the required testing time.

Η παρούσα διατριβή αναδεικνύει τα πλεονεκτήματα της διδακτικής στρατηγικής της Μάθησης Βασισμένης σε Προβλήματα (ΜΒΠ), αλλά και των περιορισμών που υπάρχουν στην εφαρμογή της στην εργαστηριακή εκπαίδευση. Τα Εικονικά Περιβάλλοντα Πολλών Χρηστών (Multi-User Virtual Environments - MUVEs) όπως το Second Life (SL) είναι τρισδιάστατα συνεργατικά εικονικά περιβάλλοντα τα οποία θα μπορούσαν να αποτελέσουν συμπληρωματικούς ή και εναλλακτικούς κόσμους για την υλοποίηση εργαστηριακών δραστηριοτήτων ΜΒΠ με χαμηλό κόστος, υψηλή διαθεσιμότητα και ασφάλεια. Ο στόχος της παρούσας διατριβής ήταν ο σχεδιασμός και η εμπειρική αξιολόγηση μιας απλής δραστηριότητας ΜΒΠ τόσο στον εικονικό όσο και στον πραγματικό κόσμο. Η εμπειρική αξιολόγηση περιλάμβανε μια περιγραφική (Ν=30) και μια ημι-πειραματική έρευνα (Ν=150) με φοιτητές Πανεπιστημίου. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των περιβαλλόντων στο μαθησιακό αποτέλεσμα, την ευχρηστία, την ικανοποίηση από τη συνεργασία και την ευχαρίστηση από την εμπειρία. Ωστόσο υπάρχουν ενδείξεις ότι το SL εκλαμβάνεται ως πιο ευχάριστο και άτυπο περιβάλλον μάθησης. Η ικανοποίηση συσχετίζεται θετικά με την αίσθηση παρουσίας. Η δραστηριότητα διαρκεί περισσότερο στο SL λόγω των διαδικασιών χειρισμού και της μειωμένης μη λεκτικής επικοινωνίας, παράγοντες που φαίνεται να «επιβάλλουν» ένα πιο κατακερματισμένο μοτίβο ομιλίας. / This dissertation identifies the advantages of the Problem-Based Learning (PBL) instructional strategy and acknowledges the limitations of classic laboratory education to support it. Multi-User Virtual Environments (MUVEs) like Second Life (SL) are 3D collaborative virtual environments that could act as complementary or alternative worlds for the implementation of PBL activities offering low cost, safe and always available environments. The aim of this dissertation was to design and empirically evaluate a simple PBL activity in both the real and virtual worlds, by carrying out a descriptive study (N=30) and a quasi-experimental study (N=150) with University students. The results showed that the MUVE provided similar learning outcomes, engagement, usability and satisfaction to the real world condition. SL is perceived as more pleasurable and informal learning environment than reality. Satisfaction is positively correlated with presence. The PBL activity tends to last longer in SL that in real world, mainly due to control procedures and reduced nonverbal communication, that also “impose” a more fragmented pattern of verbal communication.

Αντικείμενο της διατριβής είναι η υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση των φαι-νομένων μεταφοράς θερμότητας και μάζας σε πρότυπη εργαστηριακή μονάδα μηχανικής ξήρανσης δια συναγωγής, η οποία σχεδιάσθηκε, κατασκευάσθηκε και εξοπλίσθηκε με μετρητικό εξοπλισμό και ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου, συλλογής και επεξεργασίας των πειραματικών μετρήσεων. Στην εργαστηριακή μονάδα ξήρανσης παρέχεται η δυνατότητα μεταβολής και ελέγχου των βασικών παραμέτρων από τις οποίες επηρεάζεται η θερμική διεργασία της ξήρανσης, όπως η ταχύτητα, η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα ξήρανσης. Η μέτρηση της αποβολής της περιεχομένης υγρασίας στο υπό ξήρανση προϊόν πραγματοποιείται μέσω δυναμοκυψελών υψηλής ακρίβειας, ενώ η χωρική κατανομή της ταχύτητας ροής στην είσοδο του θαλάμου ξήρανσης κατά τη διεξαγωγή κάθε κύκλου πειραμάτων συνεχώς μετρείται με συστοιχία σωλήνων pitot και ενός συστήματος συγκροτούμενου από ηλεκτροβαλβίδες και μορφομετατροπέα πίεσης. Η χωρική κατανομή της θερμοκρασίας και της ταχύτητας στον θάλαμο ξήρανσης είναι δυνατή μέσω αισθητηρίων που προσαρμόζονται σε καρτεσιανό σύστημα μετακίνησης ελεγχόμενου από υπολογιστή το οποίο σχεδιάσθηκε, κατασκευάσθηκε και τοποθετήθηκε στην έξοδο του κατακόρυφου θαλάμου ξήρανσης αποτελώντας πλέον αναπόσπαστο τμήμα της εργαστηριακής μονάδας. Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στον κατακόρυφο θάλαμο ξήρανσης, ενώ παρέχεται η δυνατότητα διεξαγωγής μετρήσεων και στο θάλαμο ξήρανσης οριζόντιας διάταξης. Στα πλαίσια της διατριβής, έγινε συστηματική πειραματική διερεύνηση της ξήρανσης δια συναγωγής σε φέτες κυδωνιών και μελετήθηκε η επίδραση διαφόρων παραμέτρων που επηρεάζουν τη θερμική διεργασία της ξήρανσης σε αυτό το αγροτικό προϊόν, για θερμοκρασίες αέρα 40, 50 και 60οC και ταχύτητες αέρα 1, 2 και 3 m/s. Σκοπός των με-τρήσεων ήταν ο προσδιορισμός: (i) της επίδρασης της θερμοκρασίας και της ταχύτητας του αέρα στις καμπύλες ξήρανσης κυλινδρικών φετών κυδωνιού, (ii) της επίδρασης του πάχους των κυλινδρικών φετών του κυδωνιού στις καμπύλες ξήρανσης, (iii) της επίδρασης του προσανατολισμού των κυλινδρικών φετών κυδωνιού, ως προς τη διεύθυνση της προσπίπτουσας ροής, στις καμπύλες ξήρανσης, (iv) της προσαρμογής των καμπύλων ξήρανσης σε διάφορα απλά μοντέλα ξήρανσης λεπτού στρώματος, v) των ενεργών συντελεστών διάχυσης υγρασίας για την κάθε περίπτωση με την μέθοδο της κλίσης (slope method) και οι οποίοι συσχετίστηκαν με τη θερμοκρασία του αέρα ξήρανσης έτσι ώστε ο συντελεστής διάχυσης της υγρασίας να εκφρασθεί με την εξίσωση μορφής τύπου Arrhenius και vi) των διεπιφανειακών συντελεστών μεταφοράς θερμότητας και μάζας οι οποίοι στη εκφράζονται ως συνάρτηση των αδιάστατων αριθμών Nu, Re και Pr με τη μορφή Nu=aRebPr1/3. Η προσομοίωση του ρευστοθερμικού πεδίου στο θάλαμο ξήρανσης και ο υπολογισμός των διεπιφανειακών συντελεστών μεταφοράς θερμότητας και μάζας γύρω από την επι-φάνειας του προϊόντος πραγματοποιήθηκε με χρήση της εργαλείων της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD). Έγιναν προσομοιώσεις CFD μόνιμης κατάστασης (steady-state), θεωρώντας τυρβώδη ροή ενώ ο θάλαμος ξήρανσης και η κυλινδρική φέτα του κυδωνιού εξιδανικεύθηκε ως μια δισδιάστατη αξονοσυμμετρική διαμόρφωση. Ως μοντέλο τύρβης χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο SST (Shear Stress Transport) k-ω, ενώ για την προσέγγιση του οριακού στρώματος στα τοιχώματα του προϊόντος επιλέχθηκε το μοντέλο LRNM (Low Reynolds Number Model). Από την επίλυση των πεδίων ροής και θερμοκρασίας προσδιορίσθηκαν οι κατανομές των διεπιφανειακών συντελεστών στην προσήνεμη και στην υπήνεμη πλευρά της κυλινδρικής φέτας του κυδωνιού για όλες τις πειραματικές συνθήκες. Από τον υπολογισμό του μέσων σταθμισμένων τιμών του διεπιφανειακού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας συνάγεται μια συσχέτιση των αδιάστατων αριθμών Nu, Re και Pr, στη μορφή Nu=aRebPr1/3, που ως εύρημα εμπλουτίζει την υφιστάμενη βιβλιογραφία. Στο τελικό στάδιο της διατριβής, αναπτύχθηκε και αποτιμήθηκε σε σύγκριση με τις πειραματικές μετρήσεις ένα μονοδιάστατο αριθμητικό μοντέλο μη-μόνιμης μεταφοράς θερμότητας και μάζας για την προσομοίωση των καμπυλών ξήρανσης σε κυλινδρικές φέτες κυδωνιών. Στο μοντέλο, η μεταφορά θερμότητας εντός του προϊόντος γίνεται με αγωγή ενώ η μεταφορά μάζας γίνεται με υγρή διάχυση, με την εξάτμιση του περιεχόμενου νερού στις φέτες του κυδωνιών να λαμβάνει χώρα από την προσήνεμη και την υπήνεμη επιφάνεια. Στο αριθμητικό μοντέλο, λαμβάνεται υπόψη η συρρίκνωση της κυλινδρικής φέτας του κυδωνιού, θεωρώντας ότι ο όγκος της προϊόντος μειώνεται κάθε φορά κατά τον όγκο του νερού που εξατμίζεται τις δύο επιφάνειες της φέτας. Στον αριθμητικό κώδικα, οι θερμοφυσικές ιδιότητες του κυδωνιού και του αέρα προσδιορίζονται από σχέσεις που συναντώνται στη βιβλιογραφία, ο ενεργός συντελεστής διάχυσης της υγρασίας εισάγεται ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας των πειραματικών μετρήσεων, ενώ για τους συντελεστές μεταφοράς χρησιμοποιήθηκαν οι μέσες σταθμισμένες τιμές των διεπιφανειακών συντελεστών μεταφοράς θερμότητας και μάζας, ως αποτέλεσμα των CFD προσομοιώσεων και για περίπτωση μη-συζυγούς προσέγγισης (non-conjugated approach). Στοχεύοντας στην καλύτερη προσαρμογή των πειραματικών μετρήσεων και των υπολογιστικών αποτελεσμάτων, χρησιμοποιήθηκε η ανάλυση μη-γραμμικής παλινδρόμησης, με τους αλγόριθμους SQP (Sequential Quadratic Programming) και εσωτερικού σημείου (internal point), για τον προσδιορισμό των συντελεστών της εξίσωσης διάχυσης της υγρασίας, με μικρή όμως βελτίωση των υπολογιστικών αποτελεσμάτων, σε συνδυασμό με τη σημαντική αύξηση του χρόνου υπολογισμού. Συμπερασματικά, από τη συνολική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων του αριθμητικού κώδικα αποδείχθηκε ότι το προτεινόμενο αριθμητικό μοντέλο που βασίζεται στη διάχυση είναι ικανό να περιγράψει αποτελεσματικά τη σύζευξη της μεταφοράς της θερμότητας και της μάζας όπως και να αποτυπώσει ικανοποιητικά τη χρονική εξέλιξη της περιεχόμενης υγρασίας και θερμοκρασίας εντός του προϊόντος, με την ελάχιστη χρήση πειραματικών μεταβλητών εισόδου ενώ έχει ελάχιστες υπολογιστικές απαιτήσεις. Για αυτούς τους λόγους μπορεί να θεωρηθεί κατάλληλο για την ανάλυση της διαδικασίας της ξήρανσης δια συναγωγής σε οποιοδήποτε οργανικό ή μη-οργανικό προϊόν. / The objective subject of this thesis is the computational and experimental investigation of heat and mass transfer phenomena in a new laboratory mechanical convection drying unit, which was designed, constructed and equipped with measuring equipment and an integrated control system of collection and processing of experimental measurements. In laboratory drying unit there is an option to change and control the main parameters of which affected the thermal drying process, such as speed, temperature and humidity of the drying air. Measurement of the removal of moisture content in the dried product is carried out through high-precision load cells, and the spatial distribution of the flow velocity at the entrance of the drying chamber during of each experiment, is continuously measured by pitot tube array and a system composed of solenoids and a pressure transducer. The spatial distribution of temperature and velocity in the drying chamber is possible by means of sensors fitted to a computer controlled cartesian motion system which is designed, constructed and placed at the outlet of the vertical drying chamber, constituting an integral part of the facility. All measurements were performed on the vertical drying chamber while it is possible to conduct measurements in a horizontal layout of the drying chamber. In this thesis became systematic experimental investigation of convective drying sliced quince and studied the effect of various parameters affecting the thermal drying process in this agricultural product, for air temperatures of 40, 50 and 60°C and air velocities 1, 2 and 3 m/s. The purpose of the measurements was to determine: (i) the effect of temperature and air velocity in drying curves of cylindrical quince slice, (ii) the effect of the thickness of the cylindrical slice of quince in drying curves, (iii) the effect of the orientation of the cylindrical quince slice, in the direction of incident flow, in the drying curves (iv) the adjusting of the drying curves in several simple thin layer drying models v) the effective moisture diffusivity coefficients for each case with the slope method which correlated with the temperature of the drying air so that the diffusion coefficient of moisture be expressed by Arrhenius type equation form and vi ) the interfacial heat and mass transfer coefficients which expressed as a function of dimensionless numbers Nu, Re and Pr in the form Nu = aRebPr1/3. The simulation of the flow and temperature fields in the drying chamber and the calcu-lation of the interfacial heat and mass transfer coefficients around the surface of the product were performed using the tools of Computational Fluid Dynamics (CFD). CFD simulations were steady state, considering turbulent flow while drying chamber and cy-lindrical slice of quince specialized as an axisymmetric two-dimensional configuration. As turbulence model was used the SST k-ω model while on the approximation of the boundary layer near the walls of the product the LRNM was chosen. By solving the flow and temperature fields determined distributions of interfacial heat and mass transfer coefficients in front and rear of the cylindrical slice of quince for all experimental conditions. The calculation of the weighted average prices of the interfacial heat transfer coefficient indicates a correlation between dimensionless numbers Nu, Re and Pr, in the form Nu = aRebPr1/3, which as finding enriches the existing literature. In the final stage of the thesis, developed and evaluated in comparison with the experi-mental measurements, a one-dimensional transient numerical model of heat and mass transfer to simulate drying curves in cylindrical slices of quince. The heat transfer inside the quince is considered to be by conduction while the moisture transfer is considered to be governed solely by liquid diffusion. Evaporation is considered to take place only from the windward and leeward surface of the quince slice. The numerical model takes into account the shrinkage of the cylindrical slice of quince, assuming that the cylindrical volume decreases each time as much as the volume of water that evaporates on both surfaces of the slice. The numerical code used the thermophysical properties of quince and air from the literature, the effective diffusion coefficient of moisture experimentally determined by the method of the slopes, while the transfer coefficients used the weighted average prices of interfacial heat and mass transfer coefficients derived from the simulations with CFD (non-conjugated approach). In order to achieve higher accuracy between experimental data and predictions, a non-linear regression analysis, using an Arrhenius type effective diffusion equation, was also performed. However, preliminary result, obtained using the SQP (Sequential Quadratic Programming) and Interior Point algorithms for the minimization of the Chi-square function (χ2) showed only small improvement of the calculated results with a significant increase of the computational cost. In conclusion, the overall assessment of the results of the numeric code shown that the proposed numerical model based on diffusion is able to effectively describe the coupling of heat transfer and mass, as to capture the time evolution of moisture content and temperature within the product, with minimum use of experimental input variables and minimum computational requirements. For these reasons it may be considered appropriate to analyze the convective drying process in any organic or non-organic product.