تحلیل قانون های اول و دوم ترمودینامیک برای سامانه شیرین سازی آب به روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی براساس سیکل بسته هوا ـ باز آب

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی مکانیک

چکیده

روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی از جمله روش ‌های ارزان تولید آب در مقیاس کوچک می ‌باشد که در سالیان اخیر با توجه به پیش بینی ‌های نگران کننده در رابطه با منابع رو به پایان سوخت‌ های فسیلی، توجه ویژه ‌ای را به خود جلب کرده است. در این مقاله روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی بر اساس سیکل بسته هوا ـ باز آب به وسیله نرم افزار تجاری EES مورد بررسی ترمودینامیکی (قوانین اول و دوم) قرار گرفت. در ادامه تاثیر پارامترهای حاکم بر مسئله مانند ظریب ‌های اثر بخشی محفظه های رطوبت زنی () و رطوبت زدایی ()،دمای آب ورودی به محفظه رطوبت‌زنی () و دمای آب ورودی به محفظه رطوبت زدایی ()، نسبت شدت جریان جرمی () بر نسبت خروجی سامانه () و نرخ تولید آنتروپی بی بعد شده ( ) بررسی شد. از شبیه سازی های ترمودینامیکی این نتیجه به دست آمد که بازده محفظه رطوبت زدایی به شدت بر بازده کل سامانه اثرگذار بوده و اثر آن به مراتب بیشتر از بازده محفظه رطوبت ‌زنی می‌ باشد. افزون بر این، در نسبت شدت جریان‌ های پایین، نسبت خروجی به ازای دماهای پایین تر آب ورودی به محفظه رطوبت زدایی افزایش پیدا می ‌کند. این در حالی است که در نسبت شدت جریان‌ های جرمی بالا بر خلاف نسبت شدت جریان‌ های جرمی پایین، دماهای بالاتر آب ورودی به محفظه رطوبت زدایی منجر به نسبت خروجی بیشتری می شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Mirzaie M.M., "Theoretical and Experimental Investigation of Using Direct and Indirect Heat Exchanger in Solar Humidification-Dehumidification Desalination Unit," M.Sc. Thesis, Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology, (2012).

[2] Al-Hallaj S., Farid M.M., Rahman Tamimi A., Solar Desalination with a Humidification-Dehumidification Cycle: Performance of the Unit, Desalination, 120: 273-280 (1998).

[3] Prakash Narayan G., Mostafa H. Sharqawy, John H, Lienhard V, Zubair S.M., Thermodynamic Analysis of Humidifi Cation Dehumidifi Cation Desalination Cycles, Desalination and Water Treatment, 16: 339-353 (2010).

[4] Mistry K.H., Mitsos A., J.H.L.V, Optimal Operating Conditions and Configurations for Humidificatione-Dehumidification Desalination Cycles, International Journal of Thermal Sciences, 50: 779-789 (2011).

[5] Soufari S.M., Zamen M., Amidpour M., Performance Optimization of the Humidification-Dehumidification Desalination Process Using Mathematical Programming, Desalination, 237: 305-317 (2009).

[6] Hashemifard S.A., Azin R., New Experimental Aspects of the Carrier Gas Process (CGP), Desalination, 164: 125-133 (2004).

[7] Zamen M., Amidpour M., Soufari S.M., Cost Optimization of a Solar Humidification–Dehumidification Desalination Unit Using Mathematical Programming," Desalination, 239: 92-99 (2009).

[8] Ghareghani A.A., Rahimzadeh H., "Experimental Investigation and Design of a Solar Desalination Unit Which Work with Humidification-Dehumidification Process", Presented at the 6th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics (HEFAT), Pretoria, South Africa, (2008).

[9] Shakouri M., Ghadamian H., Bagheri F.M., Feasibility Study of Integrating Multi Effect Desalination and Gas Turbine Systems for Lavan Island Oil Refinery, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 31: 115-124 (2012).

[10] Govindan P.N., "Thermal Design of Humidification Dehumidification Systems for Affordable and Small-Scale Desalination", Ph.D. in Mechanical Engineering, Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, (2012).

[11] Prakash Narayan G., Lienhard V J.H., Zubair S.M., Entropy Generation Minimization of Combined Heat and Mass Transfer Devices, International Journal of Thermal Sciences, vol. 49: 2057-2066 (2010).

[12] Carrington C.G., Sun Z.F., Second Law Analysis of Combined heat and Mass Transfer Phenomena, International Journal of Heat and Mass Transfer, 34: 2767-2773 (1991).

[13] Klein S.A., "Engineering Equation Solver, Academic Professional, Version 8," (2009). 

[14] Narayan G.P., McGovern R.K., Zubair S.M., J.H.L.V, High-Temperature-Steam-Driven, Varied-Pressure, Humidificationde-Humidification System Coupled with Reverse Osmosis for Energy-Efficient Seawater Desalination, Energy, 37: 482-493 (2012).

[15] Narayan G.P., Sharqawy M.H., Summers E.K., Lienhard J.H., Zubair S.M., Antar M.A., The Potential of Solar-Driven Humidification-Dehumidification Desalination for Small-Scale Decentralized Water Production, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14: 1187-1201 (2010).

[16] Prakash Narayan G., St. John M.G., Zubair S.M., Lienhard V J.H., Thermal Design of the Humidification Dehumidification Desalination Ssystem: An Experimental Investigation, International Journal of Heat and Mass Transfer, 58: 740-748 (2013).

[17] Narayan G.P., Chehayeb K.M., McGovern R.K., Thiel G.P., Zubair S.M., Lienhard V J.H., Thermodynamic Balancing of the Humidification Dehumidification Desalination System by Mass Extraction and Injection, International Journal of Heat and Mass Transfer, 57: 756-770 (2013).