نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی تأثیر افزایش تعداد پله‌ها و افزودن بافل در آب شیرین‌کن خورشیدی پلکانی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
فروغ درانی
محمد رضا سردشتی بیرجندی
فرهاد شهرکی
گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
چکیده
امروزه استفاده از انواع انرژی­ های تجدید شدنی با توجه به مشکل‌های سوخت­ های فسیلی از جمله آلودگی محیط‌ زیست و هزینه­ های اقتصادی آن، اهمیت زیادی پیدا کرده است. استفاده از انرژی خورشیدی با توجه به فراوانی و در دسترس بودن این انرژی و قابلیت ذخیره و تبدیل آن به صورت­ های دیگر انرژی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش‌، یک آب شیرین­کن پلکانی در حالت دو بعدی با استفاده از نرم‌افزار کامسول (Comsol) شبیه‌سازی شده است. همچنین افزایش تعداد پله ­ها و افزودن تعدادی بافل گرمایی برای افزایش میزان آب شیرین تولیدی مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه‌های به‌دست آمده از شبیه‌سازی با داده‌های تجربی مقایسه شد. میزان خطای میانگین برای آب شیرین تولیدی و دمای آب شور به‌دست آمده از نرم‌افزار با مقدارهای تجربی، به ترتیب 78/11 و 75/1 درصد می ­باشد. نتیجه‌های نشان می ­دهد هر چه تعداد پله‌ها افزایش یابد، میزان آب شیرین تولیدی افزایش خواهد یافت. افزون‌بر این افزودن 3 بافل به ارتفاع 3/0 سانتی‌متر نسبت به حالت موجود دستگاه، میزان آب شیرین تولیدی را 65/9% افزایش می­ یابد.
کلیدواژه‌ها
آب شیرین کن پلکانی
شبیه‌سازی عددی
Comsol
بافل گرمایی
[1] Paykary M., Merabani A., “Water Treatment Fundamental”, 3th Ed., Arkan Danesh Publications, Isfahan, (2009).
[2] Bebran P., Honarbakhsh N., Water Crisis in Iran and the World, Strategy Quarterly, 16(48): 193-212 (2008).
[3] Amidpour M., Zamen, M., Sofari, S.M., New Combination of Solar Chimney for Power Generation and Seawater Desalination, Desalination and Water Treatment, 51: 40-42 (2013).
[4] ضامن م.، رضاخانی ن.، رجبی م.، زینالی دانالو م.ع.ا.، ارزیابی عملکرد سامانه ترکیبی آب گرم‌کن/آب شیرین‌کن خورشیدی خانگی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)34: 91 تا 102 (1394).
[5] Dashtban M. Experimental and Theoretical Investigation of Thermal Efficiency of a Cascade Solar Still, M.Sc. Thesis, The University of Sistan & Baluchestan, (2009).
[6] Sadineni S., Theory and experimental investigation of a weir-type inclined solar still, Energy, 33(1): 71-80 (2008).
[7] Aghaei H., Tabrizi F., Sarhaddi F., Hashmatnezhad F., Comparison between Energy and Exergy Efficiencies in a Weir Type Cascade Solar Still, Desalination, 325: 113-121 (2013).
[8] Muftah A.F., Sopian K., Alghoul M.A., Performance of basin Type Stepped Solar Still Enhanced with Superior Design Concepts, Desalination, 435: 198-209 (2017).
[9] Kabeel A.E., Omara Z.M., Essa F.A., Abdullah A.S., Arunkumar T., Sathyamurthy R., Augmentation of a Solar Still Distillate Yield via Absorber Plate Coated with Black Nanoparticles, Alexandria Engineering Journal, 56(4): 433-438 (2017).
[10] Shadi M., Abujazar S., Fatihah S., Lotfy E.R., Kabeel A.E., Sharil S., Performance Evaluation of Inclined Copper-Stepped Solar Still in a Wet Tropical Climate, Desalination, 425: 94–103 (2018).
[11] Vigneswaran V.S., Kumaresan G., Dinakar B.V., Karthick Kamal K., Velraj R., Augmenting the Productivity of Solar Still using Multiple PCMs as Heat Energy Storage, Journal of Energy Storage, 26: 101-019 (2019).
[12] Keshtkar M., Eslami M., Jafarpur K., Effect of Design Parameters on Performance of Passive basin Solar Stills Considering Instantaneous Ambient Conditions: A Transient CFD Modeling, Solar Energy, 201: 884-907 (2020).
[13] Abdullah A.S., Younes M.M., Omara Z.M., Essa F.A., New Design of Trays Solar Still with Enhanced Evaporation Methods – Comprehensive Study, Solar Energy, 203: 164-174 (2020).
[14] درانی ف.، حسینی س.م.، سردشتی بیرجندی م.ر.، شهرکی ف.، بررسی تأثیر عمق آب شور در آب شیرین‌کن خورشیدی پلکانی با استفاده از نرم‌افزار Comsol، نشریه علوم و مهندسی جداسازی، (2)12: 58 تا 70 (1399).
[15] گشایشی ح.ر.، ادیبی طوسی س.س.، بررسی آزمایشگاهی آب شیرین کن خورشیدی پلکانی همراه با چگالنده خارجی و منبع ذخیره انرژی گرمایی، مجله مهندسی مکانیک، (3)92: 195 تا 203 (1399).
[16] گشایشی ح.ر.، ادیبی طوسی س.س.، رستمی م.، جعفری ا.، بررسی آزمایشگاهی اثر شیب پوشش شیشه‌ای با سطوح تخت و محدب صفحه جاذب در بازدهی آب شیرین‌کن خورشیدی، مجله مهندسی مکانیک، (1)94: 199 تا 207 (1400).
[17] گشایشی ح.ر.، ادیبی طوسی س.س.، رستمی م.، جعفری ا.، پژوهش‌ آزمایشگاهی برای بهبود بازدهی آب شیرین‌کن خورشیدی پلکانی با استفاده از پارافین/اکسید گرافن، مجله مهندسی مکانیک، (2)95: 269 تا 273 (1400).
[18] بن سعید ا.، عزیزی ش.، پیغمبر زاده س.م.، طراحی، ساخت و بررسی عملکرد آب شیرین‌کن خورشیدی پلکانی همراه با سامانه مخزن ذخیره انرژی گرمای نهان با استفاده از نمک گلوبر، مجله مهندسی مکانیک، (4)97: 304 تا 395 (1400).
[19] Das P.K., Ghosh I., Thermal Design of Multistream Plate Fin Heat Exchangers – A State-of-the-Art Review, Heat Transfer Engineering, 33: 284–300 (2012).
[20] Rai V., Pratap A., Kumar H., Khatri R., Modelling and Performance Enhancement of Single Slope Solar Still using CFD, Energy Procedia, 109: 447–455 (2017).
[21] Setoodeh N., Rahimi R., Ameri A., Modeling and Determination of Heat Transfer Coefficient in a basin Solar Still using CFD, Desalination, 268(1–3): 103–110 (2011).
[22] Kazemi M.R., CFD Simulation of Seawater Purification using Direct Contact Membrane Desalination (DCMD) System, Desalination, 443: 323-332 (2018).
[23] Tiwari A.K., Tiwari G.N., Thermal Modeling based on Solar Fraction and Experimental Study of the Annual and Seasonal Performance of a Single Slope Passive Solar Still: The Effect of Water Depths, Desalination, 207: 84–204 (2007).