طراحی، ساخت و بررسی عملکرد آب‌شیرین‌کن خورشیدی پلکانی همراه با سیستم مخزن ذخیره انرژی گرمای نهان با استفاده از نمک گلوبر

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی شیمی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی شیمی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران

چکیده

در این مقاله، یک‌ دستگاه آب‌شیرین‌کن خورشیدی پلکانی که قابلیت نصب مخزن گرمایی جهت ذخیره انرژی گرمای نهان (LHTESS) را دارد ساخته شد و از نمک گلوبر به‌عنوان ماده‌ی تغییر فاز دهنده (PCM) در مخزن گرمایی برای ذخیره انرژی گرمایی استفاده ‌شد. استفاده از بند نیز در لبه‌ی هر پلکان موجب هدایت اجباری جریان آب بر روی صفحه‌ی جذب‌کننده و افزایش زمان‌ماند آن درون دستگاه شد. کارکرد گرمایی دستگاه با مخزن (LHTESS) و بدون مخزن ذخیره گرمایی (WLHTESS) در روزهای گوناگون موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در ساعات آفتابی میزان تولید آب شیرین در دستگاه بدون مخزن گرمایی از دستگاه با مخزن گرمایی بیشتر است اما در ساعات پس از غروب آفتاب، میزان آب شیرین دستگاه با مخزن گرمایی به میزان چشمگیری از دستگاه بدون مخزن گرمایی بیشتر است. به علاوه، نتایج نشان داد که با افزایش میزان دبی ورودی آب شور از 50 به ml/min 150 برای دستگاه بدون مخزن ذخیره انرژی، میزان آب شیرین تولیدشده از 423 به ml/m2 day 252 و برای دستگاه با مخزن ذخیره از 396 به ml/m2 day 235 کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Gude G., Renewable Energy Powered Desalination Handbook, 1st ed. Butterworth-Heinemann, 2018.

[2] Galal S., Husseiny A.A., Status of desalination and technology in Middle East, Desalination, Vol. 20, pp. 217-221, 1977.

[3] Chaibi M.T., An overview of solar desalination for domestic and agriculture water needs in remote areas, Desalination, Vol. 127, pp. 119-133, 2000.

[4] Fath H.E.S., Technical assessment of solar thermal energy storage technologies, Renewable Energy, Vol. 14, pp. 35-40, 1998.

[5] Farid M.M., Khudhair A.M., Razack S.A.K., Al-Hallag S., A review on phase change energy storage: Materials and applications, Energy Conversion & Managment, Vol. 45, pp. 1597-1615, 2004.

[6] Sharma A., Tyagi V.V., Chen C.R., Buddhi D., Review on thermal energy storage with phase change materials and applications, Renewable & Sustainable Energy Reviews, Vol. 13, pp. 318-345, 2009.

[7] Radhwan A.M., Transient performance of stepped solar still with built-in latent heat thermal energy storage, Desalination, Vol. 171, pp. 61-76, 2004.

[8] Rahim N.H.A., Utilization of new technique to improve the efficiency of horizontal solar desalination still, Desalination, Vol. 138, pp. 121-128, 2001.

[9] Fath H.S., Solar distillation: A promising alternative for water provision with free energy, simple technology and clean environmental, Desalination, Vol. 116, pp. 45-46, 1998.

[10] Hikmaet S.A., Egelioglu F., Atikol U., An experimental study on an inclined solar water distillation system, Desalination, Vol. 180, pp. 285-289, 2005.

[11] Tiwari G.N., Fundamentals, Designs, Modelling and Application, Solar Energy CRC Press, pp. 279-309, 2002.

[12] Soliman S.H., Effect of wind on solar distillation, Solar Energy, Vol. 13, pp. 403-415, 1972.

[13] Tiwari G.N., Thomas J.M., Khan E., Optimization of glass cover inclination for maximum yield in a solar still, Heat Recovery Systems, Vol. 14, pp. 447-455, 1994.

[14] Bahadori M.N., Edlin F.E., Improvement of solar stills by the surface treatment of the glass, Solar Energy, Vol. 14, pp. 339-352, 1973.

[15] Tiwari G.N., Garg H.P., Studies on various designs of solar distillation system, Solar & Wind Technology, Vol. 1, pp. 161-165, 1985.

[16] Jubran B.A., Ahmed M.I., Ismail A.F., Abakar Y.A., Numerical modelling of a multi-stage solar still, Energy Conversion & Management, Vol. 41, pp. 1107-1121, 2000.

[17] دلفائی، ش.، پاسدار شهری، ه.، کرمی، م.، آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی، انتشارات مرکز تحقیقات مسکن و شهرسازی، 1390
[18] Zhang Y., Sivakumar M., Yang S., Enever K., Ramezanianpour M., Application of solar energy in water treatment processes: A review, Desalination, Vol. 428, pp. 116-145, 2018.
[19] Sarhaddi F., Farshchi Tabrizi F., Aghaei Zoori H., Seyed Mousavi S.A.H., Comparative study of two weir type cascade solar stills with and without PCM storage using energy and exergy analysis, Energy Conversion and Management, Vol. 133, pp. 97-109, 2017.
[20] Dashtban M., Farshchi Tabrizi F., Thermal analysis of a weir-type cascade solar still integrated with PCM storage, Desalination, Vol. 279, pp. 415–422, 2011.
[21] Bouzaid, M., Ansari O., Taha-Janan M., Mouhsin N., Oubrek M., Numerical Analysis of Thermal Performances for a Novel Cascade Solar Desalination Still Design, Energy Procedia, Vol. 157, pp. 1071-1082, 2019.

[22] Karthick A., Murugavel K., Ramanan P., Performance enhancement of a building-integrated photovoltaic module using phase change material, Energy, Vol. 142, pp. 803-812, 2018.

[23] El-Sebaii A.A., Al-Ghamdi A.A., Al-Hazmi F.S., Faidah A.S., Thermal performance of a single basin solar still with PCM as a storage medium, Applied Energy, Vol. 86, pp. 1187-1195, 2009.

[24] Haji-Sheikh A., Eftekhar J., Lou D.Y.S., Some thermophysical properties of paraffin wax as a thermal storage medium", 3rd Joint Thermophysics, Fluids, Plasma and Heat Transfer Conference, pp. 846-851, 1982.

[25] Souza T.R., Salvagnini W.M., Camacho J.L.P., Taqueda M.E.S., Performance of a solar energy powered falling film evaporator with film promoter, Energy Conversion & Management, Vol. 49, pp. 3550-3559, 2008.

[26] Singh H.N., Tiwari G.N., Monthly performance of passive and active solar stills for different Indian climatic conditions, Desalination, Vol. 168, pp. 145-150, 2004.

[27] Tiwari G.N., Solar energy, Fundamentals, Designs, Modeling and Applications, CRC Press, New York, 2002.
[28] Velmurugan V., Kumar K.J.N., Haq T.N., Srithar K., Performance analysis in stepped solar still for effluent desalination, Energy, Vol. 34, pp. 1–8, 2009.
[29] El-Sebaii A.A., Al-Ghamdi A.A., Al-Hazmi F.S., Faidah A.S., Thermal performance of a single basin solar still with PCM as a storage medium, Applied Energy, Vol.86, pp. 1187–1195, 2009.
[30] Morcos V.H., Optimum tilt angle and orientation for solar collectors in Assiut, Egypt, Renewable Energy, Vol. 4, pp. 291–298, 1994.