مطالعه تجربی تأثیر استفاده از پارچه‌های جاذب بر عملکرد آب‎‌شیرین‌کن خورشیدی پلکانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة فنی و مهندسی دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

3 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

افزایش جمعیت و کمبود آب شیرین، انسان را به اندیشیدن دربارة منابع جدید انرژی، خصوصاً منابع انرژی تجدیدپذیر سوق داده است. در این پژوهش از دستگاه آب‌شیرین‌کن پلکانی برای تولید آب آشامیدنی استفاده شده است. برای بهبود عملکرد دستگاه از پارچه‌های جاذب برای افزایش سطح انتقال گرما بین آب‌شور و محیط و در نتیجه افزایش تبخیر و تولید آب شیرین استفاده شده است. پنج متغیر دبی ورودی آب‌شور، جنس، تعداد لایة، رنگ و زاویة قرارگیری پارچه به‌صورت هم‌زمان مورد آزمایش قرار گرفته است. آزمایش‌ها در سه دبی 50، 100 و 150 میلی‌لیتر بر دقیقه و در زاویه‌های 30، 60 و 90 درجه با استفاده از پارچه‌هایی از سه جنس متفاوت در سه‌لایه مختلف انجام شده‌اند. همچنین سه رنگ سفید، قهوه‌ای و مشکی برای پارچه‌ها در نظر گرفته شده است. طراحی آزمایش در این تحقیق به روش سطح پاسخ انجام شده و 27 آزمایش را مورد بررسی قرار داده است. نتایج تأثیر رنگ مشکی، جنس شماره یک با بیشترین میزان جذب آب، تعداد لایه‌های بیشتر، زاویه پارچه بزرگ‌تر و کاهش دبی در افزایش آب شیرین تولیدی را نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Aggarwal S. and Tiwari G.N., Convective mass transfer in a double-condensing chamber and a conventional solar still. Desalination, Vol. 115, Issue 2, pp. 181-188, 1998.
[2] Tiwari G.N., Thomas J.M. and Khan E., Optimisation of glass cover inclination for maximum yield in a solar still. Heat Recovery Systems and CHP, Vol. 14, Issue 4, pp. 447-455, 1994.
[3] Hamdan M.A., Musa A.M. and Jubran B.A., Performance of solar still under Jordanian climate. Energy conversion and management, Vol. 40, Issue 5, pp. 495-503, 1999.
[4] Al-Hinai H., Al-Nassri M.S. and Jubran B.A., Parametric investigation of a double-effect solar still in comparison with a single-effect solar still. Desalination, Vol. 150, Issue 1, pp. 75-83, 2002.
[5] Moustafa S.M., Brusewitz G.H. and Farmer D.M., Direct use of solar energy for water desalination. Solar Energy, Vol. 22, Issue 2, pp. 141-148, 1979.
[6] Rajvanshi A.K., Effect of various dyes on solar distillation. Solar energy, Vol. 27, Issue 1, pp. 51-65, 1981.
[7] Lawrence S.A., Gupta S.P. and Tiwari G.N., Experimental validation of thermal analysis of solar still with dye. International journal of solar energy, Vol. 6, Issue. 5, pp. 291-305, 1988.
[8] Tiwari A.K. and Tiwari G.N., Effect of water depths on heat and mass transfer in a passive solar still: in summer climatic condition. Desalination, Vol. 195, Issue 1-3, pp. 78-94, 2006.
[9] Morad M.M., El-Maghawry H.A. and Wasfy K.I., Improving the double slope solar still performance by using flat-plate solar collector and cooling glass cover. Desalination. Vol. 373, pp. 1-9, 2015
[10] Kabeel A.E., Khalil A., Omara Z.M. and Younes M.M., Theoretical and experimental parametric study of modified stepped solar still. Desalination, Vol. 289, pp. 12-20, 2012.
[11] Farrshchi Tabrizi F., Dashtban M., Moghaddam H. and Razzaghi K., Effect of water flow rate on internal heat and mass transfer and daily productivity of a weir-type cascade solar still. Desalination, Vol. 260, Issue 1-3, pp. 239-247, 2010.
[12] Nematollahi F., Rahimi A. and Gheinani T.T., Experimental and theoretical energy and exergy analysis for a solar desalination system. Desalination, Vol. 317, pp. 23-31, 2013.
[13] Rashidi S., Rahbar N., Valipour M.S. and Esfahani J.A., Enhancement of solar still by reticular porous media: experimental investigation with exergy and economic analysis. Applied Thermal Engineering, Vol. 130, pp. 1341-1348, 2018.
[14] Vafaie M., Barzgarnezhad M., Arbabi A., Shakib E. and Ghafurian M.M., Experimental study and economic evaluation of a cascade solar water desalination unit in various conditions. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, Vol. 52, Issue 6, pp. 1513-1530, 2018.
[15] El-Samadony Y.A.F., El-Maghlany W.M. and Kabeel A.E., Influence of glass cover inclination angle on radiation heat transfer rate within stepped solar still. Desalination, Vol. 384, pp. 68-77, 2016.
]16[ گشایشی ح.، ادیبی طوسی س.، رستمی م. و جعفری ا.، بررسی آزمایشگاهی اثر شیب پوشش شیشه‌ای با سطوح تخت و محدب صفحه جاذب در بازدهی آب‌شیرین‌کن خورشیدی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 51، ش. 1، ص 199-207، 1400.
]17[ گچکاران آ. و جدا ف.، طراحی و بهینه‌سازی یکپارچه آب‌شیرین‌کن خورشیدی با ذخیره‌سازی انرژی گرمایی به کمک مواد تغییرفازدهنده. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 49، ش. 1، ص 235-244، 1398.
]18[ گشایشی ح.، ادیبی طوسی س.، رستمی م. و جعفری ا.، تحقیق آزمایشگاهی جهت بهبود بازدهی آب‌شیرین‌کن خورشیدی پلکانی با استفاده از پارافین/ اکسید گرافن. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 51، ش. 2، ص 269-273، 1400.
]19[ گشایشی ح. و ادیبی طوسی س.، بررسی آزمایشگاهی آب‌شیرین‌کن خورشیدی پلکانی همراه با چگالنده خارجی و منبع ذخیره انرژی گرمایی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 50، ش. 3، ص 195-203، 1399.
[20] Attia M.E.H., Kabeel A.E., Abdelgaied M., Essa F.A. and Omara, Z.M., Enhancement of hemispherical solar still productivity using iron, zinc and copper trays. Solar Energy, Vol. 216, pp. 295-302, 2021.
‏[21] Essa F.A., Abdullah A.S., Omara Z.M., Kabeel A.E. and Gamiel, Y., Experimental study on the performance of trays solar still with cracks and reflectors. Applied Thermal Engineering, Vol. 188, p. 116652, 2021.
]22[ خانمحمدی ش. و خانجانی س.، مطالعه تجربی اثر تولید بخار سرد فراصوتی بر بهبود عملکرد آب شیرین کن استخری خورشیدی با استفاده از فناوری برداشت از مه. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 52، ش. 1، ص 257-266، 1401.
[23] Qiblawey H.M and Banat F., Solar thermal desalination technologies, Desalination, Vol. 220, Issue 1-3, pp. 633-644, 2008.