طراحی، ساخت و بررسی آزمایشگاهی عملکرد یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی شیب‌دار بهبودیافته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

در این تحقیق یک دستگاه آب‌شیرین‌کن جدید، به نام آب‌شیرین‌کن شیب‌دار (آبشاری) بهبودیافته، برای شیرین‌سازی آب‌های شور با استفاده از انرژی خورشیدی ارائه‌شده است. این آب‌شیرین‌کن از اضافه کردن یک چگالنده جداگانه ولی یکپارچه به یک آب‌شیرین‌کن شیب‌دار استاندارد به وجود آمده است. فضای چگالنده از طریق دو فاصله هوایی در پایین و بالای صفحه جاذب به قسمت تبخیر آب‌شیرین‌کن مرتبط است. گردش هوا بین دو قسمت به‌صورت طبیعی (جریان آزاد) صورت می‌گیرد. به‌منظور مقایسه و ارزیابی عملکرد آب‌شیرین‌کن جدید، یک آب‌شیرین‌کن استاندارد نیز با همان مشخصات و ابعاد ساخته شد. آب‌شیرین‌کن‌های ساخته‌شده در چند روز از فصل بهار (روزهای 11 و 12 خرداد) و چند روز از فصل پاییز (روزهای 10 و 11 مهرماه) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که آب‌شیرین‌کن بهبودیافته عملکرد بهتری نسبت به آب‌شیرین‌کن استاندارد داشته است به‌طوری‌که آب شیرین تولیدی توسط این آب‌شیرین‌کن بین 76 تا 127 درصد بیشتر از آب شیرین تولیدی توسط آب‌شیرین‌کن استاندارد می‌باشد. بیشینه میزان آب شیرین تولیدی این دستگاه در هرروز برحسب مترمربع مساحت اشغال شده توسط آب‌شیرین‌کن برابر 57/4 لیتر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Qiblawey H. M., Banat F., Solar thermal desalination technologies, Desalination, Vol. 220, No. 1-3, pp. 633-644, 2008
[2]  Shoeibi S., Rahbar N., Abedini Esfahlani A. and Kargarsharifabad H., A comprehensive review of Enviro-Exergo-economic analysis of solar stills, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 149, pp. 111404, 2021/10/01/ 2021
[3]  Kalidasa Murugavel K., Chockalingam K. K. S. K. and Srithar K., Progresses in improving the effectiveness of the single basin passive solar still, Desalination, Vol. 220, No. 1-3, pp. 677-686, 2008
[4]  Sampathkumar K., Arjunan T. V., Pitchandi P. and Senthilkumar P., Active solar distillation-A detailed review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 14, No. 6, pp. 1503-1526, 2010
[5]  Rajaseenivasan T., Murugavel K. K., Elango T. and Hansen R. S., A review of different methods to enhance the productivity of the multi-effect solar still, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 17, pp. 248-259, 2013
[6]  Muthu Manokar A., Kalidasa Murugavel K. and Esakkimuthu G., Different parameters affecting the rate of evaporation and condensation on passive solar still - A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 38, pp. 309-322, 2014
[7]  Kaushal A., Varshney R. and Verma A., A Review on Different Design of Solar Stills, 2017
[8]  Srithar K., Rajaseenivasan T., Recent fresh water augmentation techniques in solar still and HDH desalination–A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 82, pp. 629-644, 2018
[9]  Velmurugan V., Kumaran S. S., Prabhu N. V. and Srithar K., Productivity enhancement of stepped solar still: Performance analysis, Thermal Science, Vol. 12, No. 3, pp. 153-163, 2008
[10]         Kabeel A., Khalil A., Omara Z. and Younes M., Theoretical and experimental parametric study of modified stepped solar still, Desalination, Vol. 289, pp. 12-20, 2012
[11]         Gawande J. S., Bhuyar L. B. and Deshmukh S. J., Effect of depth of water on the performance of stepped type solar still, International Journal of Energy Engineering, Vol. 3, No. 4, p. 137, 2013
[12]         Bouzaid M., Oubrek M., Ansari O., Sabri A. and Taha-Janan M., Mathematical Analysis of a New Design for Cascade Solar Still, 2016
[13]         Abujazar M. S. S., Fatihah S. and Kabeel A. E., Seawater desalination using inclined stepped solar still with copper trays in a wet tropical climate, Desalination, Vol. 423, No. Supplement C, pp. 141-148, 2017/12/01/ 2017
[14]         Kabeel A., Omara Z. and Younes M., Techniques used to improve the performance of the stepped solar still—A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 46, pp. 178-188, 2015
[15] باقری اسفه ح.، رستم زاده ر.، و رستم زاده م.، بررسی سیستم‌های مختلف آب شیرین کن خورشیدی, مجله علمی مهندسی مکانیک، د. 28، ش. 1، 1398.
[16]         Fath H. E. S., Hosny H. M., Thermal performance of a single-sloped basin still with an inherent built-in additional condenser, Desalination, Vol. 142, No. 1, pp. 19-27, 2002/01/20/ 2002
[17]         Belhadj M. M., Bouguettaia H., Marif Y. and Zerrouki M., Numerical study of a double-slope solar still coupled with capillary film condenser in south Algeria, Energy Conversion and Management, Vol. 94, pp. 245-252, 2015/04/01/ 2015
[18]         Fatani A. A., Zaki G. M. and Al-Turki A., Improving the yield of simple basin solar stills as assisted by passively cooled condensers, Renewable Energy, Vol. 4, No. 4, pp. 377-386, 1994/06/01/ 1994
[19]         Kabeel A. E., Omara Z. M., Essa F. A. and Abdullah A. S., Solar still with condenser – A detailed review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 59, pp. 839-857, 2016/06/01/ 2016
[20]         Madhlopa A., Johnstone C., Numerical study of a passive solar still with separate condenser, Renewable Energy, Vol. 34, No. 7, pp. 1668-1677, 2009/07/01/ 2009
[21]         Al-Hamadani A. A. F., Shukla S. K., Performance of Single Slope Solar Still with Solar Protected Condenser, Distributed Generation & Alternative Energy Journal, Vol. 28, No. 2, pp. 6-28, 2013/04/01 2013
[22]         Bhardwaj R., ten Kortenaar M. V. and Mudde R. F., Maximized production of water by increasing area of condensation surface for solar distillation, Applied Energy, Vol. 154, pp. 480-490, 2015/09/15/ 2015
[23]         Fath H. E. S., Elsherbiny S. and Ghazy A., A naturally circulated humidifying/dehumidifying solar still with a built-in passive condenser, Desalination, Vol. 169, No. 2, pp. 129-149, 2004/10/01/ 2004
[24]         Esfahani J. A., Rahbar N. and Lavvaf M., Utilization of thermoelectric cooling in a portable active solar still—an experimental study on winter days, Desalination, Vol. 269, No. 1-3, pp. 198-205, 2011
[25]         Shahraki Shahdabadi R., Mortazavi A., Lotfi P. and Shakib S. E., An experimental study of feedwater flow rate effects on technical and economic performances of a stepped solar still, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 43, No. 8, p. 372, 2021/07/06 2021
[26] گشایشی ح.، ادیبی طوسی س. س.، بررسی آزمایشگاهی آب شیرین کن خورشیدی پلکانی همراه با کندانسور خارجی و منبع ذخیره انرژی گرمای، مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 50، ش 3، ص. 195-203، 1399.
[27] گشایشی ح.،  ادیبی طوسی س. س.، رستمی م، و جعفری ا،  بررسی آزمایشگاهی اثر شیب پوشش شیشه ای با سطوح تخت و محدب صفحه جاذب در بازدهی آب شیرین کن خورشیدی, مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 51، ش. 1، ص 199-207، 1400
[28]         Shoeibi S., Rahbar N., Abedini Esfahlani A. and Kargarsharifabad H., A review of techniques for simultaneous enhancement of evaporation and condensation rates in solar stills, Solar Energy, Vol. 225, pp. 666-693, 2021/09/01/ 2021
[29]         Konings J., Habte A., "Uncertainty evaluation of measurements with pyranometers and pyrheliometers," National Renewable Energy Lab.(NREL), Golden, CO (United States), 2016.
[30]         Duffie J. A., Beckman W. A., Solar engineering of thermal processes, Fourth Edition ed. John Wiley & Sons, 2013.
[31]         Jafari S., Javaran E. J., An optimum slope angle for solar collector systems in kerman using a new model for diffuse solar radiation, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, Vol. 34, No. 9, pp. 799-809, 2012
[32]         Gawande J. S., Bhuyar L. B., Effect of Shape of the Absorber Surface on the Performance of Stepped Type Solar Still, Energy and Power Engineering, vol. Vol.05No.08, p. 9, 2013
[33]         Essa F. A. et al., Augmenting the productivity of stepped distiller by corrugated and curved liners, CuO/paraffin wax, wick, and vapor suctioning, Environmental Science and Pollution Research, Vol. 28, No. 40, pp. 56955-56965, 2021/10/01 2021
[34]         Abujazar M. S. S., Fatihah S., Lotfy E. R., Kabeel A. E. and Sharil S., Performance evaluation of inclined copper-stepped solar still in a wet tropical climate, Desalination, Vol. 425, pp. 94-103, 2018/01/01/ 2018
[35]         Adibi Toosi S. S., Goshayeshi H. R. and Zeinali Heris S., Experimental investigation of stepped solar still with phase change material and external condenser, Journal of Energy Storage, Vol. 40, p. 102681, 2021/08/01/ 2021