ارزیابی آزمایشگاهی آب شیرین کن خورشیدی پلکانی همراه با نانو مواد تغییر فازدهنده هیبریدی تحت میدان مغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

چکیده

محدودیت دسترسی به منابع آب شیرین کمبود آب را به عنوان یک بحران مطرح کرده است. از این رو آب شیرین کن­های خورشیدی امروزه مورد توجه ویژه­ای قرار گرفته­اند. یک دستگاه آب شیرین کن خورشیدی پلکانی که دارای 28 پله به ارتفاع 30 میلی­متر، عرض 110 میلی متر و طول 840 میلی متر می­باشد، در این تحقیق طراحی، ساخته و استفاده شده­است. به منظور افزایش نرخ تولید روزانه، دستگاه در 4 حالت مختلف 1) ساده، 2) همراه با ماده تغییر فاز دهنده (PCM)، 3) همراه با نانو ماده تغییر فاز دهنده (NPCM) ترکیبی، 4) همراه با NPCM ترکیبی تحت میدان مغناطیسی، آزمایش و بهینه سازی شده است. از ماده تغییر فازدهنده (پارافین) و نانو ماده تغییر فاز دهنده (اکسید گرافن + اکسید آهن) به صورت 50% ترکیبی به عنوان منبع ذخیره انرژی گرمایی به جهت ادامه شیرین سازی آب پس از غروب خورشید، استفاده شده است. پس از انجام آزمایشات، مشخص شد حالت چهارم آزمایش یعنی نانو ماده تغییر فاز دهنده هیبریدی تحت میدان مغناطیسی نسبت به حالت ساده 98 درصد افزایش نرخ تولید داشته است.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • فرساد، س. ،تحلیل ترمودینامیکی و بهینه سازی آب شیرین کن خورشیدی مورد استفاده در مناطق دوردست کویری، چهارمین همایش ملی فناوریهای نوین در مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک ایران، تهران، 1292865، 1400.
  • کیهانیان، ا. و رنجبران، ع.، آب شیرین کن خورشیدی، اولین کنفرانس ملی تحقیقات بنیادین در مهندسی مکانیک، تهران، 863058، 1397.
  • ادیبی طوسی، س. و گشایشی، ح.، بررسی آزمایشگاهی آب شیرین کن خورشیدی پلکانی همراه با کندانسور خارجی و منبع ذخیره انرژی گرمایی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 50، ش. 3، ص. 195-203، 1399.
  • رستمیان ف.، اعتصامی ن. و حقگو م.، کنترل دمای برد الکتریکی با بکارگیری چاه گرمایی حاوی ماده تغییر فاز دهنده استئاریک اسید. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 51، ش. 4، ص. 433-441، 1400.
  • احدی، غ.، امیری، ح. و کورکی، ه.، بررسی تاثیر مواد تغییر فازدهنده (PCM) بر عملکرد یک آب شیرین کن خورشیدی پله ای بهبود یافته، هفتمین کنفرانس سالانه انرژی پاک،کرمان، 1366313، 1400.
  • رستمیان ف.، اعتصامی ن. و حقگو م.، مروری جامع بر استفاده از مواد تغییر فازدهنده در خنک سازی بردهای الکترونیکی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 52، ش. 1، ص. 357-365، 1401.
  • گل محمدی، ا.، میرباقری، ی. و معصومی، ح.، طراحی و شبیه سازی یک سیستم آب شیرین کن مبتنی بر مواد تغییر فازدهنده و لوله های گرمایی و کلکتور خورشیدی، چهارمین کنفرانس بین المللی تحقیقات بین رشته ای در مهندسی برق، کامپیوتر، مکانیک و مکاترونیک در ایران و جهان اسلام، تهران، 1184177، 1399.
  • Shoeibi S., Rahbar N., Abedini A. and Kargarsharif abdad A., A review of techniques for simulataneous enhancement of evaporation and condensation rates in solar stills. Solar Energy, Vol. 225, pp. 666-693, 2021.
  • Xu C., Xu S. and Eticha R.D., Experimental investigation of thermal performance for pulsating flow in a microchannel heat sink filled with PCM. Energy Conversion and Management, Vol. 236, 114071, 2021.
  • Shoeibi S., Mirjalaly A., Sadi M. and Arabkoohsar A., A comprehensive review of nano-enhanced PCM on solar energy application. Journal of Energy Storage, Vol. 50, 104262, 2022.
  • گشایشی ح.، ادیبی طوسی س.، رستمی م. و جعفری ا، تحقیق آزمایشگاهی جهت بهبود بازدهی آب شیرین کن خورشیدی پلکانی با استفاده از پارافین/اکسید گرافن. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 51، ش. 2، ص. 269-273، 1400.
  • غفوریان، م.، نیازمند، ح.، اکبری، ز. و زحمت کش، ب. بررسی عملکرد نانوذرات اکسید آهن (مگنتیت) و نانوصفحات گرافن در تولید بخار خورشیدی. نشریه مکانیک سازه ها و شاره ها, د. 9، ش. 2، ص. 181-196، 1398.
  • خسروجردی س.، میر عبدالله لواسانی آ. و دلفانی ش.، تحلیل تجربی تاثیر صفحات گرافن اکساید/آب دیونیزه بر عملکرد یک گردآورنده جذب مستقیم خورشیدی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 48، ش. 1، ص. 169-177، 1397.
  • گچکاران آ. و جدا ف.، طراحی و بهینه­سازی آب­شیرین کن خورشیدی با ذخیره­سازی انرژی گرمایی به کمک مواد تغییر فاز دهنده. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 49، ش. 1، ص. 235-244، 1398.
  • ShalabyM., El-Bialy E. and El-Sebaii A.A., An experimental investigation of a v-corrugated absorber single-basin solar still using PCM, Desalination, Vol. 398, pp. 247-255, 2016.
  • KabeelE., Mohamed A.T., Abdelgaied M. and Abdel Aziz G., Modified pyramid solar still with v-corrugated absorber plate and PCM as a thermal storage medium, Journal of Cleaner Production, Vol. 161, pp. 881-887, 2018.
  • Yousef M.S., Hassan H., Kodama S. and Sekiguchi H., An experimental study on the performance of single slope solar still integrated with a PCM-based pin-finned heat sink, Energy Procedia, Vol. 156, pp. 100–104, 2019.
  • Elbahjaoui R. and El Qarnia H., Performance evaluation of a solar thermal energy storage system using nanoparticle-enhanced phase change material, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 44, pp.2013–2028, 2019.
  • Shuklaa D.L. and Kalpesh V., Hybrid solar still – Liquid desiccant regenerator and water distillation system, Solar Energy, Vol. 182, pp. 117-133, 2019.
  • Chen W., Zou C., Li X. and Lian H., Application of recoverable carbon nanotube nanofluids in solar desalination system: an experimental investigation. Desalination, Vol. 451, pp. 92–101, 2019.
  • Sharshir S.W., Eltawil M.A., Algazzar A.M., Sathyamurthy R. and Kandeal A.W., Performance enhancement of stepped double slope solar still by using nanoparticles and linen wicks: energy, exergy and economic analysis. Applied Thermal Engineering, Vol. 174, 115278, 2020.
  • Shanmugan S., Essa F.A., Gorjian S., Kabeel A.E., Sathyamurthy R. and Muthu Manokar A., Experimental study on single slope single basin solar still using TiO2 nano layer for natural clean water invention. Journal of Energy Storage, Vol. 30, 101522, 2020.
  • Kabeel A.E., Sathyamurthy R., Manokar A.M., Sharshir S.W., Essa F.A. and Elshiekh A.H., Experimental study on tubular solar still using Graphene Oxide Nano particles in Phase Change Material (NPCM’s) for fresh water production. Journal of Energy Storage, Vol. 28, 101204, 2020.
  • Parsa S.M., Rahbar A., Koleini M., Aberoumand S., Afrand M. and Amidpour M.J.D., A renewable energy-driven thermoelectric-utilized solar still with external condenser loaded by silver/nanofluid for simultaneously. Water Disinfection and Desalination, Vol. 480, 114354, 2020.
  • Manoj Kumar P., Anandkumar R., Sudarvizhi D., K. Mylsamy K. and Nithish M., Experimental and Theoretical Investigations on Thermal Conductivity of the Paraffin Wax using CuO Nanoparticles. Materials Today: Proceedings, Vol. 22, Part 4, pp. 1987-1993, 2020.
  • Abdullah A.S., Essa F.A., Bacha H.B. and Omara Z.M., Improving the trays solar still performance using reflectors and phase change material with nanoparticles. Journal of Energy Storage, 31, 101744, 2020.
  • Dhivagar R., Mohanraj M., Raj P. and Krishna R., Thermodynamic analysis of single slope solar still using graphite plates and block magnets at seasonal climatic conditions, Water Science Technology, Vol. 84, pp. 2635-2651, 2021.
  • Shojaeizadeh E., Veysi F. and Goudarzi K., Heat transfer and thermal efficiency of a lab-fabricated ferrofluid-based single-ended tube solar collector under the effect of magnetic field: An experimental study, Applied Thermal Engineering, Vol. 164, 114510, 2020.
  • Kabeel A.E., Harby K., Abdelgaied M. and Amr Eisa, Performance of the modified tubular solar still integrated with cylindrical parabolic concentrators, Solar Energy, Vol. 204, pp.181-189, 2020.
  • Dsilva Winfred Rufuss D., Suganthi L., Iniyan S. and Davies P.A., Effects of nanoparticle-enhanced phase change material on solar still productivity. Journal of Cleaner Production, Vol. 192, pp. 9-29, 2018.
  • Ajdari H., Ameri A., Performance assessment of an inclined stepped solar still integrated with PCM and CuO/GO nanocomposite as a nanofluid, Journal of Building Engineering, Vol. 49, 104090, 2022.
  • Kumar M., Yadav C., Manchanda H., Thermal performance of a weir-type cascade solar still: an experimental study, International Journal of Advanced Research Innovation, Vol. 4, pp. 339-344, 2016.
  • Jathar L.D., Ganesan S., Assessing the performance of concave type stepped solar still with nanoparticles and condensing cover cooling arrangement: an experimental approach. Groundwater for Sustainable Development, Vol. 12, 100539, 2021.
  • Manoj Kumar P., Chauhan P., Kumar Sharma A., Lal Rinawa M., Rahul A.J., Srinivas M., Tamilarasan A., Performance study on solar still using nano disbanded phase change material (NDPCM), Materials Today Proceedings, Vol. 50, pp. 1894-1897, 2022.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار