مدلسازی ترمودینامیکی، اگزرژو اکنومیکی و اگزرژو محیط زیستی آب‌شیرین‌کن MED

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم، قم، ایران

2 کارشناس، پژوهشکده محیط زیست، دانشگاه قم، قم، ایران

3 مربی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

یکی از روش‌های تولید آب شیرین به‌کارگیری آب‌شیرین‌کن‌های گرمایی چندمرحله‌ای تبخیری (MED) برای شیرین سازی آب دریاست که به روش تبخیری-تقطیری عمل می‌کنند. تولید آب با هزینه قابل‌قبول، در کشورهای حوزه خلیج‌فارس مانند ایران که دارای مناطق خشک و کم آب هستند، از اهمیت بالایی برخوردار است و از طرفی اثرات زیست‌محیطی که با تولید آب برجا می‌ماند باید در حد قابل قبولی باشد. هدف اصلی این مقاله استفاده از دقیق‌ترین مدلسازی ترمودینامیکی به منظور ارزیابی اگزرژتیک، اگزرژواکونومیک و بررسی اثرات زیست‌محیطی بر پایه تحلیل اگزرژی می‌باشد. در این تحقیق از یک مدل بهبودیافته دقیق برای شبیه‌سازی آب‌شیرین‌کن MED استفاده شده است. سپس مدلسازی و تحلیل اگزرژتیک  و اگزرژواکنومیک بر مبنای نتایج شبیه سازی دقیق انجام‌شده است. در ادامه متغیرهای اقتصادی و اگزرژواکنومیکی مربوطه محاسبه گردیده است. در ادامه هزینه نهایی تولید آب و میزان اثرات زیست‌محیطی محصول مورد ارزیابی قرارگرفته است. در نهایت متغیرهای اگزرژتیکی، اگزرژواکنومیکی و اگزرژومحیط­زیستی در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرارگرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Mistry K. H., Antar M. A., and Lienhard J. H., An Improved Model for Multiple Effect Distillation. Desalination and Water Treatment, Vol. 51, No.4, pp. 807-821, 2013.
[2]     Darwish M. A., Al-Juwayhel, F., and Abdulraheim, H. K., Multi-Effect Boiling Systems from an Energy Viewpoint. Desalination, Vol. 194, No.1, pp. 22-39, 2006.
[3]   El-Sayed Y. M., and Silver R. S., Chapter 2 - Fundamentals of Distillation, Editor(s): Spiegler K.S., and Laird A.D.K., Principles of Desalination, Academic Press, 1980,
[4]   El-Dessouky, H., Alatiqi I., Bingulac S.  and Ettouney H., Steady-State Analysis of the Multiple Effect Evaporation Desalination Process. Chemical Engineering & Technology, Vol. 21, No.5, pp. 437-451, 1998.
[5]     El-Dessouky H.T., and Ettouney H.M., Chapter 4 - Multiple Effect Evaporation, Editor(s): El-Dessouky H. T., and Ettouney H. M., Fundamentals of Salt Water Desalination, Elsevier Science B.V.: Amsterdam, 2002.
[6]      Casimiro S., Cardoso J., Alarcón-Padilla D. C., Turchi C., Ioakimidis C., and Mendes J. F., Modeling Multi Effect Distillation Powered by CSP in TRNSYS. Energy Procedia Vol. 49, pp. 2241-2250, 2014.
[7]     Casimiro S., Cardoso J., Ioakimidis C., Mendes J., Mineo C.  and Cipollina A.  MED Parallel System Powered by Concentrating Solar Power (CSP) Model and Case Study: Trapani, Sicily. Study: Trapani, Sicily. Desalination and Water Treatment, Vol. 55, No.12, pp.3253-3266, 2014.
[8]     Azimibavil S, and Jafarian A., Dynamic Simulation of a Multi-Effect Distillation (MED) Process. Desalination, Vol. 392, pp.91-101, 2016.
[9]      صدری, س., م. عامری و حقیقی خوشخو ر.، بهینه سازی عملکرد واحد آب شیرین کن جزیره قشم با استفاده از گرمای اتلافی به کمک بویلر بازیاب. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 46، ش. 3، ص 139-145، 1395.
[10]  Maha B., Ali S., and Ammar, B. B., Modeling and Simulation of Multi-Effect Desalination Plant (SIDEM unit). In International Conference on Green Energy Conversion Systems (GECS). Hammamet, Tunisia, 2017.
[11]   Klein, S. A., Development and Integration of an Equation-Solving Program for Engineering Thermodynamics Courses. Computer Applications in Engineering Education, Vol. 1, No.3, pp. 265-275, 1993.
[12]  Klein, S. A., and Nellis G., Mastering EES, F-Chart Software, 2013.
[13]  Khoshgoftar Manesh M. H, Ghalami H., Amidpour M., Hamedi M. H., Optimal Coupling of Site Utility Steam Network with MED-RO Desalination Through Total Site Analysis and Exergoeconomic Optimization. Desalination. Vol. 314, pp. 42-52, 2013.
[14]  Sayyadi H., and Saffari, A., Thermoeconomic Optimization of Multi Effect Distillation Desalination Systems. Applied Energy, Vol. 87, No.4, pp. 1122-1133, 2010.
[15]   کربلایی ع.، قلی نژاد م.، پورعلی ا.، عمیدپور م.، بهینه‌سازی دو هدفه بازیافت  حرارت و تولید آب شیرین از سیستم آب خنک کن  یکبار گذر. مجله مهندسی مکانیک شریف. 32، ش. 1، ص 137-147، 1395.
[16]  Bejan A., Tsatsaronis G., Moran M. J., Thermal Design and Optimization. Wiley, New York, 1996.
[17]  Sharaf M. A., Nafey A. S., and García-Rodríguez L., Exergy and Thermo-Economic Analyses of a Combined Solar Organic Cycle with Multi Effect Distillation (MED) Desalination Process. Desalination, Vol. 272, No.1, pp. 135-147, 2011.
[18]  Wang Y., and Lior N., Thermoeconomic Analysis of a Low-Temperature Multi-Effect Thermal Desalination System Coupled with an Absorption Heat Pump. Energy, Vol. 36, No. 6, pp. 3878-3887, 2011.
[19]   Colpan C., Exergy Analysis of Combined Cycle Cogeneration Systems. MSc. Thesis, Natural and Applied Sciences of Middle East Technical University, 2005.
[20]              Tsatsaronis G., Morosuk T., A General Exergy-Based Method for Combining a Cost Analysis with an Environmental Impact Analysis: Part II - Application to a Cogeneration System. ASME 2008 International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE2008), Boston, Massachusetts, USA, 2008.
[21]   Janalizadeh H., Khoshgoftar Manesh M. H., and Amidpour M., Exergoeconomic and exergoenvironmental evaluation of Integration of desalinations with a total site utility system. Clean Technologies and Environmental Policy, Vol. 17, No.1, pp. 103-117, 2015.