آنالیز تولید آنتروپی موضعی برای یک آب شیرین‌کن خورشیدی شیب‌دار یک طرفه (بررسی عددی)

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 مربی، عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء (ص)، تهران

2 مدرس، دانشکده مکانیک، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء (ص)، تهران

چکیده

در این پژوهش، تولید آنتروپی به‌صورت موضعی درون یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی شیب‌دار یک طرفه به‌وسیله روش دینامیک سیالات محاسباتی جهت بهبود عملکرد این وسیله محاسبه شد. جهت اطمینان از روش عددی، نتایج به‌دست آمده با این روش، با نتایج تجربی به‌دست آمده بر روی یک آب-شیرین‌کن واقعی مقایسه شدند. تأثیرات نسبت ابعاد (نسبت طول آب‌شیرین‌کن به متوسط ارتفاع آن) و تغییر در دماهای شیشه و سطح آب درون آب-شیرین‌کن بر روی انواع تولیدات آنتروپی شامل آنتروپی‌های اصطکاکی، حرارتی و غلظتی بررسی گردیدند. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان می-دهند که انواع مختلف تولیدات آنتروپی شامل اصطکاکی، حرارتی و غلظتی با افزایش دماهای سطوح شیشه و آب و افزایش نسبت ابعاد آب‌شیرین‌کن افزایش می‌یابند. همچنین نتایج نشان داد که نسبت ابعاد یک پارامتر موثر در تعیین عملکرد آب‌شیرین‌کن خورشیدی می‌باشد، زیرا این پارامتر تعیین-کننده فاصله بین سطوح تبخیر (سطح آب) و چگالش (سطح شیشه) است. به‌علاوه این پارامتر تعیین‌کننده زمان انتقال بخار از سطح تبخیر به سطح شیشه می‌باشد. نواحی نزدیک سطوح شیشه و آب درون آب‌شیرین‌کن نسبت به مرکز آن، نواحی مستعدتری برای تولید آنتروپی و بازگشت‌ناپذیری می‌باشند. در نهایت ملاحظه گردید که آنتروپی حرارتی در تمامی موارد نسبت به دو نوع دیگر آنتروپی غالب می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Dwivedi VK, Tiwari GN (2010) Experimental validation of thermal model of a double slope active solar still under natural circulation mode. Desalination 250(1): 49-55.

[2]SampathkumarK, Arjunan TV,  Pitchandi P, Senthilkumar P (2010) Active solar distillation-A detailed review. Renewable Sustainable Energy Rev 14(6): 1503-1526.

[3]  Esfahani JA, Rahbar N, Lavvaf M (2011) Utilization of thermoelectric cooling in a portable active solar still-An experimental study on winter days. Desalination 269(1): 198-205.

[4]  Morad MM, El-Maghawry HA, Wasfy KI (2015) Improving the double slope solar still performance by using flat-plate solar collector and cooling glass cover. Desalination 373: 1-9.

[5] Velmurugan V, Deenadayalan CK, Vinod H, Srithar K (2008) Desalination of effluent using fin type solarstill. Energy 33(11): 1719-1727.

[6] Kabeel AE, Abdelgaied M (2016) Improving the performance of solar still by using PCM as a thermal storage medium under Egyptian conditions. Desalination 383: 22-28.

[7]  Sahota L, Tiwari GN (2016) Effect of Al2O3 nanoparticles on the performance of passive double slope solar still. Solar Energy 130: 260-272.

[8]  Rajaseenivasan T, Srithar K (2016) Performance investigation on solar still with circular and square fins in basin with CO2 mitigation and economic analysis. Desalination 380: 66-74.

[9] کریمی پور آ، تیموری ح، افرند م (1393) شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی توام آزاد و اجباری در یک محفظه شیبدار با درپوش متحرک با استفاده از روش شبکه­ی بولتزمن. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 182- 167 :­(2)4.

[10] علوی ن، ارمغانی ط، ایزد پناه الف (1395) انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در محفظه L شکل بافلدار. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 321-311 :­(3)6.  

[11] Omri A, Orfi J, Nasrallah SB (2005) Natural convection effects in solar stills.Desalination 183(1-3): 173-178.

[12] Rahbar N, Esfahani JA (2012) Estimation of convective heat transfer coefficient in a single-slope solar still: a numerical study. Desalin Water Treat 50(1-3): 387-396.

[13] Rahbar N, Esfahani JA (2013) Productivity estimation of a single-slope solar still: Theoretical and numerical analysis. Energy 49: 289-297.

[14] Jahanshahi Javaran E, Khani AH, Mohammadi SMH (2016) Manufacturing and simulation of a solar humidification-dehumidificaاtion desalination system, Modares Mechanical Engineering 16(12): 248-239. (In Persian)

[15] Banakar A, Motevali A, Montazeri M, Mousavi Seyedi SR (2016) Comparison of dynamic and static neural networks in predicting performance of parabolic solar desalination. Modares Mechanical Engineering 16(12): 291-299. (In Persian)

[16] Amirahmadi S, Rashidi S, Esfahani JA (2016)   Minimization of exergy losses in a trapezoidal duct with turbulator, roughness and beveled corners. Appl Therm Eng 107: 533-543.

[17] زحمتکش الف (1393) تولید آنتروپی نانوسیالات در همرفت طبیعی در محفظه­های متخلخل مستطیل شکل. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 184-171 :(3)4. 

[18] Milani Shirvan K, Mamourian M (2015) Numerical investigation of effect and optimization of square cavity inclination angle and magnetic field on heat transfer and entropy generation. Modares Mechanical Engineering 15(8): 93-104. (In Persian)

[19] Clark JA (1990) The steady state performance of a solar still. Solar Energy 44(1): 43-49.

[20] Magherbi M, Abbassi H, Hidouri N, Brahim, AB (2006) second law analysis in convective heat and mass transfer. Entropy 8(1): 1-17.

[21] Bashi M, Rashidi S, Esfahani JA (2017) Exergy analysis for a plate-fin triangular duct enhanced by a porous material. Appl Therm Eng 110: 1448-1461.

[22] Patankar SV (1980) Numerical heat transfer and fluid flow. Hemisphere, New York.

[23] Rashidi S, Esfahani JA, Rahbar N (2017) Partitioning of solar still for performance recovery: Experimental and numerical investigations with cost analysis. Solar Energy 153: 41-50.

[24] Shawaqfeh AT, Farid MM (1995) New development in the theory of heat and mass transfer in solar stills. Solar Energy 55(6): 527-535.