یک مدل‌ جدید برای جریان دو فازی درون یک آب شیرین کن خورشیدی اصلاح شده با یک لایه متخلخل

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

3 کارشناس ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

چکیده

در این تحقیق، مدل حجم سیال برای شبیه‌سازی جریان دو فازی بخار- مایع درون یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی شیب‌دار یک‌طرفه به کار گرفته شد. این مدل توانایی ردیابی فصل مشترک بین فازهای مایع و بخار را هنگام تغییر فاز دارا می‌باشد. به‌منظور ارزیابی دقت مدل ارائه شده، نتایج حل عددی بدست آمده توسط این مدل با نتایج تجربی و نتایج عددی مدل دیگر شبیه‌سازی آب‌شیرین‌کن خورشیدی (مدل هوای مرطوب) مقایسه شده‌اند. نتایج نشان داد که مدل حجم سیال ارائه شده، نتایج دقیق‌تر و نزدیک‌تر به نتایج تجربی را نسبت به مدل پیشین شبیه‌سازی آب‌شیرین‌کن خورشیدی (هوای مرطوب) ارائه می‌کند. پس از شبیه‌سازی، پتانسیل استفاده از اسفنج به‌عنوان یک ماده متخلخل ارزان برای افزایش تولید آب‌ مقطر درون آب‌شیرین‌کن خورشیدی بررسی شد. اسفنج سطح مؤثر بیشتری برای تبخیر و جذب تشعشع درون آب شیرین‌کن فراهم می‌کند. همچنین این ماده دارای خاصیت فتیله‌ای بوده و آب را به سطح خود جهت تبخیر منتقل می‌کند. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهد که میزان تولید آب مقطر توسط آب‌شیرین‌کن خورشیدی حدود 10 درصد با به ‌کارگیری اسفنج با نفوذپذیری 6/0 افزایش می‌یابد. همچنین مشاهده شد که میزان تولید آب مقطر با کاهش نفوذپذیری لایه متخلخل برای نفوذپذیری‌های بیشتر از 6/0 افزایش می‌یابد درحالی‌که میزان تولید آب مقطر با کاهش نفوذپذیری لایه متخلخل برای نفوذپذیری‌های کمتر از 6/0 کاهش می‌یابد.

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] Kharabsheh SA , Goswami DY (2003) Analysis of an innovative water desalination system using low-grade solar heat. Desalination 156: 323-332.
[3] Nassar YF, Yousif SA, Salem AA (2007) The second generation of the solar desalination systems. Desalination 209: 177-181.
[4] Abu-Arabi M, Zurigat Y, Al-Hinai H , Al-Hiddabi S (2002) Modeling and performance analysis of a solar desalination unit with double-glass cover cooling. Desalination 143: 173-182.
[5] Velmurugan V, Deenadayalan CK, Vinod H (2008) Srithar K.( 2008) Desalination of effluent using fin type solarstill, Energy, 33: 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] Kabeel AE (2009) Performance of solar still with a concave wick evaporation surface. Energy 34: 1504-1509.
[8] Nafey AS, Abdelkader M, Abdelmotalip A,  Mabrouk AA (2001) Solar still productivity enhancement.      Energy Convers Manage 42: 1401-1408.
[9] Srivastava PK, Agrawal SK (2013) Experimental and theoretical analysis of single sloped basin type solar still consisting of multiple low thermal inertia floating porous absorbers. Solar Energy 311: 198-205.
[10] El-Sebaii AA, Ramadan MRI, Aboul-Enein S, El-Naggar M (2015) Effect of fin configuration parameters on single basin solar still performance. Desalination 365: 15-24.
[11] Setoodeh N, Rahimi R, Ameri A (2011) Modeling and determination of heat transfer coefficient in a basin solar still using CFD. Desalination 268: 103-110.
[12] زحمتکش الف (1393)تولید آنتروپی نانوسیالات در همرفت طبیعی در محفظه های متخلخل مستطیل شکل. مجله علمی پژوهشی سازه‌ها و شاره‌ها 184-171 :(3)4.
[13] علوی ن، ارمغانی ط، ایزدپناه الف (1395) انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در محفظه L شکل بافلدار. مجله علمی پژوهشی سازه‌ها و شاره‌ها 321-311 :(3)6.
[14] Rezvani A, Valipour MS, Biglari M (2016) Numerical study of entropy generation for natural convection in cylindrical cavities. J Heat Mass Transf Res (JHMTR) 3: 89-99.
[15] Rallabandi SR, Anitha G, Reddy J (2017) Heat and mass transfer effects on MHD natural convective flow past a vertical porous plate through analytical and numerical results.
[16] Hirt CW, Nichols BD (1981) Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. J Comput Phys 39: 201-225.
[17] Brackbill JU, Kothe DB , Zemach C (1992) A continuum method for modeling surface tension. J Comput Phys 100: 335-354.
[18] Patankar SV (1980) Numerical heat transfer and fluid flow. Hemisphere, New York.           
[19] پورموید ع، رحمتی ر، برخورداری هـ (1396) آنالیز تولید آنتروپی موضعی برای یک آب­­شیرین‌کن خورشیدی شیب‌دار یک طرفه (بررسی عددی). مجله علمی پژوهشی سازه‌ها و شاره‌ها، پذیرفته شده.