مدل‌سازی یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی مجهز به مواد تغییرفازدهنده به روش رطوبت‌زنی و رطوبت-زدایی هوا

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

روش رطوبت‌زنی-رطوبت‌زدایی هوا گزینه‌ی مناسبی برای تولید غیر متمرکز آب شیرین می‌باشد. نقطه ‌ضعف اصلی این سیستم‌ها وابستگی آن به نور مستقیم خورشید می‌باشد. برای حل این مشکل، استفاده از روش ذخیره انرژی گرمایی خورشید در روز و استفاده از این انرژی در طول شب می‌تواند گزینه بسیار مناسبی باشد که با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده قابل تحقق است. در کار حاضر با مجهز کردن کلکتور خورشیدی مجهز شده با ماده تغییر فاز دهنده از دو نوع مختلف پارافین واکس امکان ادامه کار آب‌ شیرین‌کن در ساعات بعد از غروب خورشید نیز فراهم گردیده است. برای حل معادلات حاکم بر اجزای سیستم آب شیرین‌کن از نرم‌افزار متلب استفاده‌ شده است. طبق نتایج به دست آمده دمای آب خروجی از کلکتور خورشیدی نقش قابل توجهی در میزان آب شیرین تولید شده دارد و همچنین نتایج مؤید آن است که استفاده از ماده تغییر فاز دهنده بیش از 9% افزایش تولید آب شیرین را در پی دارد. نتیجه دیگر نشان می‌دهد که سرعت فرایند ذوب به مقدار قابل‌ملاحظه‌ای بیشتر از سرعت فرآیند انجماد است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Bacha H.B, Maalej A.Y, Dhia H.B, Ulber I, Uchtmann H, Engelhardt M, Krelle J, (1999) Perspectives of solar-powered desalination with the “SMCECâ€‌ technique. Desalination 122(2-3): 177-183.
[2] Soufari S.M, Zamen M, Amidpour M, (2008) Design and manufacture of optimum solar desalination system by humidification-dehumidification method,آ  12th National Congress of Iranian Chemical Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran.
[3] Jahanshahi Javaran E, Hossein Khani A, Mohammadi S.M, (2016) Manufacturing and simulation of solar humidification-dehumidification desalination system. Modares Mech Eng 16(12): 239-248.
[4] Nawayseh N.K, Farid M.M, Al-Hallaj S, Al-Timimi A.R, (1999) Solar desalination based on humidification process—I. Evaluating the heat and mass transfer coefficients. Energy Conv. Manag 40(13): 1423-1439.
[5] Nawayseh N.K, Farid M.M, Omar A.A, Al-Hallaj S.M, Tamimi A.R, (1997) A simulation study to improve the performance of a solar humidification-dehumidification desalination unit constructed in Jordan. Desalination 109(3): 277-284.
[6] Ettouney R, Fawzi N, El-Rifai M, Ettouney H, (2012) Flue gas desulfurization and humidification dehumidification in power plants. Desalin. Water Treat 37(1-3): 337-349.
[7] Mehrgoo M, Amidpour M, (2012) Constructal design and optimization of a direct contact humidification–dehumidification desalination unit. Desalination 293: 69-77.
[8] Giwa A, Fath H, Hasan S.W, (2016) Humidification–dehumidification desalination process driven by photovoltaic thermal energy recovery (PV-HDH) for small-scale sustainable water and power production. Desalination 377: 163-171.
[9] Kassim M.A, Benhamou B, Harmand S, (2011) Effect of air humidity at the entrance on heat and mass transfers in a humidifier intended for a desalination system. Appl. Therm. Eng 31(11-12): 1906-1914.
[10] Treybal R.E, (1980) Mass transfer operations, New York.
[11] Zhang L, Chen W, Zhang H, (2013) Study on variation laws of parameters in air bubbling humidification process. Desalin. Water Treat 51(16-18): 3145-3152.
[12] Summers S.M, Antar M.A, Lienhard J, (2012) Design and optimization of an air heating solar collector with integrated phase change material energy storage. J. Sol. Energy 86: 3417–3429.
[13] Carmona M, Palacio M, (2019) Thermal modelling of a flat plate solar collector with latent heat storagevalidated with experimental data in outdoor conditions. J. Sol. Energy 177: 620–633.
[14] Hu T, Hassabou A.H, Spinnler M, Polifke W, (2011) Performance analysis and optimization of direct contact condensation in a PCM fixed bed regenerator. Desalination 280: 232–243.
[15] Badiei Z, Eslami M, Jafarpur K, (2019) Performance Improvements in Solar Flat Plate Collectors by Integrating with Phase Change Materials and Fins: A CFD Modeling. Energy J 192: 1-41.
[16] Abuska M, Sevik S, Kayapunar A, (2019) Experimental analysis of solar air collector with PCM-honeycomb combination under the natural convection. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 195: 299-308.
 
[17] Ananno A.A, Masud M.M, Dabnichki P, Ahmed A, (2020) Design and numerical analysis of a hybrid geothermal PCM flat plate solar collector drver for developinf countries. J. Sol. Energy 196: 270-286.
[18] Palacio M, Rincon A, Carmona M, (2020) Experimental comparative analysis of a flat plate solar collector with and without PCM. J. Sol. Energy 206: 708-721.
[19] Radhwan A, Gari H, Elsayed M, (1993) Parametric study of a packed bed dehumidifier/regenerator using CaCl2 liquid desiccant. Renew. Energy 3(1): 49-60.
[20] Ghalavand Y, Rahimi A, Hatamipour M.S, (2018) Mathematical modeling for humidifier performance in a compression desalination system: Insulation effects. Desalination 433: 48–55.
[21] Chapra S.C, Canale R.P, (1998) Numerical methods for engineers, Mcgraw-hill New York.
[22] Bergman T.L, Incropera F.P, DeWitt D.P, Lavine A.S, (2011) Fundamentals of heat and mass transfer, John Wiley & Sons.
[23] Kakac S, Liu H, Pramuanjaroenkij A, (2002) Heat exchangers: selection, rating, and thermal design, CRC press.