بررسی عملکرد آب‌شیرین‌کن خورشیدی شناور با استفاده از سنگ متخلخل به‌عنوان ماده نوری-گرمایی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده انرژی، پردیس علوم و فن‌آوری‌های نوین، دانشگاه سمنان، ایران

2 استادیار، دانشکده انرژی، پردیس علوم و فن‌آوری‌های نوین، دانشگاه سمنان، ایران

3 استادیار، دانشکده فناوری‌های پیشرفته، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، به بررسی میزان تولید آب شیرین در دستگاه آب‌شیرین‌کن خورشیدی شناور با استفاده از سنگ متخلخل در فصل پاییز و بهار پرداخته می‌شود. در این دستگاه استفاده از شیر یک‌طرفه قابلیتی به این دستگاه داده است که می‌تواند آب دریاچه یا استخر را به صورت کنترل شده به درون تشتک آن وارد کند. با قرار دادن دو نوع ذخیره ساز گرمایی در بستر تشتک، راندمان دستگاه و میزان تولید آب شیرین نسبت به دستگاه ساده افزایش پیدا می‌کنند. تمامی آزمایش‌ها در سمنان در کشور ایران انجام شد. دما، بهره وری، و راندمان اکسرژی این آب شیرین‌کن بدون استفاده از سنگ متخلخل و اصلاح شده با سنگ متخلخل با یکدیگر مقایسه شدند. در نهایت، تجزیه و تحلیل هزینه اقتصادی دستگاه انجام شد. نتایج نشان داد که میزان تولید روزانه آب‌شیرین‌کن خورشیدی شناور اصلاح شده با سنگ متخلخل در فصل‌های پاییز و بهار به‌ترتیب 113 و 219 سانتی‌متر مکعب و میزان تولید روزانه آب‌شیرین‌کن خورشیدی شناور ساده در فصل‌های پاییز و بهار به‌ترتیب 82 و 189 سانتی‌متر مکعب است. هزینه‌های تولید هر لیتر آب شیرین برای دستگاه‌ آب‌شیرین‌کن خورشیدی شناور با استفاده از سنگ متخلخل و بدون استفاده از آن برای فصل پاییز به‌ترتیب0.0847 و 0.104 دلار به ازای هر متر مربع از مساحت آب‌شیرین‌کن و درفصل بهار این هزینه برای دستگاه‌ آب‌شیرین‌کن خورشیدی شناور با استفاده از سنگ متخلخل 043/0 دلار به ازای هر متر مربع از مساحت آب‌شیرین‌کن است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Jahanshahi E, Hosseinkhani A,  Moahmmadi SMH (2017) Manufacturing and simulation  of a solar humidification dehumidification desalination system. Modares Mechanical Engineering 16(12): 239-248.
[2] Pirkandi J, Sajedi R, Zakeri M (2022)  Modeling of solar desalination equipped with phase change materials by air humidification and dehumidification technique. J. Solid Fluid Mech. 12: 159-174.
[3] Qiblawey HM, Banat F (2008) Solar thermal desalination technologies. Desalination 220(1-3): 633–644.
[4] Madani AA, Zaki GM (1995) Yield of solar stills    with porous basins. Applied Energy 52: 273‐281.
[5] Nafey AS, Abdelkader M, Abdelmotalip A, Mabrouk AA (2001) Solar still productivity enhancement. Energy Conversion and Management 42: 1401‐1408.
[6] Abu‐Hijleh BA, Rababa’h HM (2003) Experimental study of a solar still with sponge cubes in basin. Energy Conversion and Management 44: 1411‐1418.
[7] Abdallah S, Abu‐Khader MM, Badran O (2009) Effect of various absorbing materials on the thermal performance of solar stills. Desalination 242: 128-137.
[8] 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. Desalination 311: 198‐205.
[9] Srivastava PK, Agrawal SK (2013) Winter and summer performance of single sloped basin type solar still integrated with extended porous fins. Desalination 319: 73‐78.
[10] Malaiyappan P, Elumalai N (2014) Solar still integrated with porous material. J. Chemi. Pharmaceutical Sci., JCHPS 4: 215‐217.
[11] Sellami MH, Belkis T, Aliouar ML, Meddour SD, Bouguettaia H, Loudiyi K (2017) Improvement of solar still performance by covering absorber with blackened layers of sponge. Groundwater for Sustainable Development 5: 111‐117.
[12] Maccarini A, Hultmark G, Bergsøe NC, Afshari A (2018) Free cooling potential of a PCM-based heat exchanger coupled with anovel HVAC system for simultaneous heating and cooling of buildings. Sustainable Cities and Society 42: 384–395
[13] Kalidasa Murugavel K, Chockalingam KKSK, Srithar K (2008) Progresses in improving the effectiveness of the single basin passive solar still. Desalination 220: 677–686.
[14] Guney MS, Tepe Y (2017) Classification and assessment of energy storage systems. Renew. Sustain. Energy Rev 75: 1187–1197.
[15] Arunkumar T, Denkenberger D, Ahsan A, Jayaprakash R (2013) The augmentation of distillate yield by using concentrator coupled solar still with phase change material. Desalination 314: 189–192.
[16] Naim MM, Abd El Kawi MA (2003) Non- conventional solar stills Part 1. Non-conventional solar stills with charcoal particles as absorber medium. Desalination 153: 55–64.
[17] panchal  HN (2016)  Use of thermal energy storage materials for enhancement in distillate output of solar still: a review. Renew. Sustain. Energy Rev 61: 86–96.
[18] Kalidasa Murugavel K, Sivakumar S, Riaz Ahamed J, Chockalingam KKSK, Srithar K (2010) Single basin double slope solar still with minimum basin depth and energy storing materials. Appl. Energy 87: 514–523.
 
[19] Kabeel AE, El-Agouz SA, Sathyamurthy R, Arunkumar T (2018) Augmenting the productivity of solar still using jute cloth knitted with sand heat energy storage. Desalination 443: 122–129
[20]  Abdel-Rehim ZS, Lasheen A (2005) Improving the performance of solar desalination systems. Renew. Energy 30: 1955–1971.
[21]  El-Sebaii AA, Yaghmour SJ, Al-Hazmi FS, Faidah AS, Al-Marzouki FM, Al- Ghamdi AA (2009) Active single basin solar still with a sensible storage medium. Desalination 249: 699-706.
[22] Nafey AS, Abdelkader M, Abdelmotalip A, Mabrouk AA (2001) Solar still productivityenhancement. Energy Convers. Manag. 42: 1401–1408.
[23] Shanmugan S, Janarthanan B, Chandrasekaran J (2012) Performance of single-slope single-basin solar still with sensible heat storage materials. Desalin. Water Treat 41: 195–203.
[24] Kabeel AE (2009)  Performance of solar still with a concave wick evaporation surface. Energy 34: 1504–1509.
[25] Kumar S, Tiwari GN (2009) Life cycle cost analysis of single slope hybrid (PV/T) active solar still. Applied Energy 86: 1995-2004.
[26]  Kabeel AE,  Hamed AM, El-Agouz SA (2010) Cost analysis of different solar still configurations. Energy 35: 2901-2908.
[27] Rahbar N, Esfahani JA (2012) Estimation of convective heat transfer coefficient in a single-slope solar still: a numerical study. Desalinat Water Treat 50: 387–96.
[28] Rahbar N, Esfahani JA (2012) Experimental study of a novel portable solar still by utilizing the heatpipe and thermoelectric module. Desalination 284: 55–61.
[29] Phadatare MK, Verma SK (2007) Influence of water depth on internal heat and mass transfer in a plastic solar still. Desalination 217:267–75.