ترجمه سیستم آب شیرین کن خورشیدی پیوسته برپایه فرایند رطوبت زایی و رطوبت زدایی

توضیحات

 عنوان فارسی: بررسی تجربی برروی حرارت ایزوترماله چند اثره همراه با سیستم آب شیرین کن خورشیدی پیوسته برپایه فرایند رطوبت زایی و رطوبت زدایی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Experimental investigation of a multi-effect isothermal heat with tandem solar desalination system based on humidification–dehumidification processes

نکات کلیدی:

• -پیش طرحی از فرایند آب شیرین کن خورشیدی چند اثره و سه مرحله ای ارائه شده است.
• -مقدار ماکزیمم PR در نقطه حرارتی 85 درجه سانتیگراد درحدود 2.65 بدست آمده است.
• -هنگامی که سرعت تغذیه آب 2 t/h باشد بیشینه بازده حدود 182.47 کیلوگرم خواهد بود.
• -مقدار بازده برحجم در حدود 22kg/m³ h  محاسبه شده است.

چکیده

در این مقاله یک سیستم آب شیرین کن خورشیدی چنداثره بر پایه فرایند رطوبت زایی و رطوبت زدایی بصورت تجربی بررسی شده است.چندین بازده ساعتی در حرارت های مختلف ارزیابی و تحلیل گردید. آب شور گرم بر روی توپی های متخلخل رطوبت زا اسپری میشود( وسیله ای که برای افزایش تبخیر ساده و کارامد است). یک مدل ریاضی نیز بر پایه تعادل های جرم و انرژی در هر واحد از سیستم به منظور بهینه سازی ارزیابی ایجاد شده است. بعلاوه نسبت کارایی دستگاه (PR) تحت شرایط های مختلف نسبت های تغذیه جرمی آب و حرارت های متفاوت بررسی شده است. نتایج تجربی نشان میدهد که با افزایش نسبت جریان آب و هوا، بازده سیستم نیز افزایش پیدا میکند. مقدار ماکزیمم PR در دمای 85 درجه سانتیگراد و درحدود 2.65 میباشد. هنگامیکهدما از 60 تا 90 درجه افزایش میابد و نسبت جریان تغذیه آب 2t/h باشدبازده تولید آب شیرین از 59.41 به 182.47 کیلوگرم بر ساعت افزایش پیدا میکند. مقدار بازده در واحد حجم در حدود 22kg/m³h بدست آمده است. نتایج تجربی و عددی در توافق خوبی با یکدیگر میباشند و مقدار ماکزیمم خطای نسبی در حدود 5 درصد است.

مقدمه

کمبود آب شیرین همراه با روند افزایش جمعیت به یکی از مسایل مهم جهانی مبدل شده است. تکنیک های اب شیرین کن سنتی مانند: آب شیرین کن چند اثره (MSF) ، آب شیرین کن پوسته ای (MD) ،نفوذ و حلول معکوس(RO) و الکترودیالیز نیازمند سوخت های سنتی هستند بنابراین مناسب راه اندازی سیستم پایدار آب شیرین کن نمی باشند. آب شیرین کن های خورشیدی روش کاربردی برای رفع مشکل فوق تشخیص داده شدند [1].

این روزها فرایند رطوبت زایی و رطوبت زدایی (HDH) بطور موفق در آب شیرین کن خورشیدی استفاده میشود و مزایایی نظیر: سادگی فرایند، امکان استفاده از انرژی حرارتی با دمای پایین، کارایی در فشار ثابت، نصب آسان و هزینه عملیاتی کم را دارا میباشد. در مناطق روستایی برای تولید آب شیرین آشامیدنی و یا آبیاری میتواند مورد استفاده قرار گیرد [2-5]. بر طبق مشخصه های فوق آب شیرین کن های خورشیدی HDH توسط محققان زیادی بررسی شده اند.

سیستم آب شیرین کن های خورشیدی به دو ماژول اساسی تقسیم میشوند. در یک ماژول هوای داخل سیستم توسط جمع کننده های هوایی خورشیدی برای بهبود ظرفیت جذب رطوبت از هوا، حرارت داده میشوند. در ماژول نوع دوم آب دریا توسط جمه کننده های آبی خورشیدی حرارت داده میشوند و سپس آب حرارت دیده برای رطوبت زایی و تولید آب شیرین استفاده میشود.

برای بهبود کارایی سیستم حرارت دهی هوا، چافیک [1][6] سیستم چرخه سه مرحله ای را ارائه کرد. سیستم از نماژول نوع اول همراه با سه جز مستقل، دو جمع کننده خورشیدی، یک تبخیر کننده و یک کندانسور تشکیل شده است. با جداسازی فرایند تبخیر و چگالش و با ترکیب حرارت احیا کنندگی ناشی از تغذیه آب در کندانسور، بیشتر این انرژی ها میتوانند مجددا استفاده شوند. ایده این طرح بر پایه افزایش رطوبت هوا در هر مرحله است بطوریکه مجموع آب تولیدی افزایش یابد. نهایتا چافیک توانست ظرفیت جذب رطوبت در یک سیستم تک مرحله ای را تا 4.5 درصد ودر یک سیستم چهار مرحله ای تا 9.3 درصد افزایش دهد.

آمارا[2] و همکاران [7] یک روش رطوبت زایی و رطوبت زدایی چند اثره هوایی ارائه دادند و پارامترهای عملگر اساسی آن را تحلیل کردند. این سیستم برای شبیه سازی فرایند آب شیرین کن آب دریا همراه با جمع کننده های هوایی خورشیدی هشت مرحله ای استفاده شد. با این کار نسبت آب مورد استفاده جهت خشک کردن نسبت های جریان خروجی هوا حدود 45 درصد بهینه گردید.

یک سیستم آی شیرین کن چند مرحله ای ساده توسط مرجع [8] ارائه شده است. آب گرم خروجی از هر مرطوب کننده بالایی به هر مرطوب کننده پایینی فرستاده میشود و خروجی از هر کندانسور پایینی به ورودی هر کندانسور بالایی متصل شده است. بر طبق گزارش بازده سیستم درمقایسه با سیستم تک مرحله ای تا 20 درصد میتواند افزایش یابد. یک رطوبت زای چهار مرحله ای کوچک توسط هاکین[3] و همکاران ارائه شده است [9]. خروجی آب شیرین روزانه 355 کیلوگرم تحت شدت اشعه خورشیدی 590W/m²  میتواند تولید شود.

نتایج تحقیق در مورد آب شیرین کن های خورشیدی سنتی نشان میدهد که اگرچه با افزایش تعداد مراحل در سیستم HDH نرخ بهره برداری انرژی افزایش پیدا میکند، اما تولید آب شیرین بطور محسوس افزایش نمیابد. دلیل این است که وقتی تعداد مراحل افزایش میابد، دمای میانگین سیستم کاهش پیدا میکند بطوریکه میانگین رطوبت هوا در سیستم بطور قابل ملاحظه ای کم خواهد شد. نهایتا تولید بر واحد حجم کاهش خواهد یافت. تا دهه 1990 بساری از محققان بررروی چگونگی بهینه سازی کارایی سیستم رطوبت زایی و رطوبت زدایی، استفاده مجدد آب هدر رفته و حرارت پنهان ناشی از تبخیر بمنظور اکتساب نرخ بهبود  بالای انرژی تمرکز کرده بودند.

هاو[4] و همکاران [10] “تکنولوژی پینچ[5]” را برای بهبود نسبت آب دریا به نسبت جریان هوا (L/G)ارائه کردند. برطبق تکنولوژی فوق و استفاده مجدد از حرارت تلف شده ناشی از آب شور استفاده شده، نسبت خروجی بدست امده (GOR) سیستم HDH چیزی بین 2-3 برای سیستم سه مرحله ای  از نوع آبگیر خواهد بود [11]. برای اعتبارسنجی تکنولوژی فوق، هاو یک سیستم دو مرحله ای[12] استفاده ونرخ بهبود انرژی 83.6 درصدی زمایکه دمای پینچ 1درجه سانتیگراد است بدست آورد.

قلاوند[6] و همکاران [13] یک سیسم HDH جدید به نام “فشرده سازی رطوبت (HC) ” را مورد مطالعه قرار دادند. از یک کمپرسور برای افزایش فشار و حرارت هوای مرطوب بدست آمده از رطوبت زا و از یک شیر گلوگاهی برای کاهش فشار بدست آمده از رطوبت زدا در یک چرخه هوایی بسته استفاده شد. نسبت خروجی بدست آمده (GOR) که نسبت حرارت پنهان ناشی از تبخیر آب شیرین تولید شده به انرژی خروجی توسط کمپرسور میباشد، در حدود 2.07 برای سیستم تک اثره محاسبه گردید.

یک مدل و ساختار برای بهینه سازی شکل و ساختار سیستم آب شیرین کن HDH چند اثره توسط مرتضی و همکاران ارائه گردید [14]. برطبق درنظر گرفتن ماکزیمم نرخ تولید بعنوان تابع هدف، پارامترهای بهینه طراحی در سیستم آب شیرین کن HDH توسط روش الگوریتم ژنتیک درشرایط حجم کلی ثابت مشخص شدند. نتایج نشان میدهد که درجه حرارت های آب داغ و سرد ورودی وستون ارتفاعات نقش کلیدی در طراحی واحد آب شیرین کن HDH را بازی میکنند.

کانگ[7] و همکاران [15] یک مدل ریاضی را برای بررسی کارایی سیستم آب شیرین کن چند اثره دو مرحله ای بر پایه فرایند HDH با تغییر پارامترهای کنترل ارائه نمودند. چانگ[8] و همکاران [16] تاثیر نسبت های جریان آب دریا بر روی میزان تولید یک کارخانه آب شیرین کن خورشیدی را با استفاده از تکنیک کره متخلخل و راه های جدید ایجاد چرخه را مورد مطالعه قرار دادند. تحقیق میزان GOR بیشتر از 2 را برای سیستم دو اثره بدست آورد.

بسیاری از محققان بر روی آب شیرین کن های خورشیدی با سیستم HDH مخصوصا در مبحث بهینه سازی بازده انرژی مصرفی سیستم تحقیق کرده اند. با این حال آنها توجه کافی به معقوله نرخ تولید در واحد حجم که کمبود سیستم های آب شیرین کن HDH نسبت به سایر روش های آب شیرین کن میباشد را نداشته اند. در سیستم های آب شیرین کن خورشیدی HDH سنتی، تنها اجزای اصلی در دمای بالا کار میکنند. دمای عملیاتی در سایر مراحل، مرحله به مرحله با افزایش تعداد مراحل کاهش پیدا میکند. از طرف دیگر، همه آب دریا ورودی به سیستم به بالاترین دما حرارت داده میشود که منجر به اتلاف انرژی حرارتی قابل توجهی میشود. برای بهینه سازی بیشتر کارایی آب شیرین کن های خورشیدی HDH ، این مقاله یک روش جدید آب شیرین کن   HDH حرارتی ایزوترمال پیوسته و یک سیستم HDH چند اثره سه مرحله ای ارائه میکند. در مقایسه با سیستم های HDH چند اثره قبلی، دراین سیستم علاوه بر استفاده مجدد حرارت نهان ناشی از چگالش، توانایی فعالیت تمام مراحل در بیشترین دما بجز مراحل پایینی که منجر به افزایش راندمان حجمی میشود وجود دارد. علاوه بر این تنها نیاز به حرارت دادن قطعه تغذیه کننده آب منجر به حفظ انرژی میشود. در این مقاله کارایی سیستم در شرایط مختلف کاری ارزیابی شده و با کار تجربی مدل ریاضی ارائه شده توسط کانگ [15] اعتبار سنجی گردیده است.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش ترجمه مقاله

به منظور سفارش ترجمه تخصصی مقالات خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش ترجمه تخصصی