مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه آزمایشگاهی عملکرد آب‌شیرین‌کن خورشیدی با صفحه جاذب متحرک و مجهز به موج‌ساز

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
مسعود سبحانی
حسین عجم
دانشگاه فردوسی مشهد
10.22034/MME.24.3.165
چکیده
محدودیت‌های تأمین آب در کشورهای مختلف موجب گردیده است تا محققان استفاده از آب‌شیرین‌کن‌ها را به‌عنوان یکی از راهکارهای حل معضل محدودیت‌های آبی پیشنهاد دهند. در این پژوهش از آ‌ب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی حوضچه‌ای تک‌شیب استفاده شده است. از جمله نوآوری‌های این پژوهش می‌توان به بهبود ساخت و تعمیر و نگهداری محفظه آب‌شیرین‌کن خورشیدی با استفاده از موادی از جنس پی.وی.سی با صفحه جاذب متحرک و همچنین استفاده از موج‌ساز جهت بهبود عملکرد آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی اشاره نمود. موج‌ساز نیز با ایجاد تلاطم‌های سطحی و عمقی و افزایش انتقال حرارت جابه‌جایی، علاوه بر بهبود عملکرد آب‌شیرین‌کن خورشیدی از تجمع موادی که در اثر راکد بودن آب به وجود می‌آیند و موجب کاهش ضریب انتقال حرارت از صفحه جاذب می‌شوند نیز جلوگیری می‌نماید. نتایج استفاده از موج‌ساز نشان داد که با افزایش تعداد موج‌ساز میزان تولید و راندمان روزانه آب‌شیرین‌کن بهبودیافته نیز افزایش‌یافته و به ترتیب به 4324 میلی‌لیتر بر مترمربع در روز و 6/42 درصد رسیده است که حدود 2/40 و 7/9 درصد بیش‌تر از آب‌شیرین‌کن خورشیدی ساده بوده است. نتایج بررسی اقتصادی طرح آب‌شیرین‌کن خورشیدی بهبودیافته نیز نشان داد که هزینه سرانه تولید هر لیتر آب شیرین در آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی بهبودیافته مجهز به موج‌ساز 013/0 دلار بر لیتر بر مترمربع بوده است که حدود 13 درصد کم‌تر از آب‌شیرین‌کن خورشیدی ساده بوده است.
کلیدواژه‌ها
آب‌شیرین‌کن
خورشیدی
تک‌شیب
صفحه جاذب متحرک
موج‌ساز

موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Study of the Performance of the Solar Still with Sliding Absorber Plate and Equipped with a Wave Maker

نویسندگان English

Masoud Sobhani
Hossein Ajam
Ferdowsi University of Mashhad
چکیده English

The limitations of water supply in different countries have led researchers to propose the use of solar still as one of the solutions to the problem of water limitations. In this research, single-slope solar still have been used. Among the innovations of this research, it can be mentioned the improvement of the construction and maintenance of the solar still box by using PVC materials with a sliding absorber plate, as well as the use of wave makers to improve the performance of solar still. the wavemaker by creating surface and deep turbulences and increasing heat transfer, in addition to improving the performance of the solar stills, also prevents the accumulation of materials that are caused by stagnant water and reduce the heat transfer coefficient from the absorber plate. The results of the use of the wave maker showed that with the increase in the number of wave makers, the daily production and efficiency of the improved solar still also increased and reached 4324 ml/m2 per day and 42.6% respectively, which is about 40.2% and 9.7% more than conventional one. The results of the economic study of the improved solar stills also showed that the cost of producing of each liter of fresh water in improved still equipped with wave makers was 0.013 $, which was about 13% less than conventional one.

کلیدواژه‌ها English

Solar Still
Single Slope
Sliding Absorber Plate
Wave maker
[1] K. M. J. D. Eldalil, Improving the performance of solar still using vibratory harmonic effect, Desalination, Vol. 251, No. 1-3, pp. 3-11, 2010.
[2] T. Rajaseenivasan, R. Prakash, K. Vijayakumar and K. J. D. Srithar, Mathematical and experimental investigation on the influence of basin height variation and stirring of water by solar PV panels in solar still, Desalination, Vol. 415, pp. 67-75, 2017.
[3] Z. Omara, A. Abdullah and T. J. S. E. Dakrory, Improving the productivity of solar still by using water fan and wind turbine, Solar Energy, Vol. 147, pp. 181-188, 2017.
[4] P. Dumka and D. R. J. E. Mishra, Performance evaluation of single slope solar still augmented with the ultrasonic fogger, Journal of Energy Storage, Vol. 190, pp. 116398, 2020.
[5] E. M. El-Said and G. B. J. J. o. C. P. Abdelaziz, Experimental investigation and economic assessment of a solar still performance using high-frequency ultrasound waves atomizer, Journal of Cleaner Production, Vol. 256, pp. 120609, 2020.
[6] Z. Haddad, A. Chaker and A. J. D. Rahmani, Improving the basin type solar still performances using a vertical rotating wick, Desalination, Vol. 418, pp. 71-78, 2017.
[7] F. Essa, A. Abdullah and Z. J. J. o. C. P. Omara, Rotating discs solar still: New mechanism of desalination, Journal of Cleaner Production, Vol. 275, pp. 123200, 2020.
[8] Jobrane, M., A. Kopmeier, A. Kahn, H.M. Cauchie, A. Kharroubi, and C. Penny. Theoretical and experimental investigation on a novel design of wick type solar still for sustainable freshwater production, Applied Thermal Engineering, Vol. 200, pp. 117648, 2022.
[9] Easa, A. S., S. M. Mohamed, W. S. Barakat, M. IA Habba, M. G. Kandel, and R. A. Khalaf-Allah. Water production from a solar desalination system utilizing a high-speed rotary humidifier. Applied Thermal Engineering, Vol. 224, pp. 120150, 2023.
[10] K. Rabishokr, , and R. Daghigh. A portable solar still's productivity boost combining a magnetic stirrer and thermoelectric, Desalination, Vol. 549, pp.116340, 2023.
[11] جودت، امین، مقیمان، محمدف اندازه گیری و تحلیل عوامل موثر بر فرآیند تبخیر برای رژیم های مختلف جریان، رساله دکتری، دانشگاه فردوسی مشهد، 1390
[12] Eldalil, K.M., 2009. New concept for improving solar still performance by using vibratory harmonic effect theoretical analysis, part-2. In Thirteenth International Water Technology Conference, IWTC (Vol. 13).
[13] G. Tiwari and L. Sahota, Advanced solar-distillation systems: basic principles, thermal modeling, and its application: Springer, 2017.
[14] س. رشیدی، ج. ابوالفضلی اصفهانی، ن. رهبر، بررسی آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی اثر تیغه گذاری و مواد متخلخل بر راندمان آب شیرین کن خورشیدی تک شیب، رساله دکتری، دانشگاه فردوسی مشهد، 1396.
[15] E. M. El-Said, S. M. Elshamy and A. J. D. Kabeel, Performance enhancement of a tubular solar still by utilizing wire mesh packing under harmonic motion, Desalination, Vol. 474, pp. 114165, 2020.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 24، شماره 3
اسفند 1402
صفحه 165-176