مطالعه تجربی و تحلیل اقتصادی آبشیرین کن خورشیدی پلکانی با شرایط مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک، دانشگاه فروسی مشهد

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بزرگمهر قائنات، قاین، ایران

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگآه بزرگمهر قائنات، قاین، ایران

4 استادیار،گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بزرگمهر قائنات، قاین، ایران

5 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی، مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

کمبود آب شیرین به‌عنوان یک بحران جدی در دنیا و تلاش برای پیدا کردن راه حل، یکی از مهم‌ترین بحث­های روز دنیا می‌باشد که پژوهشگران زیادی را به خود مشغول ساخته است. در این پژوهش یک دستگاه آب شیرین خورشیدی آبشاری با بازتابنده خارجی طراحی و ساخته شد و در 8 روز متوالی مورد آزمایش قرار گرفت. جهت افزایش تولید این آب‌شیرین‌کن روش‌های مختلفی مورد آزمایش قرار گرفت که عبار تاند از 1( تعبیه تعدادی فین روی پل هها و در مسیر گذر آب ب همنظور ایجاد نقاط داغ، 2( استفاده از بازتابنده‌های داخلی در پایه پله‌ها و 3( استفاده از چگالنده خارجی برای افزایش میزان چگالیده بخار تولیدی. سپس سیستم موردمطالعه با ترکیب این رو شها به‌صورت دوتایی و سه‌تایی در هشت حالت مختلف مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج به همراه تحلیل اقتصادی و قیمت تمام شده محصول ارائه شد. نتایج نشان داد استفاده از همه روش‌های موردنظر به‌صورت هم ‌زمان، منجر به تولید بیشترین میزان آب شیرین می‌شود. این در حالی است که کمترین قیمت آب شیرین تولیدی در حالت پایه با فین‌های تعبیه شده، مقدار  5/ 1341ریال بر لیتر به دست می‌آید. از سوی دیگر ازنظر راندمان، در حالتی که در آ بشیرین کن از یک چگالنده خارجی استفاده گردد بیشترین راندمان حاصل می شود و حالت پایه با فین جایگاه سوم را در بین هشت حالت موردمطالعه دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study and Economic Evaluation of a Cascade Solar Water Desalination Unit in Various Conditions

نویسندگان [English]

  • mohammad vafaie 1
  • mohammad Barzgarnezhad 2
  • Ali Arbabi 3
  • ehsan shakib 4
  • Mohammad Mustafa Ghafurian 5
1 departement mechanical engineering, Ferdowsi university of Mashhad
2 Mechanical Engineering Departement, Bozorgmehr University od Qaenat, Qaen, Iran
3 Mechanical Engineering Departement, Bozorgmehr University od Qaenat, Qaen, Iran
4 Mechanical Engineering Departement, Bozorgmehr University od Qaenat, Qaen, Iran
5 Department of Mechanical Engineering Ferdowsi University Of Mashhad (FUM)
چکیده [English]

Lack of freshwater as a major crisis in the world and an attempt to find a solution is one of the most important debates in the world that has attracted many researchers. In this paper, a cascade solar desalination unit with external reflector has built and experimented in eight days. In order to increase the production of fresh water, various techniques were applied such as 1) installing a number of fins on the stairs and on the waterway to create hot spots, 2) use of internal reflectors at the base of the stairs and 3) use of an external condenser for increasing condensation rate of produced vapor. Then, the system was experimented in eight configuration using combination of above techniques that the experimental results were presented as well as the results of economic analysis. The results showed use of the fins led to the most amount of fresh water although the rest of techniques significantly increased the product. It is worth mentioning that use of the fins led to fresh water with the lowest cost of product in value of 1341.5 Rials/lit. On the other hand, the system with an external condenser had the maximum efficiency and the system with the fins has the third place among the eight study configuration.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SOLAR DESALINATION
  • TECHNIQUES FOR INCREASING PRODUCT
  • ECONOMICAL EVALUATION
  • EFFICIENCY
  • COST OF PRODUCT
[1] M.M. Ghafurian, H. Niazmand, E. Ebrahimnia-Bajestan, Performance Evaluation of Multi-Wall Carbon Nanotube in Solar Fresh Water Production, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, (2018).
[2] M.M. Ghafurian, H. Niazmand, E. Ebrahimnia-Bajestan,H. Elhami Nik, Localized solar heating via graphene oxide nanofluid for direct steam generation, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, (2018).
[3]  Z.M. Omara, M.H. Hamed, A.E. Kabeel, Performance of finned and corrugated absorbers solar stills under Egyptian conditions, Desalination, 277(1) (2011) 281-287.
[4] Z.M. Omara, A.E. Kabeel, M.M. Younes,  Enhancing the stepped solar still performance using internal and external reflectors, Energy Conversion and Management, 78 (2014) 876-881.
[5] R. Bhardwaj, M.V. ten Kortenaar, R.F. Mudde, Inflatable plastic solar still with passive condenser for single family use, Desalination, 398 (2016) 151-156.
[6] R.A. Kumar, G. Esakkimuthu, K.K. Murugavel, Performance enhancement of a single basin single slope solar still using agitation effect and external condenser, Desalination, 399 (2016) 198-202.
[7] S. Joe Patrick Gnanaraj, S. Ramachandran, C. David Santosh, Enhancing the design to optimize the performance of double basin solar still, Desalination, 411 (2017) 112-123.
[8] K. Rabhi, R. Nciri, F. Nasri, C. Ali, H. Ben Bacha, Experimental performance analysis of a modified single- basin single-slope solar still with pin fins absorber and condenser, Desalination, 416 (2017) 86-93.
[9] R. Samuel Hansen, K. Kalidasa Murugavel, Enhancement of integrated solar still using different new absorber configurations: An experimental approach, Desalination, 422 (2017) 59-67.
[10] A.E. Kabeel, S.A. El-Agouz, R. Sathyamurthy, T. Arunkumar, Augmenting the productivity of solar still using jute cloth knitted with sand heat energy storage, Desalination, 443 (2018) 122-129.
[11] Z. Saadi, A. Rahmani, S. Lachtar, H. Soualmi, Performance evaluation of a new stepped solar still under the desert climatic conditions, Energy Conversion and Management, 171 (2018) 1749-1760.
[12] A.E. Kabeel, Y.A.F. El-Samadony, W.M. El-Maghlany, Comparative study on the solar still performance utilizing different PCM, Desalination, 432 (2018) 89-96.
[13] H.N. Singh, G.N. Tiwari, Monthly performance of passive and active solar stills for different Indian climatic conditions, Desalination, 168 (2004) 145-150.
[14] M.M. Ghafurian, S.E. Shakib, F. Tavakoli Dastjerd, Modeling and optimizing of a combined CHP system, compression  chiller  and  reverse  osmosis   plant   (CHP + C + W) in two strategies of connections with grid, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 37(6) (2015) 1751-1763.
[15] M.M. Oskoonejad, Engineering Economy, in, Amirkabir Publishing, Amirkabir University, Tehran: Iran, 2007.
[16] M.M. Ghafurian, H. Niazmand, New approach for estimating  the  cooling  capacity  of  the   absorption and compression chillers in a trigeneration system, International Journal of Refrigeration, 86 (2018) 89-106.
[17] F. Tavakoli Dastjerd, M.M. Ghafurian, M.H. shafii, investigation of how to choose capacity of gas engine  in optimization CCHP systems with GA; Case study: water sports complex, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 48(1) (2016) 79-92.
[18] S. Sanaye, M.M. Ghafurian, Applying relative equivalent uniform annual benefit for optimum selection of a gas engine combined cooling, heating and power system for residential buildings, Energy and Buildings, 128 (2016) 809-818.
[19] S. Sanaye, M.M. Ghafurian, F. Tavakoli Dastjerd, Applying Relative Net Present or Relative Net Future Worth Benefit and exergy efficiency for optimum selection of a natural gas engine based CCHP system  for a hotel building, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 34 (2016) 305-317.
[20] K. Srithar, T. Rajaseenivasan, N. Karthik, M. Periyannan, M. Gowtham, Stand alone triple basin solar desalination system with cover cooling and parabolic dish concentrator, Renewable Energy, 90 (2016) 157-165.