آنالیز ترمودینامیکی آب‌شیرین‌کن رطوبت‌زا - رطوبت‌گیر با چرخه آب باز و هوا نیمه‌باز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

یکی از سیستم‌های طراحی شده برای تهیه آب شیرین، آب‌شیرین‌کن رطوبت‌زا-رطوبت‌گیر است که می‌توان انرژی مورد نیاز این سیستم را توسط انرژی خورشیدی تامین نمود. این نوع از آب‌شیرین‌کن‌ها با توجه به چینش اجزای مختلف، نحوه گردش جریان آب و هوا وگرمایش هر یک از جریان‌ها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در این پژوهش آب‌شیرین‌کن رطوبت‌زا-رطوبت‌گیر با نحوه‌ی گردش هوا نیمه‌باز مورد تحلیل ترمودینامیکی قرار گرفته است. مشاهده شد که این نحوه گردش هوا در حالتی که دمای حداکثری سیستم ثابت باشد درسیستم همراه با گرمایش آب باعث افزایش بازده سیستم می‌شود ولی در سیستم همراه با گرمایش هوا تاثیری ندارد. برای هر سیستم آب‌شیرین‌کن نوع رطوبت‌زا-رطوبت‌گیر یک نسبت مشخص از دبی جرمی جریان‌ها وجود دارد که در آن، فارغ از نحوه گردش جریان هوا، بازده سیستم ثابت است. بررسی پارامتر‌های دما ورطوبت نسبی محیط نشان داد که این نوع آب‌شیرین‌کن کارآیی لازم را برای مناطق خشک و مرطوب دارد. همچنین برای هر دو حالت گرمایش آب و هوا زمانی که دمای محیط بالا است، سیستم با گردش هوای بسته بازدهی بالاتری دارد.در سیستم با گرمایش آب و یا هوا، به ازای یک مقدار مشخص از نسبت دبی جرمی دو جریان، با تغییر نحوه گردش هوا بازده کلی سیستم تغییر نمی‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Thermodynamic Analysis of Humidification-Dehumidification Desalination System with Semi-open Air Circulation

نویسندگان [English]

  • E. Mahdizade
  • M. Ameri
Department of Mechanical Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

Humidification-Dehumidification (HDH) desalination is a thermal desalination method with the potential to be driven using solar heating. The HDH cycles are classified based on the arrangement of components, the nature of the flow pattern of each of the streams and the type of heating by either water or air stream. In this paper, the semi-open method for air circulation is proposed and thermodynamically analyzed. It is shown that when the water stream is heated and top temperature of
system is fixed, this method is efficient for water heating cycle but not for air heating cycle. Also, it is shown that for a designed HDH at a specific mass rate ratio, regardless of the method of air circulation, the performance of HDH is fixed. Analyzing other parameters reveals that the impact of environment temperature is more vital than the relative humidity of the environment on cycle performance, therefore HDH is efficient for both dry and humid climates. It was observed that there is a specific mass flow ratio for any specified system at which the performance of cycle is constant regardless of the percentage of the air leaving the dehumidifier and returning to the humidifier.

کلیدواژه‌ها [English]

  • desalination
  • Humidification-dehumidification
  • Semi-open air circulation
  • Thermodynamic analysis

مراجع

[1] Sources of fresh water - UNESCO, in, www.unesco.org.
[2] Water scarcity, in, United Nations, Department of Economic and Social Affairs, http://www.un.org/waterforlifedecade/scarcity.shtml.
[3] S. Kalogirou, Economic analysis of a solar assisted desalination system, Renewable energy, 12(4) (1997)351-367.
[4] H. Sharon, K. Reddy, A review of solar energy driven desalination technologies, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41 (2015) 1080-1118.
[5] S. Al-Hallaj, M.M. Farid, A.R. Tamimi, Solar desalination with a humidification-dehumidification cycle: performance of the unit, Desalination, 120(3)(1998) 273-280.
[6] H.E. Fath, A. Ghazy, Solar desalination using humidification—dehumidification technology,Desalination, 142(2) (2002) 119-133.
[7] A. Nafey, H.E. Fath, S. El-Helaby, A. Soliman, Solar desalination using humidification–dehumidification processes. Part II. An experimental investigation, Energy Conversion and Management, 45(7) (2004) 1263-1277.
[8] Y. Dai, H. Zhang, Experimental investigation of a solar desalination unit with humidification and dehumidification, Desalination, 130(2) (2000) 169-175.
[9] Y. Dai, R. Wang, H. Zhang, Parametric analysis to improve the performance of a solar desalination unit with humidification and dehumidification, Desalination, 142(2) (2002) 107-118.
[10] A. Mohamed, N. El-Minshawy, Theoretical investigation of solar humidification–dehumidification desalination system using parabolic trough concentrators, Energy Conversion and Management, 52(10) (2011) 3112-3119.
[11] G. Yuan, Z. Wang, H. Li, X. Li, Experimental study of a solar desalination system based on humidification–dehumidification process, Desalination, 277(1) (2011)92-98.
[12] J. Orfi, N. Galanis, M. Laplante, Air humidification–dehumidification for a water desalination system using solar energy, Desalination, 203(1-3) (2007) 471-481.
[13] G.P. Narayan, M.H. Sharqawy, J.H. Lienhard V, S.M. Zubair, Thermodynamic analysis of humidification dehumidification desalination cycles, Desalination and water treatment, 16(1-3) (2010) 339-353.
[14] K.H. Mistry, J.H. Lienhard, S.M. Zubair, Effect of entropy generation on the performance of humidificationdehumidification desalination cycles, International Journal of Thermal Sciences, 49(9) (2010) 1837-1847.
[15] M.H. Sharqawy, J.H. Lienhard, S.M. Zubair, Thermophysical properties of seawater: a review of existing correlations and data, Desalination and Water Treatment, 16(1-3) (2010) 354-380.
[16] M.H. Sharqawy, J.H. Lienhard, S.M. Zubair, On thermal performance of seawater cooling towers, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 133(4) (2011)043001.
[17] S.A. Klein, F. Alvarado, Engineering equation solver, F-Chart Software, Madison, WI, 1 (2002).
[18] G.P. Narayan, J.H. Lienhard, S.M. Zubair, Entropy generation minimization of combined heat and mass transfer devices, International Journal of Thermal Sciences, 49(10) (2010) 2057-2066.
[19] J.A. Miller, Impact of extraction on a humidification– dehumidification desalination system, Desalination, 313(2013) 87-96.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 3
آبان 1396
صفحه 643-652

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار