بررسی عملکرد یک دستگاه تولید آب شیرین رطوبت‌زن-رطوبت‌زدا متصل به کلکتورهای خورشیدی فتوولتائیک حرارتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

مقاله حاضر به بررسی عملکرد یک سیستم تولید آب شیرین رطوبت زن- رطوب تزدا (HDH ) متصل به کلکتورهای خورشیدی فتوولتائیک حرارتی ( PV/T ) پرداخته است. اجزاء اصلی سیستم شامل رطوبت زن، رطوبت زدا و کلکتورهای PV/T می باشد. معادلات حاکم بر مسئله توسط نوشتن بالانس انرژی برای اجزاء مختلف سیستم استخراج و به صورت عددی حل شده است. نتایج شبیه سازی تحقیق حاضر در توافق مناسبی با داده های آزمایشگاهی تحقیقات گذشته می باشد. نتایج مقاله نشان می دهند که برای تامین حداقل انرژی خورشیدی لازم برای کارکرد سیستم به تعداد حداقل 3 کلکتور PV/T با مساحت سطح کل برابر با 3/2m2 نیاز میباشد. همچنین یک مقدار مطلوبی برای دبی جرمی جریان آب شور و هوا در سیستم ترکیبی وجود دارد که بازده انرژی سیستم را حداکثر می کند. مقادیر مطلوب دبی جرمی آب شور و هوا و بازده حداکثر سیستم به ترتیب برابر 025 / 0 و 03 / 0 کیلوگرم بر ثانیه و 65 % می باشند. علاوه بر این افزایش تعداد کلکتورهای PV/T باعث افزایش تولید آب شیرین و توان الکتریکی خروجی میشود و به دلیل افزایش توان مصرفی پمپاژ از بازده انرژی می کاهد. افزایش دمای آب شور ورودی به خاطر تاثیر منفی آن بر عملکرد رطوب تزدا و کلکتورهای PV/T ، باعث کاهش تولید آب شیرین، توان الکتریکی و بازده انرژی می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Performance Assessment of a Humidification-Dehumidification Desalination Unit Connected to Photovoltaic Thermal Collectors

نویسندگان [English]

  • S.M. A. Hosseini
  • F. Sarhaddi
Department of Mechanical Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Present paper has investigated the performance assessment of a humidificationdehumidification (HDH) desalination system connected to photovoltaic thermal (PV/T) collectors. The main components of the system include humidification, dehumidification and PV/T collectors. Problem governing equations are obtained by writing the energy balance for the system various components and solved numerically. The simulation results of the present study are in fair agreement with the experimental data of previous literatures. Paper results show that at least three PV/T collectors with total area 2.3 m2 is needed to supply the minimum solar energy for the startup of system. Also, there is a desired mass flow rate for brackish water and air which maximize the system energy efficiency. The desired values of mass flow rate of brackish water and air and the maximum energy efficiency are 0.025 kg/s, 0.03 kg/s and 65%, respectively. Furthermore, the increase of PV/T collectors number increases freshwater productivity and output electrical power and decreases the energy efficiency due to
the increase of consumed pumping power. Due to the negative influence of the temperature increase of inlet brackish water on the performance of dehumidifier and PV/T collectors, it causes the decrease of freshwater productivity, electrical power and energy efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fresh water
  • Humidification
  • Dehumidification
  • Solar collector
  • Photovoltaic thermal

مراجع

[1] V. Velmurugan, M. Gopalakrishnan, R. Raghu, K.Srithar, Single basin solar still with fin for enhancing productivity, Energy Conversion and Management, 49(2008) 2602-2608.
[2] M. Khedr, Techno-economic investigation of an air humidification-dehumidification desalination process,Chemical Engineering Technique, 16 (1993) 270-274.
[3] M. Wolf, Performance analysis of combined heating and photovoltaic power systems for residences, Energy Conversion and Management, 16 (1976) 79-90.
[4] L.W. Florschuetz, Extension of the Hottel-Whillier model to the analysis of combined photovoltaic/thermal flat plate collectors, Solar Energy, 22 (1979) 361-366.
[5] A.A. Madani, G.M. Zaki, Prospective of two small water producing units, Desalination, 73 (1989) 167-180.
[6] N.K. Nawayseh, M.M. Farid, S. Al-Hallaj, A.R. Al- Timimi, Solar desalination based on humidification process: I–evaluating the heat and mass transfer coefficients, Energy Conversion and Management, 40(13) (1999) 1423-1439.
[7] N.K. Nawayseh, M.M. Farid, A.A. Omar, A. Sabirin, Solar desalination based on humidification process: II–computer simulation, Energy Conversion and Management, 40(13) (1999) 1441-1461.
[8] K. Mousa, A. Arabi, K.V. Reddy, Performance evaluation of desalination processes based on the humidification dehumidification cycle with different carrier gases, Desalination, 156 (2003) 281-293.
[9] A. Tiwari, M.S. Sodha, Performance evaluation of solar PV/T system: An experimental validation, Solar Energy, 80 (2006) 751-759.
[10] G. Prakash Narayan, H. Mostafa, E.K. Sharqawy, J.H.Summers, S.Z.M. Lienhard, M.A. Antar, The potential of solar-driven humidification–dehumidification desalination for small-scale decentralized water production, Renewable and Sustainable Energy Reviews,14 (2010) 1187-1201.
[11] J.J. Hermosillo, C.A. Arancibia-Bulnes, C.A. Estrada, Water desalination by air humidification: Mathematical model and experimental study, Solar Energy, 86 (2012)1070-1076.
[12] J. Yazdanpanahi, F. Sarhaddi, M. Mahdavi Adeli, Experimental investigation of exergy efficiency of a solar photovoltaic thermal (PVT) water collector based on exergy losses, Solar Energy, 118 (2015) 197-208.
[13] M.H. Hamed, A.E. Kabeel, Z.M. Omara, S.W. Sharshir, Mathematical and experimental investigation of a solar humidification–dehumidification desalination unit, Desalination, 358 (2015) 9-17.
[14] G. Wu, H. Zheng, H. Kang, Y. Yang, P. Cheng, Z.Chang, Experimental investigation of a multi-effect isothermal heat with tandem solar desalination system based on humidification–dehumidification processes, Desalination, 378 (2016) 100-107.
[15] H.F. Elattar, A. Fouda, S.A. Nada, Performance investigation of a novel solar hybrid air conditioning and humidification–dehumidification water desalination system, Desalination, 382 (2016) 28-42.
[16] A. Eslamimanesh, M.S. Hatamipour, Mathematical modeling of a direct contact humidification–dehumidification desalination process, Desalination, 237(2009) 296-304.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 3
آبان 1396
صفحه 653-662

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار