بررسی عملکرد آب‌شیرین‌کن خورشیدی تک مرحله‌ای غیرفعال همراه با ماده تغییرفازدهنده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک و شیمی،دانشکده علوم پایه، دانشگاه امام علی (ع)،

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه نوشیروانی بابل، بابل،

چکیده

در این پژوهش به بررسی عملکرد آب‌شیرین‌کن خورشیدی تک مرحله‌ای غیرفعال همراه با ماده تغییرفازدهنده پرداخته شده است. ابتدا از بین استئاریک‌اسید، ستیل الکل و پارافین18-C، یک ماده به عنوان ماده تغییر فاز دهنده مناسب با بیشترین بازده انتخاب گردید. استئاریک اسید به دلیل بالاتر بودن دمای ذوب که منجر به بیشتر شدن انتقال حرارت به خوراک می‌شود، بازدهی بیشتر را از خود نشان داد و به عنوان ماده تغییرفازدهنده مطلوب انتخاب شد. سپس حجم خوراک ورودی به دستگاه بهینه شد و روشن گردید که دستگاه در حجم خوراک ورودی 725/1 لیتر عملکرد مطلوبی دارد. از آنالیز دمایی دستگاه مشخص شد که ماده تغییرفاز دهنده در ساعاتی که تابش نورخورشید کاهش می‌یابد به کمک سیستم آمده و باعث افزایش راندمان دستگاه می‌شود به طوری‌که در حالت بدون ماده تغییرفازدهنده مقدار آب تولیدی برابر با 1654 میلی‌لیتر بود و در حالت همراه با ماده تغییرفازدهنده این مقدار به 1708 میلی‌لیتر افزایش پیدا کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation on single-slope solar desalination Still Integrated with phase change material

نویسندگان [English]

  • Hassan Tavakoli 1
  • Mehdi Aghajani 2
1 Assistant Professor, Faculty of Basic Science, Imam Ali University
2 Chemical engineering department, Babol university of technology
چکیده [English]

In this study, the performance of the single-slop solar desalination still integrated with phase change material was investigated. Firstly, among the three phase change materials of stearic acid, cetyl alcohol and C-18 paraffin, one of them was chosen as a suitable phase change material which exhibited the best performance. Stearic acid was chosen due to higher melting point that cause more heat transfer to the feed and higher efficiency. Then the amount of the feed water was optimized and we found that the solar still with 1.225 liter of feed exhibited the best performance. From the temperature analysis, it was found that when the sunlight is reduced, the presence of the phase change material lead to increase the efficiency of the solar still, as in the case without the phase change material the volume of the produced fresh water was 1654 ml while in the presence of the phase change material this amount was increased to 1708ml.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Solar energy
  • Desalination
  • Solar still
  • Phase change material
  • Stearic acid

 

Al-Karaghouli, A., D. Renne & L. L. Kazmerski (2009) Solar and wind opportunities for water desalination in the Arab regions. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, 2397-2407.

Ansari, O., M. Asbik, A. Bah, A. Arbaoui & A. Khmou (2013) Desalination of the brackish water using a passive solar still with a heat energy storage system. Desalination, 324, 10-20.

Cabeza, L. F. (2012) Thermal energy storage. Comprehensive renewable energy, 3, 211-253.

Chandrashekara, M. & A. Yadav (2017) Water desalination system using solar heat: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 67, 1308-1330.

Dashtban, M. & F. F. Tabrizi (2011) Thermal analysis of a weir-type cascade solar still integrated with PCM storage. Desalination, 279, 415-422.

El-Sebaii, A. A., A. A. Al-Ghamdi, F. S. Al-Hazmi & A. S. Faidah (2009) Thermal performance of a single basin solar still with PCM as a storage medium. Applied Energy, 86, 1187-1195.

Kabeel, A. & M. Abdelgaied (2016) Improving the performance of solar still by using PCM as a thermal storage medium under Egyptian conditions. Desalination, 383, 22-28.

Kabeel, A. E. & M. Abdelgaied (2017) Observational study of modified solar still coupled with oil serpentine loop from cylindrical parabolic concentrator and phase changing material under basin. Solar Energy, 144, 71-78.

Mamouri, S. J., H. G. Derami, M. Ghiasi, M. Shafii & Z. Shiee (2014) Experimental investigation of the effect of using thermosyphon heat pipes and vacuum glass on the performance of solar still. Energy, 75, 501-507.

Mousa, H. & A. M. Gujarathi (2016) Modeling and analysis the productivity of solar desalination units with phase change materials. Renewable Energy, 95, 225-232.

Rajasekhar, G. & M. Eswaramoorthy (2015) Performance evaluation on solar still integrated with nano-composite phase change materials. Applied Solar Energy, 51, 15-21.

Rizzuti, L., H. M. Ettouney & A. Cipollina. 2007. Solar desalination for the 21st century: a review of modern technologies and researches on desalination coupled to renewable energies. Springer Science & Business Media.

Shukla, S. 2014. Application of Solar Distillation Systems with Phase Change Material Storage. In Modern Mechanical Engineering, 15-42. Springer.

Velmurugan, V., M. Gopalakrishnan, R. Raghu & K. Srithar (2008) Single basin solar still with fin for enhancing productivity. Energy Conversion and Management, 49, 2602-2608.

Vishwanath Kumar, P., A. Kumar, O. Prakash & A. K. Kaviti (2015) Solar stills system design: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 51, 153-181.