بررسی تجربی ‌آب‌شیرین‌کن خورشیدی رطوبت زنی-رطوبت‌زدایی مجهز به جمع‌کننده‌ی فتوولتائیک-گرمائی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 بخش مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

در این تحقیق یک طرح نوین برای شیرین سازی آب‌شور، با انرژی خورشید پیشنهاد گردید. در آب‌شیرین‌کن موردنظر، از روش رطوبت­زنی – رطوبت‌زدایی برای تبدیل آب‌شور به قابل شرب استفاده شد. آب‌شیرین‌کن ساخته‌شده شامل تبخیر­کننده­ی فتوولتائیک-گرمائی، چگالنده، مخزن­های آب‌شور و شیرین، دمنده­ی هوا و پمپ آب بود. ارزیابی سامانه پیشنهادی در سه سطح سرعت هوا (1، 5/1 و 2 متر بر ثانیه) و سه سطح دبی آب شور عبوری از روی صفحه جاذب فتوولتائیک (94، 189 و 283 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع سطح جمع کننده) انجام گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که بالاترین بازده تبخیرکننده حدود 80 درصد و بیشینه تبخیر روزانه حدود 4/7 کیلوگرم بود که در دبی جریان آب 189 کیلو گرم بر ساعت بر متر مربع و سرعت هوای خروجی 2 متر بر ثانیه مشاهده گردید. بالاترین کارایی چگالنده حدود 61 درصد و بیشینه آب شیرین تولیدشده حدود 8/4 کیلوگرم در هرروز بود که در دبی آب عبوری 189 کیلو گرم بر ساعت بر متر مربع و سرعت هوای خروجی 1 متر بر ثانیه، به دست آمد. با وجود آنکه دمای کاری پنل فتوولتائیک مرسوم، به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بالاتر (به‌طور متوسط 18 درجه سلسیوس) از حالت­های مختلف جمع­کننده­ی فتوولتائیک-گرمائی بود، بازده الکتریکی آن، به دلیل دریافت تابش بیشتر خورشید، بیشتر شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Analysis of a Humidification- Dehumidification Solar Desalination System Equipped with a Photovoltaic-Thermal Collector

نویسندگان [English]

  • Hamid Mortezapour 1
  • Mohammad Hassan Mostafavi 2
  • Kazem Jafari Naeimi 2
  • Mohsen Shamsi 2
1 Shahid Bahonar University of Kerman
2 Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
چکیده [English]

In this study, a novel solar water desalination system was proposed. The designed system worked based on the humidification – dehumidification (HD) method. It was comprised of a photovoltaic-thermal (PVT) evaporator, a condenser, fresh and saline water tanks, an air blower, and a water pump. The performance evaluation tests were conducted at three velocities of air leaving the exhaust pipe (1, 1.5 and 2m/s) and three levels of saline water passing over the photovoltaic module (94, 189 and 283kg.h-1 per m2 collector surface). The results showed that the highest evaporator efficiency was about 80% and the maximum daily evaporated water was about 7.4kg, which were observed at the water flow rate of 189kg.h-1m-2 and the air velocity of 2m/s. Whereas, a maximum condenser effectiveness of 61% and fresh water production of about 4.8kg per day were found at the water flow rate of 189kg.h-1m-2 and the air velocity of 1m/s. Although operating temperature of the conventional photovoltaic module was considerably higher than the PVT collector at the different working conditions, its electrical efficiency was also higher due to the more absorption of solar energy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Condenser
  • Electrical efficiency
  • Evaporator
  • Fresh Water

مراجع

 
 
Akbari, A., gholinezhad, M., pourali, O. & amidpour, M. (2016). Two-objective optimization of heat recovery and desalinated water production from a once-through cooling system. Sharif: Mechanical Engineering, 32(3), 137-147. (In farsi)
Al-Karaghouli, A. & Kazmerski, L. L. (2013). Energy consumption and water production cost of conventional and renewable-energy-powered desalination processes. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 24, 343-356.
Ali, M. T., Fath, H. E. & Armstrong, P. R. (2011). A comprehensive techno-economical review of indirect solar desalination. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(8), 4187-4199.
Bahadori, M. N., Dehghani-Sanij, A. & Sayigh, A., (2016). Wind Towers. Springer, Place: Published.
Chandrashekara, M. & Yadav, A. (2017). Water desalination system using solar heat: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 67, 1308-1330.
Cohen-Tanugi, D. & Grossman, J. C. (2012). Water desalination across nanoporous graphene. Nano letters, 12(7), 3602-3608.
Duffie, J. A. & Beckman, W. A., (2013). Solar engineering of thermal processes. John Wiley & Sons, Place: Published.
Giwa, A., Fath, H. & Hasan, S. W. (2016). Humidification–dehumidification desalination process driven by photovoltaic thermal energy recovery (PV-HDH) for small-scale sustainable water and power production. Desalination, 377, 163-171.
Goetzberger, A. & Hoffmann, V. U., (2005). Photovoltaic solar energy generation. Springer Science & Business Media, Place: Published.
Hasanuzzaman, M., Rahim, N., Hosenuzzaman, M., Saidur, R., Mahbubul, I. & Rashid, M. (2012). Energy savings in the combustion based process heating in industrial sector. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(7), 4527-4536.
Jahanshahi Javaran, E., Hossein Khani, A. & Mohammadi, S. M. H. (2016). Manufacturing and simulation of a solar humidification-dehumidification desalination system. Modares Mechanical Engineering, 16(12), 239-248. (In Farsi)
Kabeel, A., Hamed, M. H., Omara, Z. & Sharshir, S. (2014). Experimental study of a humidification-dehumidification solar technique by natural and forced air circulation. Energy, 68, 218-228.
Zamen, M.,  Rezakhani, N., Rejabi, M.& Zeinali Danaloo, M. Al. A. (2015). Performance Evaluation of the Hybrid System of Domestic Solar Water Heater /Desalination System. Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran, 34(3), 91-102. (In Farsi)
Narayan, G. P., Sharqawy, M. H., Summers, E. K., Lienhard, J. H., Zubair, S. M. & Antar, M. (2010). The potential of solar-driven humidification–dehumidification desalination for small-scale decentralized water production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(4), 1187-1201.
Qiblawey, H. M. & Banat, F. (2008). Solar thermal desalination technologies. Desalination, 220(1-3), 633-644.
Sahay, A., Sethi, V., Tiwari, A. & Pandey, M. (2015). A review of solar photovoltaic panel cooling systems with special reference to Ground coupled central panel cooling system (GC-CPCS). Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 306-312.
Mohammadi Sarduei, M., Mortezapour, H. & Naeimi, K. J. (2017). Numerical analysis of using hybrid photovoltaic-thermal solar water heater in Iran. Journal of Agricultural Machinery, 7(1), 221-233. (In Farsi)
Shalaby, S., Bek, M. & Kabeel, A. (2017). Design Recommendations for Humidification-dehumidification Solar Water Desalination Systems. Energy Procedia, 107, 270-274.
Sharon, H. & Reddy, K. (2015). A review of solar energy driven desalination technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41, 1080-1118.
Shatat, M., Worall, M. & Riffat, S. (2013). Opportunities for solar water desalination worldwide. Sustainable cities and society, 9, 67-80.
Skoplaki, E. & Palyvos, J. A. (2009). On the temperature dependence of photovoltaic module electrical performance: A review of efficiency/power correlations, Solar energy, 83(5), 614-624.
Tabrizi, F. F., Khosravi, M. & Sani, I. S. (2016). Experimental study of a cascade solar still coupled with a humidification–dehumidification system. Energy Conversion and management, 115, 80-88.
Thole, B. 2013. Ground water contamination with fluoride and potential fluoride removal technologies for East and Southern Africa, Perspectives in Water Pollution. InTech.
Tyagi, V., Kaushik, S. & Tyagi, S. (2012). Advancement in solar photovoltaic/thermal (PV/T) hybrid collector technology. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(3), 1383-1398.
van Helden, W. G., van Zolingen, R. J. C. & Zondag, H. A. (2004). PV thermal systems: PV panels supplying renewable electricity and heat. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 12(6), 415-426.
 
 
 
مهندسی بیوسیستم ایران
دوره 49، شماره 2
تیر 1397
صفحه 295-305

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 05 مهر 1396
  • تاریخ بازنگری: 01 آذر 1396
  • تاریخ پذیرش: 29 آذر 1396

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار