مهندسي شيمي ايران دوره 43، شماره

ارزيابي عملكرد سامانه ترکيبي آبگرمکن/آبشيرينکن
خورشيدي خانگي

محمد ضامن●*+، ناصر رضاخاني، مهديه رجبي، ميرعلي اصغر زينالي دانالو کرج، مجتمع تحقيقاتي جهاد دانشگاهي، پژوهشکده توسعه صنايع شيميايي ايران

چكيده:استفاده از آبشيرينکنها يکي از راهحلهاي مقابله با بحران آب در کشور ميباشد. روش رطوبتزني- رطوبتزدايي هوا يا به اختصار HD، يکي از روشهاي نمکزدايي از آبهاي شور در ظرفيتهاي پايين است که طي سالهاي اخير مورد توجه قرار گرفته است. در اين مقاله طرحي براي ترکيب آبشيرينکن HD خورشيدي با آبگرمکن خورشيدي خانگي ارايه شده است. اين دستگاه در مقياس خانگي و براي تأمين همزمان آب شرب و آب گرم مصرفي يک خانوار طراحي شده و براي مناطق دورافتاده و کمجمعيت کويري گزينهاي مناسب ميباشد .
پس از بررسي ترکيبهاي گوناگون اين دو دستگاه و انتخاب و ارزيابي فرايند نهايي، ساخت دستگاه ترکيبي در پژوهشکده توسعه صنايع شيميايي ايران انجام شد و آزمايشهاي لازم بر روي آن صورت گرفت. پارامترهاي گوناگون و مؤثّر در عملکرد دستگاه مانند شدت جريان ورودي به کندانسور، محدوده دمايي عملکرد آب شيرينکن و ميزان تابش دريافتي خورشيد مورد بررسي قرار گرفت. اين دستگاه با توجه به شرايط تابش خورشيد در کرج در ماههاي بهار و تابستان مورد ارزيابي قرار گرفت که بر اين اساس با استفاده از 4 عدد کلکتور خورشيدي ميتواند روزانه تا 02 ليتر آب شيرين و حدود 052 ليتر آب گرم توليد کند. با توجه به اينکه در فرايند طراحي شده آب شور خروجي از آبشيرينکن به عنوان آب گرم مصرفي مورد استفاده قرار ميگيرد ،درنتيجه ميزان استفاده از آب گرم توسط مصرفکننده دورريز آب دستگاه کاهش مييابد که بر اساس طراحي صورت گرفته ميتواند در برخي روزها به صفر برسد. بنابراين افزون بر بهکارگيري انرژي خورشيد در تأمين گرماي مورد نياز، صرفهجويي مناسبي در مصرف آب صورت ميگيرد.

واژههاي كليدي: آبشيرينکن؛ آبگرمکن؛ انرژي خورشيدي؛ رطوبتزني؛ رطوبتزدايي

KEY WORDS: Desalination unit; Water heater; Solar energy; Humidification; Dehumidification.

مقدمه
پژوهشهای صورت گرفته در زمينه آبشيرينكنهای خورشيييیاز نوع مستقيم بودهاني و پژوهش های فراواني در ببويود كياراي به دو روش استفاده مستقيم و غير مستقيم از انرژی خورشيي دستهبنييیآنها صورت گرفته است، با اين حال به دليل مش لهياي ماننيي م ش ود .ب اودود آن ه نخس تين آبش يرينك نه ای خورش ييی كير شين پوشش شفاف و كياهش رانييمان دسيت اه بيه صيورت

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
● نشاني ديگر: شاهرود، دانشگاه صنعتي شاهرود، دانشکده مهندسي مکانيک
93
تجاری درنياميه است. اما روش غير مستقيم كه از فنياوری هيایمتياول دمعآوری انرژی خورشييی مانني كل تورهيای خورشيييیاستفاده م نمايي و سپس اين انرژی را در آبشيرينكن مورد استفاده قرار م دهي، به طور كل دارای رانيمان بالاتری از روش مسيتقيم بيوده و به دليل تماس نياشيتن آب شيور بيا ديابب خورشيييی، بسيياری از مش لهای ببرهبرداری آن را نيز نيارد. روش رطوبتزن و رطوبتزداي هوا )HD( از دمله روشهای غيرمستقيم در آبشيي رينكين هيای خورشييی بوده كه در سيال هيای اخيير نييز ميورد توديه زييادی قرار گرفته است. از سال 0991 ميلادی، چنييين آب شييرينكينHD در كش ورهای ت ونس، م الزی و اردن س اخته ش يه اس ت .
از پژوهشهای مبم در زمينه اين نوع آب شيرينكنها مطالعهها و پ ژوهشه اي اس ت ك ه توس Ben Bacha و هم اران [0] در كشور تونس انجيا شييه اسيت. آنهيا واحيي خيود را بيا نيا SMCEC)0( ارايه نمودني و پيس از بررسي دو واحيي نشيه شييه در سييال 0991 ميييلادی [2] يييو واحييي تحقيقييات كوچييوتيير با 2m 2/1 كل تور خورشيييی تخيت سياختني . بييش تير پيژوهش هيای
Ben Bacha ب ر روی م يلس ازی و ش ويهس ازی واح ي [0] و س پس در سييالهييای بعييي ميييل سييازی و شييويه سييازی دينييامي ب ا وارد نم ودن پ ارامتر زم ان در محاس وهه ا [3] ب وده اس ت. وی به اين روش كاركرد واحي در ساعتهای گونياگون روز را ميورد بررسي قرار داده و در مقالهای دي ر نيز عمل رد كل تورهای خورشييی را با توده به متغيير بيودن نسيوت بيه زميان ميورد توديه قيرار داد .
Ben Bacha تلاش نميوده اسيت تيا بيا شيويه سيازی در شيراي گوناگون، عمل رد و رانيمان واحي را ببوود دهي[4]. در سيال هيا ی اخير نيز پژوهشهای زيادی در دبت ساخت آب شيرينكن خورشي ييی HD صي ورت گرفتي ه اسي ت .Zehui Chang و هم ياران ]5[ به تحليل تجرب آب شيرينكن چني منظوره خورشي ييی بير پا يي ه فرايني HD پرداختهاني. در سيال 2103 A.E Kabeel و هم ياران ]6[ نمونه آزمايش اه از يو سامانه آب شيرينكن خورشييی HD و يو واحي توخير يو مرحلهای تركيه شيه با آبگر كين خورشيييی
ن انو س يال را م ورد بررس ق رار داده ان ي .Gufeng Yuana و هم اران ]1[ به بررس نتيجههای به دست آمييه از يي و سيامانه آب شيرينكن HD با ظرفيت توليي 0111 ليتر آب شي يرين در روز پرداخته اني. اين دست اه متش ل از بخش گر كننيه هوا با سيط
011 متر مربع و كل تورهای خورشييی با سط 02 متر مربع م باشي.
در ايران پژوهشهاي از سال 0335 در زمينه روش HD آغياز شيي
-3849031599

و در ابتيا يو دست اه آب شيرين كن به ظرفيت 01 ليتر بر ساعت در پژوهش يه توسعه صنايع شيمياي ايران ساخته شي]3[. سيپسطراح و ساخت آب شيرينكين ي آبگير كين خورشيييیHD
دومرحله ای برای يو روستا در استان قيم بيا اسيتفاده از فر اينيي دو مرحلهای توس همان تيم پژوهش انجا شي كيه م ييزان مشيرف انرژی آن نسوت به نمونه پيشين حييود 21% كياهش يافيت ] 9[.
تاكنون اصيلا فر اينيي ترك يوي آبگير كين و آب شييرين كينخورشييی HD به عنوان يو فراوردهی تجاری و متناسه با ن يياز مشرف كننيه كمتر مورد توده قرار گرفتيه اسيت. در ايي ن مقاليه،
طير تركيو ب رای ي و دس ت اه آب گ ر ك ن/آبش يرينك ن خورش ييی غيرمس تقيم )ك ه موتن ب ر فراين ي رطوب تزن و رطوبتزداي هوا( م باشي در مقيياس خيان بررسي و ارز يياب شيه و نتيجههای طراح ، ساخت و تست دست اه ارايه شيه است.

بخش تجربي تشريح فرايند
پس از بررس 00 حالت گوناگون تركيه آبشيرينكن HD با آب رم ن خورشييی]01[، فراينيی مطابق ش ل 0 به عنوان نمودار دريان نباي برای دست اه تركيو انتخاب شي. مطابق ش ل، دست اه از بخشهای گوناگون شامل آبشيرينكن، مخزن آب گر، مخزن آب شيرين، كل تورهای خورشييی، پمپها و سامانه كنترل تش يل شيه است. در آبشيرينكن از فرايني رطوبتزن و رطوبتزداي هوا استفاده شيه است. اين دو فرايني درون يو محفظه بسته و به صورت پيوسته انجا م گيرد. رطوبتزن هوا با استفاده دريان مخالف آب شور و هوا بر روی نوع آكنه پليمری مقاو به دمای بالا رخ م دهي كه منجر به افزايش دما و رطوبت هوا م شود. ظرفيت دذب رطوبت هوا با افزايش دما به مقيار چشم يری افزايش م يابي، بهعنوان نمونه اختلاف رطوبت مطلق حالت اشواع هوا بين دو دمای 31 تا 11 درده سلسيوس بيش از 251 گر بر كيلوگر هوای خشو است. با توخير مول ولهای آب، املا باقيمانيه همراه با دريان خرود آب شور )دريان 4 در ش ل 0( دفع م شود.
هوای گر و مرطوب از قسمت بالای آكنه خارج شيه و به بخش رطوبتزداي وارد م شود. در بخش رطوبت زداي از يو چ النيه پرهلوله برای خنو نمودن دريان هوا و رطوبتزداي آن استفاده شيه است. در اين چ النيه مطابق ش ل 0 از آب سرد ورودی به عنوان سيال خنوكننيه استفاده م شود كه منجر به پيشگر شين
)1( Solar Multiple Condensation Evaporation Cycle
99
10795-185570

ه

شو

از

ورودی

شور
شيرين
آب

آب
گر

مشرف

مخزن
شيرين

آب

خورشييی

پمپ

خورشييی

يونيت

كنترل

گر

آب

مخزن

ه

شو

از

ورودی

شور

شيرين

آب

آب



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید