شبیه‌سازی عددی میزان استحصال آب در سامانه آب اتمسفریک توسط نرم‌افزار فلوئنت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 مدیر مهندسی فروش، مهندسی هوافضا، شرکت تولیدی و مهندسی شعله صنعت، تهران، ایران

چکیده

تأمین آب شیرین همواره یکی از مهم‌ترین مسائل پیش روی انسان است. باتوجه‌به جمعیت و منابع آب موجود، روش‌های مختلفی برای تأمین آب ارائه می‌شود، در این مقاله به بررسی یکی از این روش‌ها پرداخته می‌شود. در این روش هوا از طریق فن‌های ورودی وارد لوله‌های زیرزمینی شده و از طریق این لوله‌ها وارد برج خنک‌کن می‌شود. با کاهش دمای هوا از طریق خنک کاری، آب اضافی موجود در هوای مرطوب از حالت بخار به مایع تبدیل می‌شود. از آب حاصل می‌توان به‌عنوان آب شرب و یا برای مصارف کشاورزی استفاده کرد. شبیه‌سازی عددی این سامانه برای حالت‌های مختلف با استفاده نرم‌افزار انسیس فلوئنت برای هر قسمت از فرایند به‌صورت مجزا انجام می‌گیرد. باتوجه‌به نتایج حل عددی، با استفاده از روابط تهویه مطبوع نرخ استحصال آب محاسبه می‌شود. در نیمه ابتدایی روز نرخ استحصال آب مقدار قابل‌توجهی است. این مقدار در نیمه دوم روز به صفر می‌رسد. علت این امر، بالاتر بودن دمای بدنه برج نسبت به هوای ورودی است. با این فرض در نیمه دوم روز، هوای ورودی وظیفه خنک کاری سیکل و آماده‌سازی آن برای روز بعد را برعهده دارد.

کلیدواژه‌ها


[1]  J. JanatKhah, A Review of the process of water extraction from air humidity, a new and practical method for drinking water supply, Scientific Journal of Engineering Studies, Vol. 38, pp. 63-72, 2018. (in Persian)
[2] Sh. Heydari, F. Imani, A Study of the Energy Consumption of an Underground Building in Comparison with a Similar Model on the Surface in Tehran, Yazd, and Tabriz, Iranian Architecture Studies Quarterly, No. 13, Spring and Summer 2019. (in Persian)
[3] M. Bazargan, M. Ahmadi, Production of fresh water or use of underground cooling of humid air and solar energy, Journal of Renewable and New Energies, Vol. 1, pp. 5-15, 2014. (in Persian)
[4]   M. Mafi, Evaluation of fresh water extraction from air humidity using the cooling system of buried pipes, 22nd Annual International Conference on Mechanical Engineering, 2014. (in Persian)
[5]   A. JanZadeh, Extraction of Al from the Air Using the Temperature of Depth of Earth, Journal of water and Soil Conservation, Vol. 25, No. 2, 2018. (in Persian)
[6]  Water production calculation table, Accessed 15 September 2020; www.awaintl.com.{Carey, 1998 #8}
[7] C. Borgnakke, GJ. Van Wylen , RE. Sonntag, Fundamentals of Thermodynamics, 7th Edition, pp. 530–548, 2009.
 [8]  H. Jarimi, R. Powell and S. Riffat; Review of sustainable methods for atmospheric water harvesting, International Journal of Low-Carbon Technologies, Vol. 15, pp. 253-276 2019.
[9]   J. Lindblom, B. Nordell; Water production by underground condensation of humid air, Desalination, Vol. 189, pp. 248-260, 2006.
[10] J. Lindblom, B. Nordell; Underground condensation of humid air for drinking water production and subsurface irrigation, Desalination, Vol. 203, pp. 417-434, 2007.
[11] JD. Anderson.; Fundamentals of Aerodynamics, 7nd Edition, pp. 475–564, 2001.
[12] K. Pontious, B. Weidner, N. Guerin, A. Dates, O. Pierrakos and K. Altaii; Design of an Atmospheric Water Generator: Harvesting Water Out of Thin Air, IEEE Systems and Information Engineering Design Symposium, 2016.
[13] K. Patel, J. Patel, H. Raval, Potential Study of Atmospheric Water Generator (AWG) for Humid Climatic Conditions of Eastern States in India, Renewable Energy and Climate Change, pp. 239-248, 2020.
[14] Weather Atlas, Weather forecast and Climate information, Accessed 15 September 2020; weather-atlas.com.