بررسی آزمایشگاهی تأثیر مواد تغییرفازدهنده بر عملکرد آب‌شیرین‌کن خورشیدی شیب‌دار بهبودیافته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده
شیرین‌سازی آب‌های شور با استفاده از آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی گزینه‌ای مطلوب و جذاب برای تولید غیرمتمرکز (در محل) و پایدار آب شیرین می‌باشد. اخیراً، مؤلف مقاله حاضر یک آب‌شیرین‌کن شیب‌دار بهبودیافته را توسعه و به‌طور آزمایشگاهی موردمطالعه قرار داده‌ است. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده عملکرد بسیار خوب این آب‌شیرین‌کن می‌باشد. بااین‌وجود این آب‌شیرین‌کن در طول شب به دلیل عدم وجود تابش خورشید، قادر به تولید آب شیرین نیست. برای حل این مشکل، ذخیره‌سازی انرژی خورشید در طول روز و استفاده از این انرژی در طول شب می‌تواند گزینه مناسبی باشد که با استفاده از مواد تغییرفازدهنده قابل انجام است. در مطالعه حاضر با تجهیز کردن آب‌شیرین‌کن شیب‌دار بهبودیافته با ماده تغییرفازدهنده موم پارافین، به‌صورت آزمایشگاهی به بررسی اثر اضافه کردن این ماده بر عملکرد این آب‌شیرین‌کن پرداخته‌شده است. بدین منظور دو آب‌شیرین‌کن شیب‌دار بهبودیافته با ابعاد و مشخصات مشابه که یکی به‌صورت ساده و دیگری با اضافه کردن ماده تغییرفازدهنده به زیر صفحه جاذب ساخته‌شده به‌طور هم‌زمان مورد آزمایش قرارگرفته‌اند. آزمایش‌ها در خردادماه 1400 و در شرایط آب و هوایی شهر کرمان انجام‌شده‌اند. نتایج آزمایش نشان می‌دهند که استفاده از ماده تغییرفازدهنده به‌طور نسبی باعث بهبود عملکرد آب‌شیرین‌کن می‌شود و در شرایط طراحی و کاری مختلف بین 7/3 تا 12 درصد عملکرد آب‌شیرین‌کن را بهبود می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

- مراجع
[1] M. Dashtban and F. F. Tabrizi, Thermal analysis of a weir-type cascade solar still integrated with PCM storage, Desalination, Vol. 279, No. 1-3, pp. 415-422, 2011.
[2]  A. Kabeel and M. Abdelgaied, Improving the performance of solar still by using PCM as a thermal storage medium under Egyptian conditions, Desalination, Vol. 383, pp. 22-28, 2016.
[3]  M. Al-harahsheh, M. Abu-Arabi, H. Mousa, Z. Alzghoul, Solar desalination using solar still enhanced by external solar collector and PCM, Applied Thermal Engineering, Vol. 128, pp. 1030-1040, 2018.
[4]  M. R. Safaei, H. R. Goshayeshi, I. Chaer, Solar still efficiency enhancement by using graphene oxide/paraffin nano-PCM, Energies, Vol. 12, No. 10, pp. 2002, 2019.
[5]  A. Amarloo and M. B. Shafii, Enhanced solar still condensation by using a radiative cooling system and phase change material, Desalination, Vol. 467, pp. 43-50, 2019.
[6]  G. Rajasekhar and M. Eswaramoorthy, Performance evaluation on solar still integrated with nano-composite phase change materials, Applied Solar Energy, Vol. 51, No. 1, pp. 15-21, 2015.
[7]  A. A. M. Omara, A. A. A. Abuelnuor, H. A. Mohammed, M. Khiadani, Phase change materials (PCMs) for improving solar still productivity: a review, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 139, No. 3, pp. 1585-1617, 2020/02/01, 2020.
[8]  F. F. Tabrizi, M. Dashtban, H. Moghaddam, Experimental investigation of a weir-type cascade solar still with built-in latent heat thermal energy storage system, Desalination, Vol. 260, No. 1-3, pp. 248-253, 2010.
[9]  S. S. Adibi Toosi, H. R. Goshayeshi, I. Zahmatkesh, V. Nejati, Experimental assessment of stepped solar still with hybrid NPCM under magnetic field, Mechanical Engineering of Tabriz University, Vol. 53, No. 1, pp. 13-22, 2023.
[10] V. P. Katekar and S. S. Deshmukh, A review of the use of phase change materials on performance of solar stills, Journal of Energy Storage, Vol. 30, pp. 101398, 2020.
[11] C. Yadav and M. Kumar, Recent advances in stepped and weir type solar still, Int. J. Recent Adv. Eng. Technol, Vol. 4, No. 1, pp. 83-90, 2016.
[12] M. R. Assari, H. Basirat Tabrizi, A. Kavoosinejad, S. Rahimi, Investigation of phase change materials on the performance of solar desalination plants, Mechanical Engineering Journal, Vol. 28, No. 1, pp. 42-48, 2019.
[13] S. M. Shalaby, E. El-Bialy, A. A. El-Sebaii, An experimental investigation of a v-corrugated absorber single-basin solar still using PCM, Desalination, Vol. 398, pp. 247-255, 2016.
[14] E. A. Abdel-Aziz, T. M. Mansour, M. M. K. Dawood, T. M. Ismail, K. Ramzy, Exergoeconomic and enviroeconomic evaluations of conventional solar still using PCM and electric heater powered by solar energy: an experimental study, Environmental Science and Pollution Research, Vol. 30, No. 24, pp. 66135-66156, 2023.
[15] U. F. Alqsair, Enhancement the production of trays solar still via nano phase change material and preheating feed-water, Case Studies in Thermal Engineering, Vol. 53, pp. 103822, 2024.
[16] R. Sathyamurthy, Silver (Ag) based nanoparticles in paraffin wax as thermal energy storage for stepped solar still – An experimental approach, Solar Energy, Vol. 262, pp. 111808, 2023.
[17] H. Amiri, Design, fabrication, and experimental analysis of improved stepped solar still, Mechanical Engineering of Tabriz University, Vol. 52, No. 3, pp. 237-246, 2022 (In Persian).
[18] H. Amiri, Enhancing the stepped solar still performance using a built-in passive condenser, Solar Energy, Vol. 248, pp. 88-102, 2022.
[19] T. Kousksou, A. Jamil, T. E. Rhafiki, Y. Zeraouli, Paraffin wax mixtures as phase change materials, Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol. 94, No. 12, pp. 2158-2165, 2010.
[20] M. Safaripour and M. Mehrabian, Predicting the direct, diffuse, and global solar radiation on a horizontal surface and comparing with real data, Heat and mass transfer, Vol. 47, No. 12, pp. 1537-1551, 2011.
[21] S. Jafari and E. J. Javaran, An optimum slope angle for solar collector systems in kerman using a new model for diffuse solar radiation, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, Vol. 34, No. 9, pp. 799-809, 2012.
[22] V. S. Vigneswaran, G. Kumaresan, B. V. Dinakar, K. K. Kamal, R. Velraj, Augmenting the productivity of solar still using multiple PCMs as heat energy storage, Journal of Energy Storage, Vol. 26, pp. 101019, 2019.
[23] R. Grewal and M. Kumar, Performance evaluation of a concatenated stepped solar still system loaded with different masses of energy storage material, Energy, Vol. 259, pp. 125005, 2022.
[24] S. S. Adibi Toosi, H. R. Goshayeshi, I. Zahmatkesh, V. Nejati, Experimental assessment of new designed stepped solar still with Fe3O4 + graphene oxide + paraffin as nanofluid under constant magnetic field, Journal of Energy Storage, Vol. 62, pp. 106795, 2023.
دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 25
اردیبهشت 1405
صفحه 73-83

  • تاریخ دریافت 17 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 10 دی 1403
  • تاریخ پذیرش 28 آبان 1404