28692

بهينه‌سازي اقتصادي و محيط‌زيستي سيستم‌هاي توليد آب شيرين بدون پساب

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1400

1402/04/26

دكتر مهدي مقيمي

مهندسي مكانيك

با توجه به كمبود منابع آبي و نياز مناطق خشك به آب شيرين، سيستم‌هاي آب شيرين‌كن از جمله سيستم‌هاي كارآمدي هستند كه مي‌توانند اين نياز را برطرف سازند. اين سيستم‌ها به دو دسته اصلي غشايي و بر پايه تقطير و تبخير تقسيم‌بندي مي‌شوند. با توجه به اين كه آب‌نمك غليظ خروجي از اين سيكل‌ها كه به دريا پس داده مي‌شود براي محيط‌زيست و زندگي گونه‌هاي دريايي مضر است، حذف آب‌نمك خروجي و يا كم كردن غلظت آن قبل از تخليه به دريا بشدت حائز اهميت و حياتي است كه كريستال‌كننده‌ها از جمله تجهيزاتي هستند كه اين ايده را عملي مي‌كنند. هدف از اين پايان نامه مدلسازي، آناليز ترموديناميكي و بهينه‌سازي سيكل‌ تركيبي نمك‌زدايي بدون پساب شامل تقطير چند مرحله‌اي، رطوبت‌رساني-رطوبت‌زدايي و كريستال‌كننده حرارتي خلاء و در نهايت بررسي پارامترهاي مختلف بر عملكرد سيستم مي‌باشد. نتايج نشان مي‌دهد با افزودن كريستال‌كننده حرارتي خلاء به دو سيستم آب شيرين‌كن ديگر، ميزان توليد آب شيرين 11.58% افزايش مي‌يابد كه در ازاي اين افزايش، نرخ هزينه كل 84.15% نيز افزايش مي‌يابد. بعلاوه استفاده از انرژي تجديدپذير خورشيدي به جاي سوخت‌هاي فسيلي ميزان توليد كربن‌دي‌اكسيد را سالانه 2.903 ميليون تن كاهش مي‌دهد. همچنين بعد از بهينه‌سازي سيستم اين نتيجه حاصل مي‌شود كه سيستم شيرين‌سازي آب بدون پساب مورد مطالعه در نقطه بهينه به 0.96% بازده اگزرژي با نرخ هزينه $⁄m^3 3.15 دست مي‌يابد.

1402/06/22

Economic and environmental optimization of zero liquid discharge desalination

7/16/2024 12:00:00 AM

Due to the lack of water resources and the need for fresh water in dry areas, desalination systems are among the efficient systems that can meet this need. These systems are divided into two main categories: membrane desalination and thermal desalination. Considering that the brine rejected from these cycles to the sea is extremely harmful to the environment and the life of marine species, it is very important and vital to eliminate or reduce the brine salinity before rejecting it to the sea. Crystallizer is an appropriate equipment that implements this idea. The purpose of this thesis is modeling, thermodynamic analysis and optimization of the integrated cycle of zero liquid discharge desalination, including multi effect distillation, humidification-dehumidification desalination and vacuum evaporative crystallizer. And finally, observing the effect of various parameters on the performance of the system. The results show that by integrating a vacuum evaporative crystallizer with the rest of mentioned desalination systems, mass flow rate of produced fresh water increases by 11.58%. In return for this increase in fresh water production, total cost rate is increased by 84.15%. In addition, replacing fossil fuels with renewable solar energy also eliminates the whole carbon dioxide emissions, which is equal to 2.903 million tons per year. Else, after optimization of the system, the results show that mentioned ZLD system achieves 0.96% exergy efficiency with a cost rate of 3.15 $⁄m3 at the optimal point.

بهينه سازي , سيستم‌هاي توليد آب شيرين بدون پساب خورشيدي , تقطير چند مرحله‌اي , رطوبت‌رساني-رطوبت‌زدايي , كريستال‌كننده حرارتي

Optimization , Solar ZLD , Multi effect desalination (MED) , Humidification dehumidification (HDH) , Evaporative crystallizer

Parto Kiaee

Dr. Mehdi Moghimi