30373

بررسي تجربي توليد هم¬زمان آب شيرين و برق، با استفاده از دستگاه تقطير خورشيدي و پنل فتوولتائيك حرارتي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1400

1402/09/20

دكتر محمدحسن شجاعي فرد

دكتر محمد مزيدي شرف آبادي

مهندسي مكانيك

در اين پژوهش، ميزان افزايش استحصال آب تقطيرشده به‌عنوان خروجي دستگاه تقطير خورشيدي با استفاده از يك پنل فتوولتائيك حرارتي موردبررسي قرارگرفته شده است. تأثير استفاده از پوشش سطح جاذب كف، عمق آب و همچنين آناليز آب تصفيه شده مورد بررسي قرارگرفت. در اين مطالعه تحليل راندمان انرژي و اگزرژي بخش هاي مختلف سيستم موردنظر، ازجمله آب شور، پوشش شيشه اي، حوضچه و PVT از طريق كدنويسي با استفاده از نرم افزار تجاري متلب انجام گرديده است. نتايج نشان داد كه بيشترين مقدار شدت تابش در محدوده 1180 وات بر مترمربع در ساعات اوليه ظهر نشان داده شده است. همچنين راندمان اگزرژي بسيار كمتر از راندمان انرژي است، كه عمدتاً به¬دليل اگزرژي كمتر موجود مرتبط با گرماي تبخيري مربوط به دماي پايين سيستم است. از مقايسه نتايج حاصل از راندمان اگزرژي اجزاي مختلف سيستم مشخص مي-شود كه پوشش شيشه اي داراي بالاترين راندمان اگزرژي است. بيشترين ميزان بازده انرژي و اگزرژي سيستم كوپل شده به ترتيب 28.3% و 3.75% در اواسط روز مي باشد كه نسبت به حالت دستگاه تقطير ثابت كاهش راندمان را مشاهده مي كنيم. همينطور بيشترين ميزان تخريب اگزرژي در سطح جاذب حوضچه مي باشد كه بيشترين مقدار تخريب اگزرژي به ميزان 575.3 وات بر مترمربع را دارد. ميزان آب مقطر توليدشده توسط دستگاه تقطير خورشيدي ثابت در طول يك روز تقريبا 3.400 ليتر است و ميزان آب مقطر توليدي درحالت تركيب دستگاه تقطير خورشيدي با سيستم فتوولتائيك حرارتي به دليل گردش آب گرم و وارد شدن آن به درون حوضچه و در نتيجه آن تبخير بيشتر، افزايش يافته و به 3.720 ليتر مي رسد. در بررسي سطح جاذب و تاثير عمق، به اين نكته پي برديم كه هرچه سطح جاذب حوضچه حرارت بيشتري را دريافت كرده و دماي آن نسبت به آب شور افزايش يابد، ميزان راندمان بهتري را پيش رو خواهيم داشت. با افزايش عمق آب، ظرفيت حرارتي آن بالا مي رود و درنتيجه مقدار گرمايي كه براي تبخير نياز است افزايش مي يابد. بنابراين براي تابش ثابت، با افزايش عمق آب نرخ توليد آب شيرين كاهش مي يابد و درنتيجه راندمان انرژي كاهش خواهد يافت. تغييرات عمق تاثير چنداني روي راندمان اگزرژي ندارد. همچنين با افزايش دبي آب دماي آب درون حوضچه كاهش مي يابد و درنتيجه از ميزان توليد آب شيرين نيز كاسته مي شود.

1402/10/29

Experimental investigation of the simultaneous production of fresh water and electricity, using a solar distillation device and a photovoltaic thermal panel

12/10/2024 12:00:00 AM

In this research, the increase in the extraction of distilled water as the output of the solar distillation device has been investigated using a thermal photovoltaic panel. The effect of using floor absorbent surface coating, water depth and filtered water analysis were investigated. In this study, the analysis of energy efficiency and exergy of different parts of the target system, including salt water, glass cover, pond and PVT, has been done through coding using MATLAB software. The results showed that the highest amount of radiation intensity in the range of 1180 watts per square meter was shown in the early hours of the afternoon. Exergy efficiency is also much lower than energy efficiency, mainly due to the lower available exergy associated with the heat of vaporization associated with the lower system temperature. Comparing the results of the exergy efficiency of different system components, it is clear that the glass cover has the highest exergy efficiency. The maximum energy and exergy efficiency of the coupled system is 28.3% and 3.75%, respectively, in the middle of the day. Also, the highest amount of exergy destruction is in the absorber surface of the pond, which has the highest amount of exergy destruction of 575.3 watts per square meter. The amount of distilled water produced by the fixed solar distillation device during a day is approximately 3.400 liters, and the amount of distilled water produced in the case of combining the solar distillation device with the thermal photovoltaic system due to the circulation of hot water and its entry into the pond and as a result, more evaporation. increased to 3.720 liters. In examining the absorbent surface and the effect of depth, we found out that the more the absorbent surface of the pond receives more heat and its temperature increases compared to salt water, the better the efficiency will be. As the depth of water increases, its heat capacity increases and as a result, the amount of heat needed for evaporation increases. Therefore, for constant radiation, with the increase of water depth, the freshwater production rate will decrease and as a result, the energy efficiency will decrease. Depth changes do not have much effect on exergy efficiency. Also, with the increase in water flow, the temperature of the water in the pond decreases and as a result, the amount of fresh water production also decreases.

آب شيرين , انرژي خورشيدي , آب شيرين كن خورشيدي , فتوولتائيك حرارتي , اگزرژي

Fresh water , Solar energy , Solar desalination , Thermal photovoltaic , Exergy

Maryam Karimi

Dr. Mohammad Hasan ShojaeeFard