جلسه سمینار 2 دکتری (آقای مجید نیکفر)

فارسی

موضوع: مدل­سازي ديناميکي جريان در دستگاه آب­ شيرين­ کن خازني با الکترود متخلخل نانو ساختار
ارائه دهنده: مجيد نيکفر
استاد راهنما: دکتر علی اکبر عالم رجبی
اساتيد مشاور: دکتر محسن دوازده امامی، دکتر وحيد اصفهانيان، دکتر قنبر علی شيخ ­زاده
اساتيد داور: دکتر محمد رضا سليم پور، دکتر احمد محب
چکيده:
يکي از معضلات کشورهاي خاور­ميانه از جمله کشور ايران، کمبود آب شيرين است. تکنولوژي شيرين­ سازي آب يکي از موضوعات مورد توجه پژوهشگران در دهه اخير مي­ باشد. در اين ميان آب شيرين­ کن ­هاي خازني (CDI) با رشد فزاينده­اي از مطالعات روبرو است. مصرف انرژي بهينه، صرفه اقتصادي و اشغال فضاي کمتر، مطالعه بر روي اين دستگاه را اجتناب ناپذير مي­ نمايد. نوع پايه اين سيستم از دو الکترود متخلخل کربني که­ در بالا و پايين يک کانال قرار گرفتند تشکيل شده است. جريان الکتروليت از بين دو الکترود عبور مي کند و با اعمال اختلاف پتانسيل روي الکترودها يون­ هاي موجود در الکتروليت جذب الکترودهاي غير هم ­نام مي ­شوند. در اين پروژه به مطالعه عددي و تجربي دستگاه آب ­شيرين ­کن خازني پرداخته مي­ شود. در بخش عددي دستگاه عمومي CDI مدل­سازي مي ­شود و در بخش تجربي آزمايشاتي بر روي آخرين نسل اين دستگاه با نام آب­ شيرين­ کن­ هاي خازني الکترود جاري (FCDI) انجام ­مي­ شود. براي انجام مدل سازي ابتدا معادلات (شامل نرست پلانک، دونان اصلاح شده و ناوير استوکس) گسسته­ سازي و انتگرال­ گيري مي­ شوند. جهت برنامه ­نويسي از زبان فرترن استفاده ­مي­ شود. جذب یون در الکترود به شکل موج پيش­رونده­ ای منجر به اشباع شدن الکترود در CDI می­ شود. در بخش تجربي ضمن معرفي دستگاه مورد مطالعه به بررسي اثرات پارامترهاي مختلف ازجمله مشخصات جداکننده متخلخل (تخلخل، ضخامت، خيسي پذيري)، ولتاژ اعمالي، دبي حجمي جريان آب نمک و الکترود، اثر دماي آب نمک و الکترود بر روي دستگاه پرداخته مي ­شود. نتايج نشان داد در دبي­ هاي حجميmL/min 2FRW≥ حالت ضخامت معادل يک عدد لايه جداکننده عملکرد بهتري دارد ولي براي mL/min 2FRW< حالت دو عدد لايه جداکننده راندمان نمک زدايي بالاتري دارد. همچنين مشاهده شد جداکننده متخلخل با تخلخل 56/0 ماکزيمم راندمان را دارد. با افزايش دبي حجمي جريان آب نمک، راندمان کاهش مي­ يابد. نتایج نشان داد با توجه به استهلاک دستگاه­هاي مورد استفاده در نمک­زدايي و ميزان مصرف انرژي، مقدار دبي حجمي آب نمک در محدوده 2 تا 3 ليتر بر دقيقه انتخاب بهتري خواهد بود. نتايج نشان داد با افزايش ولتاژ اعمالي راندمان نمک­زدايي به طور چشمگيري افزايش مي ­يابد. همچنين اختلاف ولتاژ اعمالي Vapply و اندازه­گيري شده Vcell در مرکز سل تابعي از غلظت نمک در محلول آب نمک ورودي است. نتايج نشان داد حداکثر ولتاژ مجاز براي FCDI معمولي، بر اساس معيار pH، تا  V 7/1Vapply=  معادل  V 35/1Vcell = خواهد بود. نتايج نشان داد با افزايش دماي محلول اب نمک ورودي و همچنين دماي الکترود ورودي راندمان نمک­زدايي افزايش مي­ يابد. همچنين امکان سنجی کوپل انرژي خورشيدي و دستگاه FCDI انجام شد. نتايج نشان داد تامين انرژي مصرفي براي نمک­زدايي در سل به وسيله انرژي خورشيدي امکان پذير است. با استفاده از دستگاه FCDI و استفاده از پنل خورشيدي 75/0 وات در يک سيکل بسته شيرين­ سازي 50 ميلي ليتر آب دريا در مدت 2 ساعت انجام شد.

مکان: 

سمینار 1 دانشکده مهندسی مکانیک

تاریخ: 

چهارشنبه, دی ۲۶, ۱۳۹۷ - ۱۴:۰۰

نوع رویداد: 

سمینار علمی

عکس: 

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی