جلسه دفاع رساله دکترای (خانم کاظمی)
موضوع: طراحی و ساخت و اصلاح آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله¬ای غیرفعال و بازیابی گرمای نهان در کندانسور با رویکرد کاهش تجمع نمک
ارائه دهنده: الهام کاظمی
استادان راهنما: دکتر محسن ثقفیان، دکتر علی اکبر عالم رجبی
استادان مشاور:-
استادان داور: دکتر محمدرضا توکلی نژاد، دکتر رامین کوهی کمالی
چکیده:
چکیده
با توجه به افزایش جمعیت و شهرنشینی و گسترش صنایع و از طرفی کمبود منابع آب شیرین موجود بر روی کره زمین، برخی کشورها از جمله تعدادی از کشورهای واقع در خاورمیانه دچار بحران کم آبی شدهاند. پیش‌بینی می‌شود تا سال 2025، 5/3 میلیارد نفر در 48 کشور با مشکل جدی کمبود آب آشامیدنی مواجه باشند. از آنجایی که دریاها و اقیانوسها منابع عظیم آب بر روی کره زمین هستند، شیرینسازی این آبها راه حلی برای مقابله با این بحران میباشد. برای این منظور سیستمهای آب شیرینکن مختلفی طراحی و تولید شده است که در مقیاسهای کوچک و بزرگ و برای کاربردهای مختلف به کار میروند. اما بیشتر این سیستم‌ها برای عملکرد خود نیاز به انرژی حرارتی یا الکتریکی زیادی دارند. از طرفی خورشید منبع نامحدود انرژی تجدیدپذیر است که همزمان با کاهش سوخت‌های فسیلی، در حال تبدیل شدن به یکی از منابع اصلی تامین انرژی بشر میباشد. در این پژوهش به بهینه سازی طراحی و ساخت مدل آزمایشگاهی یک دستگاه آبشیرینکن خورشیدی پرداخته می‌شود که مناسب مناطق دوردست یا خارج از شبکه که دسترسی به منابع انرژی و آب شرب ندارند میباشد، از جمله نواحی مسکونی دورافتاده، کشتیها، پایگاه‌های نظامی و نیز در مواقع بحران و بلایای طبیعی که ممکن است دسترسی به منابع آب شرب و انرژی امکان‌پذیر نباشد. این مدل آب شیرینکن غیرفعال بوده و به دلیل سادگی، حجم کم، قابلیت انتقال و قیمت مناسب مورد توجه میباشد و در سالهای اخیر در برخی کشورها پژوهشهایی بر روی افزایش راندمان آن انجام شده است. مکش آب در این دستگاه توسط الیاف متصل به اواپراتور و به کمک خاصیت مویینگی انجام می‌شود و با استفاده از حرارت موضعی در اواپراتور که با گرمای جذب شده از نور خورشید حاصل می‌شود، تبخیر صورت می‌گیرد. در این روش برخلاف آب‌شیرین کن‌های خورشیدی سنتی که حجم کل آب گرم می‌گردد، تنها لایه‌ی نازک آب که جذب الیاف شده گرم و به سرعت تبخیر می‌شود و تلفات حرارتی به حجم عمده آب وجود نداشته و راندمان افزایش می‌یابد. مزیت دیگر این آب شیرینکن، استفاده از گرمای نهان آزاد شده از کندانسور هر مرحله برای تبخیر آب در مرحله بعد است که به دلیل بازیابی حرارت و کاهش اتلاف حرارت به محیط، مصرف انرژی را کاهش داده و میتوان با گرمای دریافتی از انرژی خورشید در چندین مرحله و بدون استفاده از تجهیزات مکانیکی یا الکتریکی، نرخ تولید آب شیرین را افزایش داد. همچنین تبخیر و چگالش در یک سمت انجام نشده و در دو سمت مخالف اواپراتور رخ می‌دهد. در حالیکه در آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی سنتی تبخیر و چگالش در یک سمت بوده و تجمع بخار و تشکیل قطرات روی سطح کندانسور مانع از رسیدن مستقیم پرتو خورشید به سطح آب شده و سرعت تبخیر کاهش می‌یابد. در این پژوهش دستگاه آبشیرینکن با این مشخصات طراحی و ساخته شده و سپس تاثیر افزایش ارتفاع بر عملکرد دستگاه بررسی می‌گردد. در پژوهشهایی که تاکنون انجام شده، با توجه به محدودیت ارتفاع مکش مویینگی، این دستگاه در ابعاد کوچک ساخته شده و پژوهشی شامل افزایش ارتفاع دستگاه جهت بررسی امکان تولید آب شیرین بیشتر را گزارش نکرده است. همچنین مسئله تجمع نمک در الیاف به عنوان یک چالش برای این نوع آبشیرینکن میباشد که رفع آن مستلزم بررسی مواد و روش‌های مختلف و طراحیهای متعدد میباشد که یکی از اهداف این پژوهش میباشد، به گونهای که بتوان به راندمان و عملکرد بهتری دست یافت.