طراحي، ساخت و مدل‌سازي يك آب‌شيرين‌كن حوضچه‌اي خورشيدي جديد و بررسي عملكرد آن

Design, fabrication and modeling of a new solar still desalination system and evaluation of its performance

در اين تحقيق يك آب‌شيرين‌كن جديد با عنوان آب‌شيرين‌كن حوضچه خورشيدي با متمركز كننده سهموي خطي طراحي و ساخته‌شده است. اين آب‌شيرين‌كن از يك كلكتور سهموي خطي كه تابش را به زير (كف) حوضچه خورشيدي متمركز مي‌كند و يك حوضچه خورشيدي كه در خط تمركز كلكتور قرارگرفته، تشكيل‌شده است. عملكرد آب‌شيرين‌كن در شرايط واقعي موردبررسي قرارگرفته و اثر اضافه كردن سيم‌هاي استيل (اسفنج‌هاي سيمي) به آب درون حوضچه و استفاده از سايبان بر روي فين‌هاي كندانسور بر عملكرد دستگاه مورد آزمايش قرارگرفته است. نتايج به‌دست‌آمده نشان داد كه استفاده از سيم‌هاي استيل و سايبان باعث بهبود عملكرد دستگاه به ترتيب به ميزان 7/17 درصد و 3/6 درصد مي‌شود. به‌منظور تخمين كارايي آب‌شيرين‌كن در شرايط مختلف، يك مدل حرارتي براي آب‌شيرين‌كن توسعه داده‌شده و معادلات حاكم در نرم‌افزار متلب پياده‌سازي و حل‌شده‌اند. با استفاده از اين مدل تغييرات دماي آب، دماي صفحه جاذب و ميزان آب توليدي در طول روز تخمين زده‌شده و با داده‌هاي تجربي آب‌شيرين‌كن مقايسه شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه همخواني خوبي بين نتايج تجربي و نتايج مدل حرارتي وجود دارد (متوسط خطا در تخمين همه متغيرها كمتر از 6). نهايتاً با استفاده از اين مدل رفتار دستگاه در روزهاي منتخب فصول مختلف مورد ارزيابي قرارگرفته است.

In this study, a new solar water desalination system is designed and fabricated. In this system, solar energy intensity has been concentrated by means of parabolic trough collector, which reflects the sunrays to its focal line, where the still is located. Performance of the desalination system was studied in real conditions. The effect of adding steel sponge to the water inside the still and the use of a canopy on the condenser fins has been studied. Results show that the performance of the desalination system increase by 17.7% and 6.3% by using steel sponge and canopy, respectively. In order to investigate the effect of various factors on the performance of the present desalination system, a thermal model is developed based on the conservation of energy. The governing equations are implemented and solved numerically in MATLAB software. Then results of this modeling, including water temperature, adsorbent plate temperature and rate of fresh water production were compared with empirical data and a good agreement between them was observed. Average relative error between experimental and thermal model results for all variables was less than 6 percent. Finally, the model is used to study the behavior of the machine in different seasons.