بررسي عملكرد سيستم آب شيرين كن انجمادي كوپل شده با سيستم تبريد دي اكسيد كربن

Performance investigation of Freezing Desalination Coupled with Carbon Dioxide Refrigeration System

يكي از راه‌هاي تامين آب در صورت عدم وجود منابع كافي آب، شيرين سازي آب‌هاي شور و لب شور است. فرايند انجماد هم يكي از روش-هايي است كه براي توليد آب شيرين استفاده مي‌شود. هدف از اين مطالعه بررسي نمك‌زدايي انجمادي به همراه سيستم تبريد است. جهت سرمايش مورد نياز در سيستم نمك زدايي انجمادي پژوهش حاضر از سيستم تبريد دي اكسيدكربن استفاده شده است و اواپراتور و كندانسور سيستم تبريد به ترتيب به عنوان كريستالايزر و ذوب كننده سيستم آب شيرين‌كن انجمادي قرار گرفته‌اند. در اين پژوهش، آناليز ترموديناميكي سيستم با استفاده از نرم‌ افزار EES انجام شده است. همچنين اثر پارامتر‌هاي مهم از جمله غلظت نمك در آب شور ورودي، دماي آب شور ورودي، دما و خلوص آب شيرين توليدي و نسبت يخ تشكيل شده بر ضريب عملكرد سيستم تبريد و مصرف انرژي سيستم آب شيرين‌كن انجمادي بررسي شده است. نتايج شبيه سازي نشان مي‌دهد كه با افزايش غلظت نمك در آب شور تغذيه و دماي آب شور تغذيه، مصرف انرژي سيستم افزايش مي‌يابد، همچنين افزايش نسبت يخ تشكيل شده باعث افزايش انرژي مصرفي مي‌شود. با توجه به پايين بودن دماي كندانسور و عملكرد سيستم تبريد در شرايط فروبحراني، سيستم تركيبي پژوهش حاضر از لحاظ مصرف انرژي مقرون به صرفه است.

The world is currently facing the prospect of a severe global shortage of fresh water. Desalination of seawater can provide an almost inexhaustible source of freshwater if it can be made affordable. Freezing is a well-known technique for water desalination. The carbon dioxide refrigeration system is used for cooling required in the freezing desalination system and the evaporator and condenser of the refrigeration system are respectively crystallized and melted in the freezing desalination system. In this paper the basic principles of freeze concentration processes are presented and a model of a freeze desalination that coupled with CO2 refrigeration has been developed based on the theories of heat and mass transfer. To examine the performance of the system, a parametric study is performed to investigate the effect of different parameters such as FD feed temperature, feed concentration, distillate temperature, distillate concentration and FD recovery ratio on COP and energy consumption have been explored. It can be concluded that increasing the feed concentration and feed temperature is accompanied with the reduction of COP and a raise in SEC. Increasing the ice fraction also increases the SEC system. Freezing desalination System in the present study is comparable in energy consumption to reverse osmosis desalination system.