تحليل قانون هاي اول و دوم ترموديناميك براي سامانه شيرين سازي آب به روش رطوبت زني و رطوبت زدايي براساس سيكل بسته هوا ـ باز آب

Analysis of First and Second Thermodynamic Laws for Water Desalination System Based on Humidification-Dehumidification Process for Closed-Air Open-Water Cycle

روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی از جمله روش ­های ارزان تولید آب در مقیاس كوچك می ­باشد كه در سالیان اخیر با توجه به پیش بینی ­های نگران كننده در رابطه با منابع رو به پایان سوخت­ های فسیلی، توجه ویژه ­ای را به خود جلب كرده است. در این مقاله روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی بر اساس سیكل بسته هوا ـ باز آب به وسیله نرم افزار تجاری EES مورد بررسی ترمودینامیكی (قوانین اول و دوم) قرار گرفت. در ادامه تاثیر پارامترهای حاكم بر مسئله مانند ظریب ­های اثر بخشی محفظه های رطوبت زنی () و رطوبت زدایی ()،دمای آب ورودی به محفظه رطوبت­زنی () و دمای آب ورودی به محفظه رطوبت زدایی ()، نسبت شدت جریان جرمی () بر نسبت خروجی سامانه () و نرخ تولید آنتروپی بی بعد شده ( ) بررسی شد. از شبیه سازی های ترمودینامیكی این نتیجه به دست آمد كه بازده محفظه رطوبت زدایی به شدت بر بازده كل سامانه اثرگذار بوده و اثر آن به مراتب بیشتر از بازده محفظه رطوبت ­زنی می­ باشد. افزون بر این، در نسبت شدت جریان­ های پایین، نسبت خروجی به ازای دماهای پایین تر آب ورودی به محفظه رطوبت زدایی افزایش پیدا می ­كند. این در حالی است كه در نسبت شدت جریان­ های جرمی بالا بر خلاف نسبت شدت جریان­ های جرمی پایین، دماهای بالاتر آب ورودی به محفظه رطوبت زدایی منجر به نسبت خروجی بیشتری می شوند.

The humidification-dehumidification desalination system is a carrier-gas-based thermal desalination technique which is ideal for small-scale water production purposes. This technique has attracted many attentions in previous years due to low fossil energy demand and its low integration costs. In this paper, the water desalination system based on humidification-dehumidification process in closed-air open-water cycle is investigated thermodynamically by the commercial software EES.  Furthermore, the effects of the governing parameters such as humidifier and dehumidifier effectiveness ( and ), temperature of the inlet water into the humidifier and dehumidifier ( and ) and mass rate ratio () are investigated  to maximize the performance of the system which is presented by Gained Output Ratio (GOR) and minimize the non-dimension entropy generation rate (). Form thermodynamic analysis of the system we can conclude that the efficiency of the whole system is more affected by efficiency of the dehumidifier rather than the efficiency of the humidifier. Moreover, in low mass rate ratio,GOR increase for lower inlet water temperatures of dehumidifier. On the other hand, in high mass rate ratio, higher temperatures of inlet dehumidifier water will lead to higher performance (GOR) of the system.