
تعداد نشریات | 45 |
تعداد شمارهها | 1,417 |
تعداد مقالات | 17,409 |
تعداد مشاهده مقاله | 56,142,867 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 18,438,832 |
ارزیابی پارامترهای عملکردی یک سامانه نمکزدایی گرمایی خورشیدی تلفیقی با فناوری ترموالکتریک و انتشار عمودی چنداثره (VMED) و ارائه یک همبستگی جدید | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 55، شماره 3 - شماره پیاپی 112، آبان 1404، صفحه 67-76 اصل مقاله (723.96 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.65686.3513 | ||
نویسندگان | ||
محمدحسن کامیاب1؛ علی اکبر عباسیان آرانی* 2؛ سعید اسفنده3 | ||
1دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، اصفهان، ایران | ||
2استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، اصفهان، ایران | ||
3استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، دزفول، ایران | ||
چکیده | ||
افزایش بحران آب در مناطق خشک و دورافتاده، نیاز به توسعه سامانههای نمکزدایی مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر را دوچندان کرده است. در این پژوهش، یک سامانه ترکیبی نمکزدایی گرمایی خورشیدی با عنوان VMED-PVT-TC شامل سامانه تقطیر انتشار عمودی چنداثره (VMED)، پنلهای فتوولتایی-گرما (PV/T) و ماژولهای ترموالکتریک مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، افزایش بهرهوری گرما و تولید همزمان آب شیرین و انرژی در شرایط اقلیمی گرم و خشک میباشد. در این راستا، ابتدا مدلسازی ترمودینامیکی اجزای سامانه انجام شد و سپس رفتار دینامیکی سیستم با استفاده از نرمافزار TRNSYS برای شهر کاشان شبیهسازی گردید. همچنین، یک رابطه تجربی جدید برای پیشبینی بهرهوری سامانه بر اساس پارامترهای محیطی ارائه شد. نتایج نشان میدهند که ادغام فناوری ترموالکتریک با سامانه VMED موجب افزایش ۲۳٪ کارایی نسبت به روشهای مرسوم شده است. همچنین، انتخاب تعداد بهینه مراحل انتشار (۵ مرحله)، منجر به افزایش تولید آب شیرین تا ۳۶ لیتر در روز گردید. مدل پیشنهادی با ضریب همبستگی ۰٫۹۶ و میانگین انحراف ۳٫۲۴٪، دقت بالایی در تطابق با دادههای تجربی نشان داد. این مطالعه میتواند پایهای برای توسعه سامانههای پایدار تولید آب در اقلیمهای بحرانی فراهم آورد. | ||
کلیدواژهها | ||
سامانه انتشار عمودی چنداثره (VMED)؛ پنل فتوولتایی-گرمایی (PV/T)؛ بهرهوری انرژی؛ تحلیل آماری؛ ضریب همبستگی؛ انرژی تجدیدپذیر | ||
مراجع | ||
[1] Zhang H, Li Y. Numerical and real-time experimental investigation of a three-effect evacuated tube solar still in China. Appl Energy. 2013;102:567-75. [2] Gui C, Fan K, Huang H, Liu P, Ren T, Zhang X, et al. A high-performance solar driven multistage desalination system by structural modification. ACS ES&T Water. 2025;5(2):629-38. [3] Manasrah A, Younes MB, Abdelhafez E. Sun-powered solutions: Investigating productivity and economics of small-scale solar desalination system. Case Stud Therm Eng. 2024;63:105262. [4] Muftah AK, Zili-Ghedira L, Abugderah MM, Hassen W, Becheikh N, Alshammari BM, et al. Sustainable Water Production: Solar Energy Integration in Multi-Effect Desalination Plants. Water. 2025;17(5):647. [5] Tang Y, Bai Y, Guo Q, He X, Li M, Zhang C, et al. Performance analysis and novel cross-flow scheme of low-temperature multi-effect distillation for treating high-mineralized mine water. Water. 2024;16(22):3254. [6]-Kumar A, Tiwari GN. Thermal modeling of active triple basin solar still using flat plate collector. Energy Convers Manag. 1999;40(5):529-40. [7] Rai SN, Tiwari GN. Numerical simulation of multi-effect solar stills in India. Sol Energy. 1993;51(2):101-10. [8] Al-Hassan AM, et al. Experimental study of four-effect evacuated tube solar still in Middle Eastern climate. Desalination. 2010;253(1-3):45-52. [9] Silva VG, et al. Real-time performance of seven-effect solar still with flat plate collector in Brazil. Desalination. 2001;138(1-3):201-7. [10]-Tanaka H, Nakatake Y. Field testing of a three-effect vacuum solar still in Japan. Sol Energy. 1998;65(3):167-72. [11] Al-Mashaqbeh I, Al-Hawary M. Steady-state modeling of three-effect vacuum solar stills under Middle Eastern conditions. Energy. 2000;25(8):693-700. [12] Rahman MM, et al. Three-effect vacuum solar still performance: numerical modeling and outdoor testing in Malaysia. Renew Energy. 2009;34(5):1204-10. [13] Sethi V, Singh Z. Modeling of multi-effect vacuum desalination coupled with flat plate collector in India. Desalination. 2012;295:42-9. [14] Toyama S, Aragaki T, Salah HM, Murase K, Sando M. Five-effect vertical solar still with basin: numerical modeling in Japan. J Chem Eng Japan. 1989;22(4):315-20. [15] Ebadi A, Bahiraei M, Yaghoubi M, Amidpour M. Performance assessment of a novel vertical multi-effect diffusion solar desalination system integrated with photovoltaic thermal collectors and nanofluids. Desalination. 2023;556:116511. [16] Elsherbiny SM, Fath HES. Thermal performance of a vertical solar still under Alexandria climate. Renew Energy. 1995;6(2):163-70. [17]-El-Sebaii AA. Effect of wind speed on some designs of solar stills. Energy Convers Manag. 1998;39(3-4):467-77. [18] Toyama S, Aragaki T, Salah HM, Murase K, Sando M. Simulation of a multieffect solar still and the static characteristics. J Chem Eng Japan. 1987;20(5):473-8. [19] خلیلی م، طاهری م، معین غلامی. مطالعه تجربی تأثیر استفاده از پارچههای جاذب بر عملکرد آبشیرینکن خورشیدی پلکانی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 2023;52(4):9-18. [20] مهرانپور ا، غائبی ه، هادی رحیمی. تحلیل انرژی و اگزرژی یک سیستم ترکیبی جدید تولید توان و آب شیرین، با ترکیب چرخۀ فوق بحرانی تراکم مجدد دی اکسید کربن و چرخه نمکزدایی رطوبتزنی-رطوبتزدایی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 2023;52(4):19-28. [21] پاشاپور م، جعفرمدار ص، خلیل آریا ش. تحلیل اگزرژو-اقتصادی یک سیستم جدید برای تولید سهگانهی توان، گرما و آب شیرین. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 2022;52(1):1-10. [22] خوشگفتار منش چراغ، تولمی. مدلسازی ترمودینامیکی، اگزرژو اکنومیکی و اگزرژو محیط زیستی آبشیرینکن MED. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 2019;49(3):127-36. [23] میرزایی ضیاپور ب، مختاری زائر ا، رحیمی م. مطالعه موردی سرمایش ساختمان به وسیله سردکن ترموالکتریک با تغذیه از منابع انرژی خورشیدی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 2022;52(1):227-36. [24] اشجاری اقدم ُ، ُسینا، جعفرمدار، خلیلآریا، چیت ساز خویی عطا. شبیهسازی و بررسی پارامتری سیستم تولید سه گانه توان، گرما و تبرید با استفاده از سلولهای خورشیدی متمرکز و خنککننده ترموالکتریک. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 2023;53(1):41-9. [25] Kalogirou S. Seawater desalination using renewable energy sources. Prog Energy Combust Sci. 2005;31(3):242-81. [26] Kaviti AK, Yadav A, Shukla A. Inclined solar still designs: A review. Renew Sustain Energy Rev. 2016;54:429-51. [27] Sampathkumar K, Senthilkumar P. Utilization of solar water heater in a single basin solar still—An experimental study. Desalination. 2012;297:8-19. [28] Panchal H, Sathyamurthy R. Experimental analysis of single-basin solar still with porous fins. Int J Ambient Energy. 2020;41(1). [29]-Velmurugan V, Gopalakrishnan M, Raghu R, Srithar K. Single basin solar still with fin for enhancing productivity. Energy Convers Manag. 2008;49(10):2602-8. [30] Abujazar MSS, Fatihah S, Kabeel AE. Seawater desalination using inclined stepped solar still with copper trays in a wet tropical climate. Desalination. 2017;423:141-8. [31] El-Agouz SA. Experimental investigation of stepped solar still with continuous water circulation. Energy Convers Manag. 2014;86:186-93. [32] Singh P, Singh PP, Singh J, Singh RI. Performance evaluation of micro stepped solar still. Int Conf Eng Manag. 2013;16-20. [33] El-Sebaii AA, Yaghmour SJ, Al-Hazmi FS, Faidah AS, Al-Marzouki FM, Al-Ghamdi AA. Active single basin solar still with a sensible storage medium. Desalination. 2009;249(2):699-706. [34] Sakthivel M, Shanmugasundaram S. Effect of energy storage medium (black granite gravel) on the performance of a solar still. Int J Energy Res. 2008;32(1):68-82. [35] Sharpley BF, Boelter LMK. Evaporation of water into quiet air: From a one-foot diameter surface. Ind Eng Chem. 1938;30(9):1125-31. [36] Aburideh H, Deliou A, Abbad B, Alaoui F, Tassalit D, Tigrine Z. An experimental study of a solar still: Application on the sea water desalination of Fouka. Procedia Eng. 2012;33:475-84. [37] Castillo-Téllez M, Pilatowsky-Figueroa I, Sánchez-Juárez Á, Fernández-Zayas JL. Experimental study on the air velocity effect on the efficiency and fresh water production in a forced convective double slope solar still. Appl Therm Eng. 2015;75:1192-200. [38] Rashidi S, Rahbar N, Valipour MS, Esfahani JA. Enhancement of solar still by reticular porous media: Experimental investigation with exergy and economic analysis. Appl Therm Eng. 2018;130:1341-8. [39] Reddy KS, Kumar KR, O'Donovan TS, Mallick TK. Performance analysis of an evacuated multi-stage solar water desalination system. Desalination. 2012;288:80-92. [40] Fernández J, Chargoy N. Multi-stage, indirectly heated solar still. Sol Energy. 1990;44(4):215-23. [41] Telkes M. Solar still construction. 1959. [42]-Dsilva D, Rufuss W, Iniyan S, Suganthi L, Davies PA. Solar stills: A comprehensive review of designs, performance and material advances. Renew Sustain Energy Rev. 2016;63:464-96. [43] Reddy KS, Sharon H. Active multi-effect vertical solar still: Mathematical modeling, performance investigation and enviro-economic analyses. Desalination. 2016;395:99-120. [44] Elango C, Gunasekaran N, Sampathkumar K. Thermal models of solar still—A comprehensive review. Renew Sustain Energy Rev. 2015;47:856-911. [45] Selçuk MK. Design and performance evaluation of a multiple-effect, tilted solar distillation unit. Sol Energy. 1964;8(1):23-30. [46] Lim BJ, Yu SS, Park CD, Chung KY. One-dimensional numerical analysis of the effect of seawater feed rate on multi-effect solar stills. Trans Korean Soc Mech Eng B. 2016;40(7):477-84. [47] Tanaka H. Theoretical analysis of a vertical multiple-effect diffusion solar still coupled with a tilted wick still. Desalination. 2016;377:65-72. [48] Burgess G, Lovegrove K. Solar thermal powered desalination: Membrane versus distillation technologies. Centre for Sustainable Energy Systems, Australian National University; 2005. [49] Cooper PI. The maximum efficiency of single-effect solar stills. Sol Energy. 1973;15(2):205-17. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 90 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 16 |