مدلسازی ریاضی فرآیند شیرین سازی آب با استفاده از روش رطوبت زنی- رطوبت زدایی

در دهه های اخیر شیرین سازی آب های شور و آب دریاها به منظور تولید آب شیرین، به طور وسیعی مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از روشهای کاربردی در فناوری شیرین سازی، روش رطوبت زنی- رطوبت زدایی است که از چرخه باران الهام گرفته شده است. در این تحقیق به بررسی دستگاه آب شیرین کنی که با چرخه بسته هوا و به روش رطوبت زنی-رطوبت زدایی عمل می نماید، پرداخته شده است. با انجام آزمایشات تجربی، پس از مشاهده رفتار پارامترهای عملیاتی و نحوه تاثیرپذیری میزان آب شیرین تولیدی نسبت به تغییرات در شرایط آزمایشگاهی (از جمله دما و دبی آب خنک کننده ورودی به چگالنده و دبی هوا در درون سیستم، میزان گرمای دریافتی از گرمکن، طول برج رطوبت زنی، دمای آب ورودی به برج)، به تدوین مدل ریاضی از سیستم پرداخته شد. نتایج تجربی نشان می دهد که در نرخ دریافت انرژی ثابت، افزایش دبی آب خنک کنندهه ورودی به چگالنده، کاهش دبی آب ورودی به برج رطوبت زنی و افزایش دمای آن در یک دبی بهینه هوا، موجب افزایش تولید آب مقطر می شود. در ادامه با مطالعه ضرایب انتقال حرارت کلی در برج رطوبت زنی و واحد چگالنده، معادلات بهینه به طور دقیق انتخاب و برای بررسی ارتفاع تعادلی بهینه، معادلات پیشنهادی برای برج پرشده نامنظم انتخاب گردید. نتیجه این بررسی انتخاب مدل مانجر و پونتر بود که می توانست با خطای کمتر از 10% ارتفاع واقعی برج را با درنظر گرفتن توانایی برج برای تولید هوای اشباع خروجی تخمین بزند که این مقدار برای دستگاه آزمایشگاهی به اندازه سه مرحله تعادلی بود. که در شبیه سازی فرآیند مذکور با نرم افزار aspen plus نیز این ارتفاع مورد بررسی قرار گرفت. پس از آن مدلسازی ابتدا بر اساس چرخه ی بسته ی هوا انجام گرفت و برای بررسی تاثیر نوع جریان هوا در درون سیستم، جریان باز هوا مد نظر قرار گرفت. نتایج حاصل از مدلسازی افزایش 15 درصدی بازده سیستم در چرخه بسته هوا را نشان می دهد که دلیل آن عدم به هدر رفتن رطوبت همراه هوای خروجی از چگالنده است. مدل ریاضی تولیدی با مدل "تکامل تفاضلی" به بهترین نحو بهینه سازی گردید، به طوری که مقادیر m^3/hr 029747/0 و c° 13 به ترتیب برای دبی و دمای آب خنک کننده ورودی به چگالنده، m^3/hr 008075/0 برای دبی هوای بسته و m^3/hr 021497/0 برای دبی آب ورودی به برج پیشنهاد شد که منجر به تولید m^3/hr 3777/0 آب شیرین می-شود.