طراحی، ساخت، مطالعه آزمایشگاهی و مدل سازی ریاضی یک دستگاه آب شیرین کن خورشیدی

در این تحقیق یک آب شیرین کن خورشیدی که بر مبنای فرآیندهای رطوبت زنی و رطوبت گیری کار می کند، طراحی و ساخته شده است و عملکرد آن در دو حالت برج آکنده رطوبت زنی و برج پاششی رطوبت زنی بصورت تجربی مطالعه می شود. با انجام آزمایش های اولیه مقادیر بهینه بعضی متغیرهای عملیاتی جهت حصول بالاترین راندمان تولید آب شیرین در برج آکنده بدست آمده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مقادیر بهینه مربوط به دبی هوا و آب به ترتیب 036/0 و 114/0 کیلوگرم بر ثانیه می باشند. با این دبی های بهینه یک تست روزانه در روز 23 شهریور 90 برای برج آکنده انجام شده است. آزمایش های مربوط به برج پاششی در فصل پاییز انجام شده است. به منظور شبیه سازی شرایط فصل تابستان از یک گرم کن جهت گرم کردن هوای ورودی تا حدی که در فصل تابستان می توان به آن رسید استفاده شده است. همچنین آزمایش های مربوط به برج پاششی در دو دمای متوسط هوای ورودی برابر 55 و 65 درجه سانتیگراد، سه دبی آب ورودی برابر 125/0، 167/0 و 25/0 کیلوگرم بر ثانیه، سه صفحه با قطر سوراخ های 1، 2 و 3 میلی متر و دبی ثابت هوا برابر 036/0 کیلوگرم بر ثانیه انجام شده است. به دلیل اینکه آزمایش های مربوط به برج آکنده در فصل تابستان (شهریور ماه) و آزمایش های مربوط به برج پاششی در فصل پاییز (آبان ماه) انجام شده است، برای حالتی که دمای هوای ورودی به برج رطوبت زنی در دو برج تقریباً یکسان و تولید آب شیرین حداکثر است، بازدهی کندانسور محاسبه شده است. بازدهی کندانسور در فصل تابستان و پاییز به ترتیب برابر %16 و %58 می باشد. به منظور ارزیابی عملکرد گرم کن خورشیدی و برج رطوبت زنی، بازده حرارتی آن ها محاسبه شده است. همچنین یک آنالیز اکسرژی بر روی برج رطوبت زنی جهت تعیین میزان اتلافات اکسرژی برج انجام شده است. به منظور بررسی عوامل اثر گذار بر تولید آب شیرین، یک مدل ریاضی برای آب شیرین کن استخراج شده است‏. دقت و صحت این مدل با مقایسه‏ نتایج مدل با نتایج آزمایشگاهی با حداقل خطا به مقدار%65/1 و حداکثر خطا به مقدار %6/14، تأیید ‏شده است. از مدل ریاضی جهت بررسی عواملی نظیر دبی جرمی هوای ورودی، سطح گرم کن خورشیدی و شدت تابش خورشیدی در برج آکنده و همچنین دبی جرمی آب ورودی، قطر قطرات ورودی و دمای هوای ورودی در برج پاششی در میزان تولید آب شیرین استفاده ‏شده است. نتایج مدل سازی ریاضی سیستم نشان ‏می دهد که با افزایش دمای هوای ورودی و دبی بهینه هوا بازدهی آب شیرین کن افزایش می یابد.