تحسين کفاءة المقطرات الشمسية باستخدام وسائد التبريد ورشاشات المياه

نوع المستند : Original Article

المؤلف

أستاذ مساعد - قسم الهندسة الزراعية - کلية الزراعة - جامعة قناة السويس

المستخلص

تتلخص المشکلة البحثية في نقص إنتاجية المقطرات الشمسية وبالتالي ضعف کفاءتها الحرارية - ويهدف البحث إلي زيادة إنتاجية وکفاءة وحدات التقطير الشمسي عن طريق زيادة تبخير باستخدام وسائد التبريد ورشاشات الماء.
أجري هذا البحث بقسم الهندسة الزراعية – کلية الزراعة - جامعة قناة السويس. حيث تم إنشاء ثلاث وحدات متماثلة من وحدات التقطير الشمسي ذات الميل من الجانب الواحد. تتکون الوحدة من حوض مصنوع من الصاج المجلفن بسمک 1 مم وبمساحة سطحية 1,04 م2 وعمق 0,1م تم طلاؤه باللون الأسود لزيادة امتصاصية الأشعة الشمسية والحوض مثبت داخل صندوق مصنوع من الخشب بسمک 0,02 م، تم عزل الحوض المعدني من الجوانب ومن أسفل بطبقة من الصوف الزجاجي سمکها 0,05م. أما سطح التکثيف الرئيسي فهو عبار عن غطاء من الزجاج الشفاف بسمک 3 مم يميل بزاوية مقدارها 31o على الأفقي موجه ناحية الجنوب. القطرات المتکاثفة بالداخل يتم تجميعها من خلال قناة التجميع الموجودة أسفل الغطاء الزجاجي. تم تغذية الوحدات الثلاث بمياه مالحة من قناة السويس. تم إنشاء نظامين لزيادة تبخير الماء المالح. النظام الأول مکون من وسادة مصنوعة من السيللوز بسمک 0,1 م وطول 1,2م وعرض 0,4م بمساحة سطحية کلية 0,48 م2 متصلة بمضخة (قدرة30 وات) تقوم بضخ الماء المالح من الحوض في أنبوبة مثقبة أعلى سطح الوسادة بمعدل تدفق 2 لتر/ دقيقة لتوزيع الماء المالح بانتظام أعلى الوسادة. النظام الثانى مکون من زوج من رشاشات الماء مثبتة على جانبي الحوض تقوم بتحويل المالح الى قطرات صغيرة مما يسهل من عملية التبخير تصرف الرشاش الواحد 65 مل/ دقيقة وقد صممت التجربة بحيث تکون الوحدة الأولى وحدة تقليدية ککنترول، الوحدة الثانية مضاف إليها وسادة التبريد، الوحدة الثالثة تحتوي على رشاشات المياه.
وقد أوضحت النتائج ما يلي:
1-   متوسط الإنتاجية خلال اليوم 244، 303 و329 مل/ م2 ساعة للوحدة الأولى والثانية والثالثة على الترتيب. وبالتالي نظام الوسادة ورشاشات الماء أدى لزيادة الإنتاجية بنسبة 24,5 و34,9 % مقارناً بالوحدة الکنترول
2-   الإنتاجية الکلية للوحدات الثلاث خلال اليوم 2925 و3640و 3944 مل / م2يوم للوحدة الأولى والثانية والثالثة على الترتيب
3-   استخدام وسائد التبريد ورشاشات الماء کوسيلة تبخير الماء أدى الى زيادة کلاً من الإنتاجية وکفاءة التشغيل لمقطرات الماء الشمسية.
في النهاية يمکن التوصية باستخدام وسائد التبريد ورشاشات الماء داخل وحدات التحلية کوسيلة لزيادة تبخير الماء وبالتالي زيادة کفاءة وحدات التقطير الشمسي.

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية


Abdallah, S.; and Badran, O. O. (2008) "Sun tracking system for productivity enhancement of solar still" Desalination, 220: 669–676.
Abu-Hijleh, B. A. K. and Rababa’h, H. M. (2003) "Experimental study of a solar still with sponge cubes in basin" Energy Conversion and Management; 44, 1411- 1418.
Arjunan1, T. V.; Aybar, H. S.; Nedunchezhian, N.; and Sakthivel, M. (2009) "Effect of Blue Metal Stones on the Performance of a Conventional Solar Still" Journal of Convergence in Engineering, Technology and Science, 1: 17–22.
Bassam, A. K.; Abu –Hijleh, B. A. K. and Rababa'h, H. M. (2003) "Experimental study of solar still with sponge cubes in basin" Journal of Energy Conversion Management, 44, 1411–1418.
Chukwujindu, N. S. (2017) "A Comprehensive Review of Empirical Models for Estimating Global Solar Radiation in Africa" Renewable an Sustainable Energy Reviews, 78, 955-995. 
El-Sheikh, I. H. and Kishk, S. S. (2016) "Effect of Different Roof Configurations on Thermal Performance of Solar Stills" Misr Journal of Agricultural Engineering, 33 (3), 1033-1048.
El-Zahaby, A. M.; Kabeel, A. E.; Bakry, A. I.; El-Agouz, S. A. and Hawam, O. M. (2011) "Enhancement of solar still performance using a reciprocating spray feeding system-An experimental approach" Desalination, 267, 209 - 216.
Fath, H. E. S.; El-Samanoudy, M.; Fahmy, K.; and Hassabou, A. (2003) "Thermal-economic analysis and comparison between pyramid-shaped and single slope solar still configurations" Desalination, 159: 69-79.
Goosen, M. F. A.; Sablani, S. S.; Shayya, W. H.; Paton, C.; and Al-Hinai, H. (2000) "Thermodynamic and economic considerations in solar desalination" Desalination, 129: 63-89.
Kabeel, A. E.; and Abdelgaied, M. (2016) "Improving the performance of solar still by using PCM as a thermal storage medium under Egyptian conditions" Desalination, 383: 22–28.
Kabeel, A. E.; Hamed, A. M.; and El-Agouz, S. A. (2010) "Cost analysis different solar still configurations" Energy, 35: 2901-2908.
Kantesh, D. C (2012) "Design of solar still using Phase changing material as a storage medium" International Journal of Scientific & Engineering Research, 3, 12.
Kishk, S. S. and Abu-Zeid, M. A. (2019) "Experimental Evaluation of Two Serpentine Flat Plate Solar Water Heating Systems" Misr Journal of Agricultural Engineering, 36 (2):629-642.
Murugavel, K. K.; Chockalingam, Kn. K. S. K.; and Srithar, K. (2008) "Progresses in improving the effectiveness of the single basin passive solar still" Desalination, 220: 677-686.
Nandurkar, Y. Y. and Shelke, R. S. (2012) "Review of performance and analysis of Isi flat plate collector with modified flat plate collector" International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), 4 (3), 944-946.  
Phadatare, M. K and Verma, S. K. (2007) "Influence of water depth on internal heat and mass transfer in a plastic solar still" Desalination, 217, 267 - 275.
Rai, A. K.; Singh, N.; and Sachan, V. (2013) "Experimental study of a single basin solar still with water cooling of the glass cover" International Journal of Mechanical Engineering & Technology (IJMET), 4 (2), 1 – 7.
Rajesh, T.; and Tiwari, G. N. (2005) "Effect of water depth on internal heat and mass transfer for active solar distillation" Desalination, 173: 187-200.
Sakthivel, M.; Shanmugasundaram S.; and Alwarsamy, T. (2010) "An experimental study on a regenerative solar still with energy storage medium Jute cloth" Desalination, 264: 24-31
Singh, H. N.; and Tiwari, G. N. (2004) "Monthly performance of passive and active solar stills for different Indian climatic conditions" Desalination, 168: 145-150.
Sundaram, P.; Mohan, D. S.; and Kumar, M. P. (2016) "Evaluation of pyramidal slope solar still integrated with PCM thermal storage" International Journal of Chem. Tech. Research, 9 (9): 230 – 236.
Taha, A. T and Helal, M. M. (2020) "Engineering study on absorbent surfaces to improve the performance of solar collectors" Misr Journal of Agricultural Engineering, 37 (4), 393-406.