وحدة شمسیة مطورة مجمعة للطبخ وتحلیة المیاه

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ الهندسة الزراعیة المساعد – کلیة الزراعة – جامعة الزقازیق.، مصر

2 أستاذ الهندسة الزراعیة المساعد – کلیة الزراعة – جامعة الزقازیق.، مصر.

المستخلص

تعتبر مصر إحدى دول منطقة الحزام الشمسی الأکثر مناسبة لتطبیقات الطاقة الشمسیة ، لذلک فقد تم تطویر أداء الطباخ الشمسى الصندوقى وتقییم أداؤه للإستفادة منه فى عملیتى الطبخ والتحلیة. تم تغییر غطاء الطباخ الزجاجی المستوی الی غطاء زجاجی مائل فی اتجاهین بزاویة 20 درجة لیناسب عملیة تحلیة المیاه ، تم وضح سطح الصاج الاسود على إرتفاع 15 سم من القاعدة لتقلیل المساحة بین الغطاء الزجاجی وحوض التغذیة ، وبالتالی زیادة درجة الحرارة داخل الطباخ.
أجریت التجارب بکلیة الزراعة ، جامعة الزقازیق خلال الفترة من 1/4/2018 حتى 15/5/2018 بإستخدام  أنظمة مختلفة للجهاز المطور لیناسب الطبخ والتحلیة مختلفة على النحو التالی: طباخ بدون مرآة عاکسة (C1) ، طباخ مع مراة عاکسة فقط (C2) ، طباخ متصل بمجمع شمسی (C3) وطباخ متصل بمجمع شمسی ومرآة عاکسة (C4). کما تم استخدام أربعة کمیات مختلفة من المیاه (1 ، 1.5 ، 2 ، 2.5 لتر) داخل اناء الطهی. أجرى تحلیة للماء الأرضى بإستخدام الجهاز المطور على أعماق  (1 ، 2 ، 3 سم) داخل حوض التغذیة ، کما تم اختباره فى طهى کلا من الأرز ، البطاطس ، الکیک ، البیض مع البطاطس مع الأرز.
وقد تم تقییم معدل الأداء آخذاً فی الإعتبار کلاً من: درجات الحرارة ،  درجة حرارة الرکود القیاسیة (SST) ، قدرة وکفاءة الطباخ الشمسى ، مدة الطبخ ، انتاجیة نظام التحلیة الشمسی.، الکفاءة الحراریة الداخلیة ، الکفاءة الحراریة اللحظیة.
وقد أظهرت النتائج التجریبیة للدراسة مایلى:

استخدام الطباخ مع المرآة والمجمع الشمسی الإضافی أعطى أعلی قیمة لـــ SST  (0.161 سلیزیوس. مترمربع/وات) مقارنة بالمعاملات الاخری تحت الدراسة.
مع زیادة کمیات المیاه داخل اناء الطبخ ، تزداد قدرة الطبخ وکذلک یزید الوقت الذی یأخذه الطباخ لیفقد حرارته بمقدار 20 درجة.
کفاءة الطبخ تزداد مع زیادة الحمل فکانت 19.08، 22.89 ، 28.83 و33.39%  باستخدام کمیات 1 ، 1.5 ، 2 و2.5 لتر من المیاه علی التوالی.
استخدام النظام المطور زاد من انتاجیة المیاه العذبة (38,9 لتر/م2. یوم) والکفاءة الحراریة الداخلیة (60.17 %) وکذلک الکفاءة اللحظیة (41.43 % ) تحت عمق 1 سم .
باستخدام الجهاز المطور لإجراء التحلیة والطهى فى وقت واحد قلل الوقت المستغرق للطهی لیصل الى 39 دقیقة للأرز ،43 دقیقة البطاطس ،49 دقیقة للکیک و100 دقیقة للبیض مع البطاطس مع الأرز بالمقارنة بنظام الطهى منفردا.

لذلک یوصى بإستخدام الوحدة الشمسیة المطورة المجمعة (الطباخ الشمسى المزود بسخان للهواء الشمسى ومرآه عاکسة) لإجراء عملیتى الطهى والتحلیة فى آن واحد تحت ظروف التشغیل الآتیة:

عمق 1 سم من المیاه المالحة داخل الحوض.

استخدام کمیة من المیاه تعادل 1.5 لتر داخل اناء الطبخ. 

الموضوعات الرئيسية


Abu-Arabi, M. and Y. Zurigat (2005). Year round comparative study of three types of solar desalination units. Desalination, 172: 137–143.
Al-Enezi, G; H. Ettouney and N. Fawzy (2006). Low temperature humidification dehumidification desalination process. Energy Conversion and Management, 47: 470 – 484.
ASAE Standards S580 (2003). Testing and reporting solar cooker performance. Structures and Environment Division Standards Committee.
Bhalme, N. S. and P. R. Pachghare (2017). Performance analysis of solar desalination system using humidification and dehumidification cycle. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 6(6): 10635 – 10643.
El-Sebaii, A. A. and A. Ibrahim (2005). Experimental testing of a box-type solar cooker using the standard procedure of cooking power. Renewable Energy, 30(12):1861-1871.
El-Sebaii A. A. and S. M. Shalaby (2015). Parametric study and heat transfer mechanisms of single basin V-corrugated solar still. desalination and water treatment, 55: 285 – 296.
Elminshawy, N. A. S; F. R. Siddiqui and M. F. Addas (2015). Experimental and analytical study on productivity augmentation of a novel solar humidification–dehumidification (HDH) system. Desalination, 365: 36 – 45.
Hafner, B. C. and F. C. Schwarzer (2000). Methods for the design and thermal characterization of solar cooker. Solar Institute Juelich, Fachhochschule Aachen, Germany.
Kabeel E. A; M. H. Hamed, Z. M. Omara and S. W. Sharshir (2013).Water desalination using a humidification-dehumidification
         technique a detailed review. Natural Resources, 4: 286 – 305.
Kimambo, C. Z. M. (2007). Development and performance testing of solar cookers. Department of Energy, University of Dar es Salaam. J. of Energy in Southern Africa, 18(3).
Kumar, S. (2005). Estimation of design parameters for thermal performance evaluation of box type solar cooker. Renewable Energy, 30(7):1117 – 1126.
Morad, M. M; H. A.M. El-Maghawry and K. I. Wasfy (2015). Improving the double slope solar still performance by using flat-plate solar collector and cooling glass cover. Desalination, 373: 1-9.
Mona M. A. Hassan (2012). Development and evaluate a solar cooker to be used for cooking and drying some agricultural products. 19th Annual Conference of the Misr Soc. of Ag. Eng., 193 – 212.
Moumouh, J; M. Tahiri, M. Salouhi and L. Balli (2016). Theoretical and experimental study of a solar desalination unit based on humidification-dehumidification of air. International journal of hydrogen energy, 1 – 5.
Nasr, M; M. Hassan, A. M. Kishta and Y. A. Habib (2007). Designing and testing a solar cooker for remote areas. M.Sc., Faculty of Agriculture, Zagazig University.
Sampathkumar, K; T. V. Truman, P. Pitchandi, P. Senthilkumar (2010). Active solar distillation-A detailed review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14 (6): 1503 – 1526.
Srithar, K. and T. Rajaseenivasan (2017). Performance analysis on a solar bubble column humidification dehumidification desalination system. Process safety and environmental protection, 105: 41-50.
Tiwari, G. N; S. K. Shukla and I. P. Singh (2003). Computer modelling of passive and active solar stills by using inner glass temperature. Desalination, 154: 171 – 185.
Yuan, G; Z. Wang, H. Li and X. Li (2011). Experimental study of a solar desalination system based on humidification dehumidification process. Desalination, 277: 92 – 98.