نظام لتحلیة المیاه یعمل بالطاقة الشمسیة باستخدام مجمع شمسی على شکل قطع مکافئ

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 قسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة – جامعة عین شمس - مصر.

2 قسم الهندسة المیکانیکیة، کلیة الهندسة بشبرا، جامعة بنها - مصر.

3 قسم الهندسة المیکانیکیة، المرکز القومی للبحوث، الدقی - مصر.

المستخلص

تعتبر الطاقة الشمسیة أحدى الطرق المستخدمة فی تحلیة المیاة منذ سنوات عدیدة کمصدر نظیف صدیق للبیئة ومتجدد للطاقة. وتتمثل أهمیة هذه التقنیة فی سد الاحتیاجات المتزایدة لمیاه الشرب أو الأغراض الزراعیة مع تزاید تعداد السکان کما أنها تعتبر اقتصادیة الى حد ما وکذلک توفر الکثیر من مصادر المیاة المالحة لذا اهتم العدید من الباحثین بتحلیة میاة البحار والمحیطات  باستخدام الطاقة الشمسیة بواسطة طرق مختلفة ومتعددة. یقدم البحث وحدة لتقطیر المیاة تم انشائها واختبارها، وهی عبارة عن مقطر شمسی من النوع (L - Shape) تم تطویره باضافة مجمع شمسی على شکل قطع مکافئ مثبت به أنبوبة على محوره البؤری ، کما تشتمل على مبادل حراری بسیط عبارة عن (serpentine) مثبتة فی قاع المقطر. یتم ضخ زیت کمائع شغال فی دورة مغلقة عبارة عن الأنبوبة على المحور البؤری للقطع المکافئ ثم ال (serpentine) وذلک بتوصیلهما باستخدام أنابیب معزولة حراریا. تم اختیار الزیت کمائع شغال لما له من خصائص حراریة وفیزیقیة عالیة تتیح له الاحتفاظ بالحرارة لاطول فترة ممکنة بهدف نقل مزید من الطاقة الحراریة للمیاه الموجودة فی حوض المقطر. فنجد أنه یتم تسخین المیاه داخل حوض المقطر مباشرة عن طریق الاشعاع الشمسی الساقط علیه مباشرة وایضا عن طریق التبادل الحراری بین الزیت الموجود فی ال (serpentine) والمیاه الموجودة فی قاع المقطر.
 
تم عمل دائرة کهربائیة للمجمع الشمسی المقترح حتى یقوم بعمل تتبع للشمس وذلک حتى یتمکن من تجمیع أکبر کمیة ممکنة من الاشعاع الشمسی. تم دهان ال (serpentine) المثبتة فی قاع الحوض باللون الاسود وذلک لتقوم بامتصاص أکبر کمیة ممکنة من الطاقة الشمسیة. تم تقدیم التحلیل الحراری للنظام المقترح فی هذه الدراسة. تم حساب الکفاءة الکلیة للنظام المقترح. تم اجراء عدة تجارب فی أشهر سبتمبر – أکتوبر – نوفمبر لعام 2012. قیست دراجات الحرارة باستخدام مستشعر للحرارة من النوع (LM35) بدقة (1/4 °C±) وجهاز رقمی لرصد وتسجیل دراجات الحرارة کل 15 دقیقة. تم الحصول على قیم الاشعاع الشمسی من الهیئة العامة للأرصاد الجویة.
وقد أظهرت النتائج ما یلی:
1-     متوسط انتاجیة النظام التقلیدی هو 3.17 لتر/یوم/م2 وانتاجیة النظام المعدل 5.37 لتر/یوم/م2.
2-     کفاءة النظام المعدل تزید عن النظام التقلیدی بحوالی   41.07 %.
3-     من التحلیل الاقتصادی للنظام المعدل تبین أن فترة الاستراد لرأس المال حوالی 213 یوم ، وهذه الفترة یجب أن تقل عن ذلک بسبب ذیادة الانتاجیة خلال فصل الصیف کما هو متوقع.

الموضوعات الرئيسية


Abdel-Rehim, Z. S. and A. Lasheen (2007). Experimental and theoretical study of a solar desalination system located in Cairo, Egypt. Desalination; 217: 52–64.
Badran, A. A., A. A. Al-Hallage, I. A. E. Salman and M. Z.Odat (2005). A Solar Still augmented a flat plat colleector. Desalination, 192: 227-234 .
Dunkle, R.V. (1961). The Roof-type still and a Multiple Effect Diffusion still. Solar water distillation. International Heat Transfer Conference. University of Colorado, USA, Part 5: 895-902 .
Elnono, M. (2012). Experimental investigation of a solar still-collector system for solar desalination in rural and desert communities. Misr J. Ag. Eng., 29 (3): 1101-1124.
Rai, G.D. (1980). Solar Energy Utilization, Textbook for Engineering Students. Khanna, Nai Sarak, New Delhi, India.
Sayigh, A.A.M. (1977). Solar energy engineering. 1st Ed., academic press.
Velmurugan, V., S. Kumaran, V. N. Prabhu, and K. Srithar (2008). Productivity engancement of stepped solar still-performance analysis. Thermal Science. 12(3): 153-163.
  http://www.fao.org