تحسين أداء المقطرات الشمسية ذات المنحدر المزدوج باستخدام اسطوانات دوارة مملوءة بمادة متغيرة الطور وسخانات تعمل بالطاقة الكهروضوئية

الباحث

مريم عماد مراد

المشرف

وسام حميد عليوي - حيدر عبد ضهد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة الميكانيكية / الهندسة الميكانيكية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Solar still;Rotating cylinders;Phase change material;PV-powered heaters

ولمعالجة مشكلة الإنتاج المحدود في أجهزة التقطير الشمسية التقليدية. أجرت هذه الدراسة سلسلة من التجارب التي تضمنت تصنيع نظامين هما : جهاز تقطير شممي تقليدي مزدوج الانحدار (CDSSS) sles تقطير شمسي معدل مزدوج الانحدار (MDSSS) كان الهدف الرئيسي هو تحسين الأداء الحراري للمقطر الشممي من خلال عدة مراحل تجريبية. في المرحلة الأولى، تم إدخال خمس أسطوانات ملساء ومموجة دوارة في حوض النظام المعدل مع مجموعة من السرعات الدورانية لتحسين كفاءة النظام الكلية. في المرحلة AYLI تم دمج أربعة سخانات كيربائية، تعمل بواسطة نظام كبروضوني(/01) ، في النظام المعدل (MDSSS) .لتعزيز الكفاءة بشكل أكبرء تمت إضافة مواد الفتيل ومواد تغيير الطور(/701) . وني المرحلة النهائية. استكشفت الدراسة تأثير طلاء أوكسيد النحاس النانوي على أداء جهاز التقطير الشمسي. أجريت التجارب في ظل الظروف المناخية للجامعة التكنولوجية في بغداد. العراق، خلال الفترة الممتدة من أبريل cll يوليو 2024. أظهرت النتائج التجريبية أن إنتاج الماء المقطر اليومي للمقطرات الشمسية المزودة بأسطوانات ملساء بلغ 3166 مل/يوم،ء بينما أنتجت المقطرات المزودة بأسطوانات مموجة 4787.2 مل/يوم. ويمثل هذا Gans في الإنتاجية بنسبة 51.2/. وبالمثل، أنتجت المقطرات ذات الأسطوانات المموجة 5469.2 مل/يوم باستخدام السخانات ASL YSN مما Gol إلى زيادة في الإنتاجية بنسبة 269/ مقارنة بالمقطر التقليدي. تم تحقيق الإنتاجية المثلى عند سرعة دوران الأسطوانة البالغة 0.4 دورة في الدقيقة. كما كشفت الدراسة أن لف مواد الفتيل حول الأسطوانات المموجة إلى جانب السخانات ASL SU أدى إلى تحسين العائد بنسبة 319/ مقارنة بالتصميم التقليدي. علاوة على ذلكء Gol دمج Bole تغيير الطور (PCM) في التكوين السابق إلى إنتاج يومي قدره 9314.4 مل وتعزيز الإنتاجية بنسبة ملحوظة بلغت 0 وأخيرّاء أدى تطبيق طلاء نانوي من أكسيد النحاس (CuO) بتركيز 900.4 على جهاز التقطير ued ذي الأسطوانات المموجة إلى زيادة الإنتاجية بنسبة 90250.

To address the issue of limited production in conventional solar stills, this study conducted a series of experiments involving the fabrication of two systems: a conventional double-slope solar (CDSSS) still and a modified double-slope solar still (MDSSS). The main objective was to enhance the thermal performance of the solar still through multiple experimental stages. In the first stage, five smooth and corrugated rotating cylinders were introduced into the basin of the modified system with a range of rotational speeds to optimize the system's overall efficiency. In the next phase, four electrical heaters, powered by a photovoltaic (PV) system, were incorporated into the MDSSS. To further enhance efficiency, wick materials and phase change materials (PCM) were added. In the final stage, the study explored the effect of copper oxide Nano-coating on the solar still's performance. The experiments took place under the climate conditions of the University of Technology in Baghdad, Iraq, between April and June 2024. The experimental results indicated that the total daily distillate output for the solar stills with smooth cylinders was 3,166 mL/day, while the stills with corrugated cylinders produced 4,787.2 mL/day. This represents an 51.2% improvement in productivity. Similarly, the stills with corrugated cylinders produced 5469.2 mL/day with electrical heaters, resulting in a 269% increase in productivity compared to convention still. The optimal productivity was achieved at a cylinder speed of 0.4 rpm. The study also revealed that wrapping wick materials around the corrugated cylinders coupled with electrical heaters improved the yield by 319% compared to the conventional design. Moreover, incorporating Phase Change Material (PCM) into the aforementioned configuration resulted in a daily output of 9314.4 mL and boosted productivity by a remarkable 380%. Finally, applying a copper oxide (CuO) Nano-coating at a concentration of 0.4% to the solar still with corrugated cylinders enhanced productivity by 250%. Theoretical analysis involved numerical thermal modeling of three types of solar stills: passive, with rotating cylinders, and with rotating cylinders and electrical heaters. MATLAB was utilized to solve energy and exergy balance equations, considering parameters like reflectivity, transmissivity, glass cover angle, water depth, ambient temperature, and solar radiation intensity. A thorough theoretical analysis was conducted to examine component temperatures, heat transfer within the solar still, productivity, as well as energy and exergy efficiencies. Under the conventional solar still configuration, water temperature rose from 20.6°C to 48.8°C, yielding a maximum energy efficiency of 25.65% and an exergy efficiency of 2.99%. The modified solar still with rotating cylinders showed a temperature range from 20.4°C to 40.3°C, achieving an energy efficiency of 33.12% and an exergy efficiency of 4.56%. Notably, the modified still with rotating cylinders and electrical heaters demonstrated the greatest improvement in efficiency, with water temperatures rising from 32.1°C to 63.4°C, leading to a peak energy efficiency of 55.13 % and a maximum exergy efficiency of 6.78%. Additionally, the theoretical predictions closely aligned with the experimental results, showing a minimal deviation of just 12.32%.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب