| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,034 |
| تعداد مقالات | 33,949 |
| تعداد مشاهده مقاله | 45,368,934 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 66,879,960 |
حرارتی جاذب سامانۀ نمک‌زدایی سهموی خورشیدی با کانون نقطه ای به روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) | ||
| تحقیقات سامانه‌ها و مکانیزاسیون کشاورزی | ||
| دوره 24، شماره 86، خرداد 1402، صفحه 1-20 اصل مقاله (1.99 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/amsr.2024.363901.1465 | ||
| نویسندگان | ||
| جواد اشرفی ورکانی1؛ شیوا گرجیان* 2؛ برات قبادیان3 | ||
| 1دانشجوی کارشناسی ارشد؛ گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| 2دانشیار؛ گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| 3استاد گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس | ||
| چکیده | ||
| متمرکزکننده‌ها کارکردهای بسیاری دارند که یکی از آنها استفاده در فرآیند نمک‌زادیی از آب شور به روش تبخیر و تقطیر است. به دلیل وجود حرارت بالا در جاذب متمرکزکننده‌ها، این امکان فراهم می‌شود تا با طراحی یک سامانۀ مبدل حرارتی، زمینۀ تبخیر آب شور به وجود آید. در این پژوهش سعی شد تا به کمک روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) دو هندسه جاذب مارپیچی و استوانه‌ای بررسی شوند. برای این منظور، سیال عامل بر اساس ویژگیهای آب شور دریا در نرم‌افزار Fluent Ansys تعریف شد و ایجاد هندسه و تحلیل حرارتی بر اساس شرایط اولیه و مرزی سامانه در نظر گرفته شدند. با بررسی نتایج اعتبارسنجی کیفیت شبکهبندی، شبکۀ بهینه در هر دو هندسه المان مربعی مربعی شکل بود. تحلیل حرارتی جاذب نشان داد که در هندسۀ استوانه‌ای، توزیع حرارتی در کف هندسه بیشتر است تا در سطح بالایی آن. نتایج تحلیل تغییرات عدد ناسلت، تمرکز تنش حرارتی را در مقطع خروجی سیال نشان دادند. با این همه، و برخلاف هندسۀ استوانه‌ای، توزیع حرارت در هندسۀ مارپیچ به طور یکنواخت، متقارن و بدون تمرکز تنش حرارتی بود. این تمرکز تنش در هندسۀ استوانه‌ای موجب می‌شود تا احتمال انتقال فرآیند تبخیر از داخل محفظه به لوله‌های انتقال به وجود آید. مقایسۀ نتایج تحلیل عددی رفتار حرارتی در دو هندسۀ جاذب نشان داد که مزیت هندسۀ مارپیچ در یکنواختی توزیع حرارت است که باعث افزایش بازده حرارتی در فرآیند نمک‌زدایی می‌شود. در مقابل، مزیت هندسۀ استوانه‌ای در طراحی ساده، جایگذاری آسان، عایق‌بندی سریع و استفاده از مواد قابل دسترس برای ساخت نسبت به هندسۀ مارپیچ است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| جاذب کانونی؛ سامانۀ تقطیر؛ متمرکزکنندۀ خورشیدی؛ مطالعه عددی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Thermal Analysis of Solar Parabolic Desalination System with Point Focus by Computational Fluid Dynamics Method | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Javad Ashrafi Varkani1؛ Shiva Gorjian2؛ Barat Ghobadian3 | ||
| 1M. Sc. Student Mechanics of Biosystems Engineering, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran. | ||
| 2Associate Professor, Mechanics of Biosystems Engineering, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran. | ||
| 3Professor, Mechanics of Biosystems Engineering, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Concentrators have many functions, one of which is their use in the evaporation of liquids. Since a high level of heat is present in concentrator absorbers, it is possible to develop a heat exchanger system that enables the vaporization of salt water. One of the main components of these systems is the heat absorber, which is located at the focal point. In this study, an attempt was made to investigate two geometries of annular and hollow absorbers using the computational fluid dynamics (CFD) method. For this purpose, the working fluid was defined based on the properties of seawater in the Fluent Ansys software, and the creation of the geometry and thermal analysis was considered based on the initial and boundary conditions of the system. The results of the validation of the grid quality showed that the use of a tetrahedral grid with square grid order is suitable for the cylindrical geometry. Due to the dimensional symmetry of the geometry of the ring converter, the use of the simplest grid method leads to a high accuracy of the solver. The thermal analysis of the absorber has shown that with the cavity geometry, the heat distribution at the bottom of the geometry is greater than at the top. The results of the Nusselt number change analysis showed the concentration of thermal stress in the area of the liquid outlet. This stress concentration leads to a shift of the evaporation process from the inside of the chamber to the transfer tubes. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Absorber, Distillation System, Numerical Analysis, Solar Concentrator | ||
| مراجع | ||
|
Ashouri, M., Razi Astaraei, F., Ghasempour, R., Ahmadi, M. H., & Feidt, M. (2015). Thermodynamic and economic evaluation of a small-scale organic Rankine cycle integrated with a concentrating solar collector. International Journal of Low-Carbon Technologies, 12, 54-65. https://doi.org/10.1093/ijlct/ctv025.
Bellos, E., & Tzivanidis, C. (2017). Parametric analysis and optimization of an Organic Rankine Cycle with nanofluid based solar parabolic trough collectors. Renewable Energy, 114, 1376-1393. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.06.055.
Gorjian, Sh. (2013). Construction and evaluation of solar parabolic desalination device with point focus (Ph. D. Thesis), Tarbiat Modares University, Tehran, Iran. (in Persian)
Gorjian, S., & Ghobadian, B. (2015). Solar desalination: A sustainable solution to water crisis in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, 48(C), 571-584.
Guderzi, M., Hoseinzadeh, M. (2014). Solar desalination, Opportunity for the world today. The First National Conference on New Technologies in Chemistry and Petrochemicals, April 14, Tehran, Iran. (in Persian)
Hipólito-Valencia, B. J., Mosqueda-Jiménez, F. W., Barajas-Fernández, J., & Ponce-Ortega, J. M. (2021). Incorporating a seawater desalination scheme in the optimal water use in agricultural activities. Agricultural Water Management, 244, 106552. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106552.
Khan, M. S., Abid, M., Ali, H. M., Amber, K. P., Bashir, M. A., & Javed, S. (2019). Comparative performance assessment of solar dish assisted s-CO2 Brayton cycle using nanofluids. Applied Thermal Engineering, 148, 295-306.
Mahmood, F., & Al-Ansari, T. A. (2021). Design and thermodynamic analysis of a solar powered greenhouse for arid climates. Desalination, 497, 114769. https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114769.
Mismi, H., Noorbakhsh, S., Haghi, H., & Zarnagarian, A. (2008). Investigating the use of solar-assisted hemp water desalination. The First Conference on Coping with Water Scarcity, Jan. 22, Tehran, Iran. (in Persian)
Muñoz, M., Gil, J. D., Roca, L., Rodríguez, F., & Berenguel, M. (2020). An IoT architecture for water resource management in agroindustrial environments: A case study in Almería (Spain). Sensors, 20(3), 596. https://doi.org/10.3390/s20030596.
Ramos, A., Chatzopoulou, M. A., Freeman, J., & Markides, C. N. (2018). Optimisation of a high-efficiency solar-driven organic Rankine cycle for applications in the built environment. Applied Energy, 228, 755-765. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.06.059.
Roca, L., Sánchez, J. A., Rodríguez, F., Bonilla, J., De la Calle, A., & Berenguel, M. (2016). Predictive control applied to a solar desalination plant connected to a greenhouse with daily variation of irrigation water demand. Energies, 9(3), 194. https://doi.org/10.3390/en9030194.
Stuber, M. D., Sullivan, C., Kirk, S. A., Farrand, J. A., Schillaci, P. V., Fojtasek, B. D., & Mandell, A. H. (2015). Pilot demonstration of concentrated solar-powered desalination of subsurface agricultural drainage water and other brackish groundwater sources. Desalination, 355, 186-196. https://doi.org/10.1016/j.desal.2014.10.037.
Weiner, A. M., Blum, D., Lienhard, V., & Ghoniem, A. (2015). Design of a hybrid RO-MED solar desalination system for treating agricultural drainage water in California. The International Desalination Association World Congress on Desalination and Water Reuse. Aug. 30- Sep. 4. San Diego, United States.
Yang, J., Li, J., Yang, Z., & Duan, Y. (2019). Thermodynamic analysis and optimization of a solar organic Rankine cycle operating with stable output. Energy Conversion and Management, 187, 459-471. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.03.021.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 407 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 536 |
||