شماره ركورد
26234
شماره راهنما
CHE.ENG2 361
عنوان
استفاده از چرخه ام جهت تحليل سامانه آب شيرينكن رطوبت¬زني -رطوبت¬گيري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي - فرايند هاي جداسازي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404.11.19
صفحه شمار
54 ص.
استاد راهنما
دكتر محمدصادق حاتمي پور
لينك پروفايل استاد راهنما
استاد مشاور
دكتر زهره رحيمي اهر
كليدواژه فارسي
نمكزدايي آب , رطوبتزني-رطوبتگيري , چرخه ام , برج حبابي , نسبت بهرهوري خروجي , انرژي مصرفي ويژه , Water desalination
چكيده فارسي
در مناطق خشك و نيمهخشك، بهويژه در كشور ايران كه با كاهش منابع آب شيرين مواجه است؛ استفاده از فرايندهاي نمكزدايي آب بسيار حائز اهميت است. يكي از اين فرايندها، فرايند رطوبت¬زني-رطوبت¬گيري هوا مبتني بر چرخه ام (مايسوتسنكو) است. در اين پژوهش، هوا پس از عبور از كمپرسور و گرمكن، وارد سامانه رطوبتزني مبتني بر چرخه ام شد؛ بخشي از هواي خنك شده در كانال خشك، وارد رطوبتزن برج حبابي شد و رطوبتزني هوا انجام گرفت. عملكرد سامانه رطوبتزني مبتني بر چرخه ام مورد بررسي قرار گرفت و نتايج آن با سامانه رطوبتزني بدون چرخه ام مقايسه شد. در اين پژوهش به جاي اندازهگيري مستقيم آب شيرين توليدي، پس از رسيدن سامانه به حالت پايا، دما و رطوبت نسبي اندازهگيري و رطوبت مطلق متناظر براي مقايسه نتايج محاسبه شد. هدف اصلي تحقيق، بررسي تأثير متغيرهاي عملياتي شامل سرعت هواي ورودي در سه سطح 6/1، 4/2 و 2/3 متر بر ثانيه، ارتفاع آب در رطوبتزن در سه سطح 45، 75 و 105 سانتيمتر و دماي هواي ورودي در سه سطح 50، 65 و 80 درجه سلسيوس و مقايسه عملكرد دو سامانه بود. براي هر آزمايش، دادههاي دما و رطوبت هوا در فواصل زماني 10 دقيقهاي در مدت زمان 120 دقيقه جمعآوري شد و شاخصهاي عملكردي از جمله نسبت بهرهوري خروجي و انرژي مصرفي ويژه محاسبه شد. با افزايش سرعت هوا از 6/1 به 2/3 متر بر ثانيه، به دليل كاهش زمان تماس هوا با آب شور، مقدار رطوبت مطلق هواي خروجي از رطوبتزن اندكي كاهش يافت و عملكرد كلي سامانه كاهش پيدا كرد؛ بهطوريكه در سامانه با چرخه ام، مقدار نسبت بهرهوري خروجي از 896/0 به 864/0 كاهش و مقدار انرژي مصرفي ويژه از 15/17706 به 58/17996كيلوژول بر كيلوگرم افزايش يافت؛ در حاليكه در سامانه بدون چرخه ام، مقدار نسبت بهرهوري خروجي از 869/0 به 835/0 كاهش و مقدار انرژي مصرفي ويژه از 80/18427 به 55/18948كيلوژول بر كيلوگرم افزايش پيدا كرد. افزايش ارتفاع آب از 45 به 105 سانتيمتر موجب بهبود انتقال جرم و حرارت بين آب شور و هوا شد؛ بهگونهاي كه در سامانه با چرخه ام، ميانگين مقدار رطوبت مطلق هواي خروجي از رطوبتزن از 02109/0 به 02297/0 كيلوگرم بخارآب به كيلوگرم هواي خشك افزايش يافت. مقدار نسبت بهرهوري خروجي در سامانه با چرخه ام با افزايش ارتفاع آب از 45 به 105 سانتيمتر از 834/0 به 898/0 و مقدار انرژي مصرفي ويژه از 96/19034 به 26/17445كيلوژول بر كيلوگرم رسيد، در حاليكه در سامانه بدون چرخه ام، ميانگين مقدار رطوبت مطلق هواي خروجي از رطوبتزن از 02065/0 به 02218/0 كيلوگرم بخارآب بر كيلوگرم هواي خشك و مقدار نسبت بهرهوري خروجي از 787/0به 864/0 افزايش و مقدار انرژي مصرفي ويژه از 18/19852به 06/18135 كاهش يافت. با افزايش دماي هواي ورودي از 50 به 80 درجه سلسيوس، ميانگين مقدار رطوبت مطلق هواي خروجي از رطوبتزن در سامانه با چرخه ام از 01095/0 به 02284/0 كيلوگرم بخارآب بر كيلوگرم هواي خشك افزايش يافت. در اين بازه دمايي، مقدار نسبت بهرهوري خروجي در سامانه با چرخه ام از 861/0 به 899/0 و در سامانه بدون چرخه ام از 808/0 به 87/0 افزايش يافت، در حاليكه مقدار انرژي مصرفي ويژه در سامانه با چرخه ام از 95/36532 به 74/17512 و در سامانه بدون چرخه ام از 18/38039 به 27/18080 كيلوژول بر كيلوگرم كاهش پيدا كرد. در مجموع، نتايج نشان داد كه سامانه مبتني بر چرخه ام در تمام شرايط عملياتي، نسبت بهرهوري خروجي بالاتر و انرژي مصرفي ويژه كمتري نسبت به سامانه بدون چرخه ام داشت. بهترين عملكرد ترموديناميكي در شرايط دماي هواي ورودي برابر 80 درجه سلسيوس، ارتفاع آب در رطوبتزن برابر 105 سانتيمتر و سرعت هواي ورودي برابر 6/1 متر بر ثانيه بهدست آمد.
كليدواژه لاتين
Water desalination , Humidification–dehumidification , M-cycle, Bubble column , Gained output ratio , Specific energy consumption
عنوان لاتين
Using M-cycle for analysis of the desalination humidification- dehumidification system
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
چكيده لاتين
In arid and semi-arid regions, particularly in countries such as Iran where freshwater resources are decreasing, the use of water desalination processes is of great importance. One of these processes is the humidification–dehumidification (HDH) process based on the Maisotsenko (M) cycle. In this study, air first passed through a compressor and a heater and then entered a humidification system based on the M-cycle. A portion of the cooled air in the dry channel was directed into a bubble column humidifier, where the air humidification process took place. The performance of the M-cycle-based humidification system was investigated and compared with a humidification system without the M-cycle. In this study, instead of directly measuring the produced freshwater, after the system reached steady-state conditions, temperature and relative humidity were measured and the corresponding absolute humidity values were calculated to compare the results.
The main objective of this research was to investigate the effect of operational variables including inlet air velocity at three levels (1.6, 2.4, and 3.2 m/s), water height in the humidifier at three levels (45, 75, and 105 cm), and inlet air temperature at three levels (50, 65, and 80 °C), and to compare the performance of the two systems. For each experiment, air temperature and humidity data were collected at 10-minute intervals for 120 minutes, and performance indicators including gained output ratio and specific energy consumption were calculated.
With the increase in air velocity from 1.6 to 3.2 m/s, due to the reduction in air–brine contact time, the absolute humidity of the air leaving the humidifier slightly decreased and the overall system performance declined. In the system with the M-cycle, the gained output ratio decreased from 0.896 to 0.864 and the specific energy increased from 17706.15 to 17996.58 kJ/kg. In contrast, in the system without the M-cycle, the gained output ratio decreased from 0.869 to 0.835 and the specific energy increased from 18427.80 to 18948.55kJ/kg.
Increasing the water height from 45 to 105 cm improved heat and mass transfer between the saline water and air. Accordingly, in the system with the M-cycle, the average absolute humidity of the air leaving the humidifier increased from 0.02109 to 0.02297 kg water vapor per kg dry air. The gained output ratio in the system with the M-cycle increased from 0.834 to 0.898 and the specific energy decreased from 19034.96 to17445.26 kJ/kg. In the system without the M-cycle, the average absolute humidity of the outlet air increased from 0.02065 to 0.02218 kg water vapor per kg dry air, the gained output ratio increased from 0.787 to 0.864, and the specific energy decreased from 19852.18 to 18135.06 kJ/kg.
By increasing the inlet air temperature from 50 to 80 °C, the absolute humidity of the outlet air from the humidifier in the M-cycle system increased from 0.01095 to 0.02284 kg water vapor per kg dry air. Within this temperature range, the gained output ratio increased from 0.861 to 0.899 in the M-cycle system and from 0.808 to 0.87 in the system without the M-cycle, while the specific energy decreased from 36532.95 to 17512.74 kJ/kg in the M-cycle system and from 38039.18 to 18080.27 kJ/kg in the system without the M-cycle.
Overall, the results showed that the system based on the M-cycle had a higher gained output ratio and lower specific energy consumption than the system without the M-cycle under all operating conditions. The best thermodynamic performance was obtained at an inlet air temperature of 80 °C, a water height of 105 cm in the humidifier, and an inlet air velocity of 1.6 m/s.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
171839
نويسنده