آب شیرین کن خورشیدی تک شیب، اعتبار سنجی عددی مقاله

توضیحات

شرح پروژه آب شیرین کن خورشیدی تک شیب

در این پروژه، به شبیه سازی یک آب شیرین کن خورشیدی تک شیب، با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم . در واقع در این پروژه، فرایند تبخیر سطحی در یک سیستم نمک زدایی خورشیدی، شبیه سازی شده است . نتایج این شبیه سازی با نتایج مقاله مرجع [Productivity estimation of a single-slope solar still: Theoretic al and numerical analysis] مقایسه و اعتبارسنجی شده است.

به طور کلی تبخیر یک فرآیند سطحی است که در هر دمایی روی سطح مایع رخ می دهد. در این شبیه سازی،آب شیرین کن خورشیدی تک شیب طراحی شده است که در آن مقدار معینی آب با ارتفاع مشخص وجود دارد. سطح شیب دار سکوی خورشیدی از شیشه ساخته شده و وظیفه انتقال حرارت از خورشید به سطح آب را بر عهده دارد. سطح آب با دریافت گرما از تابش خورشیدی که از شیشه عبور می کند بالا می رود و در نتیجه تبخیر سطحی می شود.

مدل حاضر با استفاده از نرم افزار ANSYS Design Modeler به صورت سه بعدی طراحی شده است. مدل حاضر مربوط به دستگاه ثابت خورشیدی تک شیب است. طول محفظه برابر 0.98 متر و ارتفاع دیوار عمودی محفظه برابر 0.47 متر است بنابراین زاویه سطح شیب دار محفظه برابر با 19 درجه است.

مش بندی مدل با استفاده از نرم افزار ANSYS Meshing انجام شده است. نوع مش استفاده شده برای این هندسه ساختاری بوده و عدد المان 8200 می باشد

روش های استفاده شده

معادله انرژی در این پروژه، برای محاسبه تغییرات دما فعال شده است. همچنین به دلیل ماهیت این پروژه از حل کننده گذرا (ناپایا، Transient) استفاده شده است.

نتایج

در پایان فرآیند شبیه سازی، کانتور های دوبعدی مربوط به دما، سرعت و سرعت انتقال جرم بین دو فاز (نرخ تبخیر سطحی)، کسر حجمی هوا، کسر حجمی آب مایع و کسر حجمی بخار آب به‌دست آمد. همانطور که از کانتورها مشاهده می شود، سطح آب در محفظه ساکن خورشیدی با گذشت زمان تبخیر می شود. در نتیجه بخار آب بخشی از فضای بالای سطح آب داخل محفظه را اشغال می کند. اعتبار سنجی شبیه سازی حاضر بر اساس نتایج جدول 3 مقاله مذکور می باشد.

مقدار نرخ تبخیر سطحی در دو شبیه‌سازی با نرخ تبخیر مدل ارائه شده توسط مقاله مقایسه و اعتبارسنجی می‌شود. این مقدار از نرخ تبخیر نشان دهنده حداکثر مقدار نرخ انتقال جرم بین دو فاز آب مایع و بخار آب است. در حالت اول دمای شیشه برابر با 30 درجه سانتیگراد است. دمای آب برابر با 40 درجه سانتیگراد و در حالت دوم دمای شیشه برابر با 40 درجه سانتیگراد و دمای آب برابر با 50 درجه سانتیگراد است.