مدل‌سازي تجربي و عددي سيستم توليد آب از رطوبت هوا به كمك سطوح سرد

كارشناسي ارشد

با توجه به منابع آب موجود در جهان ، تامين آب شيرين يكي از مهم ترين مسائل پيش روي جامعه جهاني ميباشد. هدف از اين تحقيق نيز بررسي طراحي ، ساخت و توسعه دستگاهي قابل حمل و كوچك است كه بتواند آب آشاميدني افراد را در مناطق گرم و مرطوب تامين كند. اين دستگاه تشكيل شده از 4 عدد ترموالكتريك ،2 عدد چاه حرارتي ، كه هركدام 9 فين دارند با مساحت كل 0.0496 مترمربع كه اين سطح همان سطح چگالش براي بخار آب هوا است ، 2 عدد بلوك خنك كننده آلومينيومي و يك فن ورودي ميباشد. خنك سازي ترموالكتريك ها به وسيله ي 20 ليتر آب با دماي 23 درجه سانتي گراد و سپس آب با دماي 17 درجه سانتي گراد صورت ميگيرد، دليل كاهش 6 درجه اي در دماي آب بررسي تاثير كاهش دماي آب خنك كننده بر ميزان آب توليدي دستگاه ميباشد و اگر اختلاف دما بين اين دو آب خنك كننده كمتر از 5 درجه ي سانتي گراد باشد تغيير زيادي در ميزان آب توليدي به وجود نمي آورد به همين دليل در تست ها اختلاف دماي 6 درجه اي بين اين دو آب خنك كننده در نظر گرفته شد. در اين سيستم هواي گرم و مرطوب توسط فن به داخل كانال هدايت شده و اين هوا توسط سطوح سرد ترموالكتريك و هيت سينك خنك ميگردد، بخار آب موجود در هوا ميعان شده و بصورت قطرات آب در مي آيد، آب توليد شده را ميتوان براي مصارف خوراكي استفاده كرد. پارامترهاي دماي خشك، رطوبت نسبي، دبي هواي ورودي و مقدار آب توليدي مورد بررسي قرار گرفته اند و تاثير تغييرات هر يك از پارامترهاي ورودي بر ميزان آب توليدي بررسي شدند. در دماي 30 درجه سانتي گراد و رطوبت نسبي 95 درصد و نرخ جرمي 0.011 مترمكعب بر ثانيه (كه معادل سرعت هواي ورودي 11.6 متر بر ثانيه به كانال سرد ميباشد) و توان ورودي 199.2 وات همچنين با آب خنك كننده 17 درجه ي سانتي گراد براي سطوح گرم ترموالكتريك، ميزان آب توليدي دستگاه برابر است با 111.73ميلي ليتر بر ساعت كه 2.6 ليتر در روز ميشود. شبيه سازي عددي نيز عدد 2.7 ليتر در روز را نتيجه ميدهد كه كار تجربي را تاييد مي نمايد. COP دستگاه نيز 1.02 ميباشد. در كار جاري بر خلاف كارهاي گذشته به جاي هوا، از آب براي خنك كاري ترموالكتريك ها استفاده شده است كه باعث افزايش 5 تا 20% ،كارايي سيستم ( نسبت توليد آب به ميزان توان مصرفي دستگاه ) نسبت به كارهاي انجام شده مشابه شده است و اين نشان ميدهد كه سيستم موجود در كار جاري با همان توان مصرفي استفاده شده در سيستم هاي كارهاي پيشين، نسبت به آنها 5 تا 20% آب بيشتري توليد ميكند. سيستم خنك كاري در كار حاضر به صورت سيركوله و بسته بوده و نياز به جايگزيني آب در سيستم نميباشد، سيكل خنك كاري بسته در كارهاي گذشته اصلا ديده نشده است و براي اولين بار ميباشد كه در يك كار تحقيقاتي مورد استفاده قرار گرفته است، اين موضوع باعث ميزان قابل توجهي صرفه جويي در آب شده و قابليت توجيه اقتصادي و قابل استفاده بودن در تمام مناطق را به سيستم هايي كه از آب براي خنك كنندگي استفاده ميكنند داده است. در كار جاري به خاطر بسته بودن سيكل خنك كاري از رادياتور آلومينيومي كوچك براي پايين آوردن دماي آب خنك كننده ي ترموالكتريك ها استفاده شده است و باعث اين شد كه آب توليدي دستگاه در برخي تست ها تا 2% افزايش يابد و جايگذاري رادياتور آلومينيومي در ستاپ به نحوي بوده است كه از هواي خشك و سرد خروجي از ستاپ نيز استفاده شده و نياز به گذاشتن فن جدا براي رادياتور نبوده است و اين موضوع باعث صرفه جويي 12% در توان مصرفي دستگاه شده است.

209961

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك گرايش تبديل انرژي

جناب آقاي دكتر سپهر صنايع