طراحي سيستم آب‌شيرين‌كن خانگي به روش الكترودياليز

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

يكي از معضلات كشورهاي خاورميانه ازجمله ايران، كمبود آب شيرين است. تكنولوژي شيرين¬سازي آب يكي از موضوع¬هاي موردتوجه پژوهشگران به‌ويژه در دهه اخير است. الكترودياليز يك روش نمك¬زدايي الكتروغشايي است كه از ميدان الكتريكي براي جداسازي يون¬ها در آب استفاده مي¬كند. آب تغذيه وارد كانال¬هاي بين غشاهاي تبادل آنيوني و كاتيوني كه به¬طور متناوب بين دو الكترود قرار دارند، مي¬شود. ميدان الكتريكي ايجادشده، يون¬ها را به سمت الكترودهايي با علامت مخالف هدايت مي¬كند. كاتيون¬ها و آنيون¬ها به ترتيب مي¬توانند از غشاهاي تبادل كاتيوني و آنيوني عبور كنند اما از غشاهاي تبادل آنيوني و كاتيوني منتقل نخواهند شد. ازآنجايي‌كه سيستم¬هاي اسمز معكوس خانگي معمولاً با بازيابي 40 تا 50 درصدي كار مي¬كنند، لذا 50 تا 60 درصد آب ورودي در اين روش قابل استفاده نخواهد بود. يكي از مزيت¬هاي سيستم الكترودياليز بازيابي آب بالاي آن نسبت به اسمز معكوس است. در اين پژوهش از بازيابي 80% و 70% براي سيستم¬هاي ناپيوسته و پيوسته استفاده مي¬شود. هدف از انجام اين پژوهش طراحي يك سيستم الكترودياليز در حالت¬هاي عملكردي پيوسته و ناپيوسته مي¬باشد. سيستم ناپيوسته براي كاربرد خانگي و سيستم پيوسته براي شرايط بحران كه دسترسي به برق امكان¬پذير نيست، موردتوجه قرار مي-گيرند. در اين پژوهش ابتدا بخش الكترودياليز كه هسته كار است طراحي مي¬شود. بدين منظور معادلات حاكم، به كمك كدي كه در نرم‌افزار EES نوشته¬شده است به¬صورت تحليلي حل خواهند شد. در سيستم ناپيوسته نتايج نشان مي¬دهد كه با افزايش تعداد سلول¬ها و سطح مقطع هركدام از غشاها، سطح مقطع مؤثر كل افزايش مي¬يابد و به دنبال آن زمان نمك¬زدايي كاهش پيدا مي¬كند؛ همچنين در اين سيستم نتايج نشان مي¬دهد كه با افزايش سرعت جريان آب در حال گردش، انرژي مصرفي دستگاه افزايش مي¬يابد. در انتها براي اعتبارسنجي عملكرد سيستم ناپيوسته از داده¬هاي تجربي ناير و همكاران استفاده شد. در سيستم پيوسته نتايج نشان مي¬دهد كه با افزايش سرعت آب، افت فشار و فشار ثقلي دستگاه، هر دو افزايش مي¬يابد، اما افت فشار دستگاه در مقابل فشار ثقلي با شدت بيشتر افزايش مي¬يابد. در سيستم پيوسته ازآنجايي‌كه داده¬هاي تجربي براي اعتبارسنجي پژوهش موجود نبود، از پژوهش تحليلي لي و همكاران استفاده شد.

211490

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمود فرزين

علي اكبر عالم رجبي، محسن ثقفيان

محمدرضا سليم پور