Термодинамічний аналіз відкритої системи термічного знесолення води з підігріванням повітря
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya6(70).2023.028Анотація
Зі збільшенням світової популяції людей та індустріалізацією ширше використовують водні ресурси для промисловості й побутових потреб. Окрім того, посилюється вплив водного сектора на змінювання клімату через викиди парникових газів, зумовлені енергетичними процесами виробництва, транспортування та очищення води. Ураховуючи те, що нині зусиль, спрямованих на пом’якшення наслідків змінювання клімату, недостатньо, дуже важливо розробити нові амбітні стратегії сталого розвитку та декарбонізації.
Метою роботи є математичне дослідження циклу зволоження–осушення повітря, щоб отримувати прісну воду та визначити оптимальні параметри, які забезпечать максимальну ефективність процесу опріснення.
Розглянуто принцип роботи й розроблено математичну модель термічної системи опріснення води з підігріванням повітря на вході до зволожувача в сонячному нагрівнику. Виконано комплексний термодинамічний аналіз запропонованої схеми. Визначено температури повітря і солоної води на виході з теплообмінних апаратів. За допомогою балансових рівнянь розраховано основні енергетичні параметрами системи.
Побудовано та проаналізовано графічні залежності енергетичних показників від робочих параметрів установки. Показано залежність продуктивності й енергетичної ефективності від температури та швидкості повітря на вході до зволожувача. Виявлено вплив витрат повітря і солоної води на енергетичну ефективність і геометричні розміри зволожувача.
Наведено порівняння ефективності відкритих схем знесолення води з підігріванням повітря та води на вході до зволожувача. Установлено, що за однакових умов нагрівання води забезпечує вищі енергетичні параметри, ніж нагрівання повітря. Відзначено доцільність одночасного підігрівання води і повітря на вході до зволожувача для подальшого підвищення ефективності термічного опріснення за допомогою циклу зволоження–осушення повітря.
Ключові слова: енергетична ефективність, зволоження-осушення повітря, термодинамічний аналіз, математичне моделювання, термічне опрісненняПосилання
Mohamed A. S. A., Ahmed M. S., Maghrabie H. M., Shahdy A. G. (2020). Desalination process using humidification– dehumidification technique: A detailed review. Int J Energy Res, 1–52. Doi: 10.1002/er.6111.
Muthusamy C., Srithar K. (2015). Energy and exergy analysis for a humidification–dehumidification desalination system integrated with multiple inserts. Desalination, 367,49–59.
Sereda V. V., Solomakha A.S., Prytula N.O. et al (2022). Termodynamichnyi analiz systemy termichnoho znesolennia vody z vidkrytym i zakrytym povitrianym tsyklom [Thermodynamic analysis of the system of thermal desalination of water with an open and closed air cycle]. Academic notes of TNU named after V. I. Vernadsky, 33 (72),6,146-152. Doi: 10.32782/2663-5941/2022.6/25.
C++ library of properties for 122 components.
Available at: http://www.coolprop.org
Barabash, P., Solomakha, A., Sereda, V. et al (2023). Heat and mass transfer of countercurrent air-water flow in a vertical tube. Heat Mass Transfer 59,1343–1351. Doi:10.1007/s00231-023-03342-2.
Phu N. M., HapN. V. (2020). Influence of inlet water temperature on heat transfer and pressure drop of dehumidifying air coil using analytical and experimental methods. Case Studies in Thermal Engineering, 18,100581,1-11. Doi: 10.1016/j.csite.2019.100581.
Sereda V.V., Solomakha A. S., Prytula N.O. et al (2021). Termodynamichnyi analiz termichnoi oprisniuvalnoi ustanovky z tsyklom zvolozhennia-osushennia povitria [Thermodynamic analysis of thermal desalination system with humidification–dehumidification cycle]. KPI Science News, 4,105-112. Doi: 10.20535/kpisn.2021.4.250663.
Sereda V.V., Liu Yan, Podstievaia T.L. (2023). Vysokoefektyvnyi kontaktnyi zvolozhuvach dlia termichnoi oprisniuvalnoi ustanovky [Highly effective contact humidifier for thermal desalination plant]. Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohii, ekolohiia, 3, 131–138. Doi: 10.20535/1813-5420.3.2023. 289729.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
