Ertaç HÜRDOĞAN, Abdulkadir GÜNEŞ, Osman KARA

Deniz Suyu ve Hava Debi Oranının Toprak Isı Değiştiricili Bir Damıtma Sistemi Performansına Etkisinin İncelenmesi

Bu çalışmada, nemlendirme-nem alma (NNA) teknolojisi çalışma prensibine dayalı güneş enerji destekli ve toprak ısı değiştiricili bir damıtma sistemi ele alınarak sistemin Termodinamiğin II. Yasasına göre analizleri (Ekserji analizi) yapılmıştır. Sistemde, deniz suyu önce güneş kolektörleri kullanılarak ısıtılmakta ve daha sonra nemlendiricide, dış ortamdan alınan havanın nemlendirilmesinde kullanılmaktadır. Nemi ve sıcaklığı yükselmiş olan hava, nem alıcıya gönderilerek, toprak ısı değiştiricisiyle soğutulan suyla yoğuşturularak damıtılmış (temiz) su elde edilmektedir. Çalışmada, sistemin farklı deniz suyu ve hava debi oranında (MR) çalışma durumu farklı konfigürasyonlar için değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan, sistemde en fazla tersinmezliğin güneş kolektörlerinde meydana geldiği, sistemin ekserji veriminin farklı konfigürasyonlara göre %5 ile %22 arasında değiştiği ve MR’nin artması ile sistemin ekserji veriminin tüm konfigürasyonlar için azaldığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Damıtma, Toprak ısı değiştiricisi, Güneş enerjisi, Ekserji

Investigating the Effect of Sea Water and Air Flow Rate Ratio on the Performance of a Desalination System with Ground Heat Exchanger

In this study, solar energy and ground heat exchanger assisted desalination (distillation) system working with the principle of humidification-dehumidification (HDH) was considered and analyzes were made according to the II. Law of Thermodynamics (Exergy analysis). In the system, sea water is first heated using solar collectors and then used in the humidifier to humidify the air taken from the outside. The air with increased humidity and temperature is send to the dehumidifier, and then moisture inside the air condense with water cooled by a ground heat exchanger to obtain distilled (clean) water. In the study, the performance of the system was evaluated for different configurations and operating at different seawater and air flow rate ratios (MR). It has been seen from the results that the most irreversibility in the system occurs in the solar collectors, the exergy efficiency of the system varies between 5% and 22% according to different configurations and exergy efficiency of the system decreased for all configurations with increasing MR.

Keywords:

Desalination, Ground heat exchanger, Solar energy, Exergy,

PDF

___

1. Güneş, A., 2022. Güneş Enerji Destekli Nemlendirme-Nem Almalı Bir Damıtma Sisteminin Ekserji Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı, Osmaniye, 97.
2. Narayan, G.P., Sharqawy, M.H., Summers, E.K., Lienhard, J.H., Zubair, S.M., Antar M.A., 2010. The Potential of Solar-Driven Humidification-Dehumidification Desalination for Small Scale Decentralized Water Production, Renewable Sustainable Energy Reviews., 14(4), 1187-1201.
3. Kara, O., Hürdoğan, E., 2019. Thermodynamic Analysis of a Novel Desalination System Assisted with Ground Source Heat Exchanger, Energy Conversion and Management, 200 (112104), 1-11.
4. Giwa, A., Akther, N., Al Housani, A., Haris, S., Hasan, S.W., 2016. Recent Advances in Humidification Dehumidification (HDH) Desalination Processes: Improved Designs and Productivity, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 57, 929–944.
5. He, W., Yang, H., Wen, T., Han, D., 2019. Thermodynamic and Economic Investigation of a Humidification Dehumidification Desalination System Driven by Low Grade Waste Heat, Energy Conversion and Management, 183, 848-858.
6. El-Said, E.M., Dahab, M.A., Omara, M.A., Abdelaziz, G. B., 2022. Humidification- Dehumidification Solar Desalination System Using Porous Activated Carbon Tubes as a Humidifier. Renewable Energy, 187, 657-670.
7. Shalaby, S.M., Kabeel, A.E., Moharram, B.M., Fleafl, A.H., 2021. Experimental Study of Hybrid Solar Humidification Dehumidification System for Extremely Saline Water Desalination. Energy Conversion and Management, 235, 114021.
8. Morad, M.M., Hend El-Maghawry, A.M., Kamal Wasfy, I., 2017. A Developed Solar- Powered Desalination System for Enhancing Fresh Water Productivity. Solar Energy, 146, 20-29.
9. Kargar Sharif Abad, H., Ghiasi, M., Jahangiri Mamouri, S., Shafii, M.B., 2013. A Novel Integrated Solar Desalination System with a Pulsating Heat Pipe, Desalination, 311, 206-210.
10. Kara, O., 2019. Güneş Enerjisi Destekli Toprak Kaynaklı Isı Değiştiricili bir Damıtma Sisteminin Analizi. Doktora Tezi, Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Osmaniye, 148.
11. Çalışkan, H., 2020. Güneş Kolektörlerinin Enerji, Ekserji, Termoekolojik, Sürdürülebilirlik, Termoekonomik ve Eksergoekonomik Analizleri. Mühendis ve Makina, 61(700), 228-240.