Nemlendirme-Nem Almalı Bir Damıtma Sisteminde Güneş Enerjisi Kullanımının Değerlendirilmesi
Günümüzde hızla azalan temiz su kaynakları, yeryüzünde yaşayan canlıları ve çevreyi olumsuz yönde etkilemektedir. Temiz su kaynaklarının azalmasında belli başlı sebepler bulunmaktadır. Bu sebeplerden bazıları, dünyanın farklı bölgelerinde oluşan küresel ısınmanın etkisi, dünyada artan nüfusla birlikte su kullanımındaki yanlışlıklar, tarım ve sanayi sektörlerindeki su kaynakların etkin bir şekilde kullanılmamasıdır. Öncelikli olarak mevcut temiz su kaynaklarının verimli ve bilinçli bir şekilde kullanması insanoğlu için en önemli hedef olmalıdır. Dünya üzerindeki su rezervlerinin çok büyük bir oranının tatlı olmayan sulardan (deniz suyu) oluşması, damıtma sistemlerinin önemini ortaya koymakta ve damıtma teknolojilerinin gelişimini her geçen gün artırmaktadır. Bu teknolojilerden en basit ve en yaygın kullanılanı nemlendirme-nem almalı damıtma (HDH) sistemleridir. Bu çalışmada, HDH teknolojisi çalışma prensibine dayalı güneş enerji destekli ve toprak kaynaklı ısı değiştiricili bir damıtma sistemi tasarlanmıştır. Sistemin ana elemanları; nemlendirme (su kulesi) ve nem alma (yoğuşturucu) ünitesi, güneş kolektörleri, ısı değiştiricileri, pompalar ve fandır. Ele alınan sistemin detaylı termodinamik analizlerini yapabilmek için bir model oluşturulmuş ve Fortran Programlama Dili kullanılarak sistemde bulunan tüm noktaların özellikleri analitik olarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada, güneş enerjisinin tasarlanan sistemin performansına etkisi araştırılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir.
Evaluation of Solar Energy Usage in a Humidification-Dehumidification Desalination System
Nowadays, rapidly declining clean water resources are affecting the living creatures and the environment negatively. There are certain reasons for the reduction of clean water resources. Some of these reasons are the effects of global warming in different parts of the world, inaccuracies in the use of water together with the increasing population in the world, and the inefficient use of water resources in the agricultural and industrial sectors. Firstly, effective and conscious use of existing clean water resources should be the most important goal for human beings. The fact that a very large proportion of the water reserves on the earth is composed of non-sweet water (sea water), reveals the importance of desalination systems and increases the development of desalination system. The simplest and most widely used system is the humidificationdehumidification desalination (HDH) system. In this study, a HDH desalination system assisted with solar energy and ground source heat exchanger was designed. Main component of the system are humidification (water tower) and dehumidification (condenser) unit, solar collectors, heat exchangers, pumps and fan. A model was developed to perform detailed thermodynamic analysis of the system and the properties of all points in the system were analytically calculated by using Fortran Programming Language. In this study, the effect of solar energy on the performance of the designed system was investigated and the results were evaluated.
___
- 1. Ali, M.T., Fath, H.E.S., Armstrong, P.R., 2011.
A Comprehensive Techno-economical Review
of Indirect Solar Desalination. Renewable and
Sustainable Energy Reviews 15, 4187–4199.
- 2. Solmuş, İ., Yıldırım, C., 2013. Güneş Enerjisi
Destekli Entegre Su Isıtma-Damıtma
Sisteminin Teorik Analizi, 11. Ulusal Tesisat
Mühendisliği Kongresi, 1215-1228, İzmir.
- 3. Narayana, G.P., Sharqawya, M.H., Lienhard,
V.J.H., Zubairb, S.M., 2010. Thermodynamic
Analysis of Humidification Dehumidification
Desalination Cycles. Desalination and Water
Treatment, 16, 339–353.
- 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. Niroomand, N., Zamen, M., Amidpour, M.,
2014. Theoretical Investigation of using a
Direct Contact Dehumidifier in
Humidification–dehumidification Desalination
Unit Based on an Open Air Cycle. Desalination
and Water Treatment, 54(2), 305-315.
- 6. Yıldırım, C., Solmus İ., 2014. A Parametric
Study on a Humidification–dehumidification
(HDH) Desalination Unit Powered by Solar Air
and Water Heaters. Energy Conversion and
Management, 86, 568–575.
- 7. Xu, H., Zhao, Y., Jia, T., Dai, Y.J., 2018.
Experimental Investigation on a Solar Assisted
Heat Pump Desalination System with
Humidification-dehumidification. Desalination,
437, 89-99.
- 8. Gang, W., Hong-Fei, Z., Fei, W., Ze-Hui, C.,
2017. Parametric Study of a Tandem
Desalination System Based on Humidification-
Dehumidification Process with 3-stage Heat
Recovery. Applied Thermal Engineering, 112,
190-200.
9. Chang, Z.H., Zheng, H.F., Yang, Y.J., 2014.
Experimental Investigation of a Novel Multieffect
Solar Desalination System Based on
Humidification Dehumidification Process.
Renewable Energy, 69, 253–259.
- 10. Soufaria, S.M., Zamena, M., Amidpourb, M.,
2009. Performance Optimization of the
Humidification–dehumidification Desalination
Process using Mathematical Programming.
Desalination, 237, 305–317.
- 11. 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 and Sustainable Energy
Reviews 14, 1187–1201.
- 12. American Society of Heating, Refrigerating
and Air-Conditioning Engineers, 2001.
ASHRAE Handbook: Fundamentals, Chapter
6: Psychrometrics, 6.1-6.17.
- 13. Nayar, K.G., Sharqawy, M.H., Banchik, L.D.,
Lienhard, V.J.H., 2016. Thermophysical
Properties of Seawater: A Review and New
Correlations that Include Pressure Dependence.
Desalination, 390, 1-24.
- 14. Yılmaz, T., Ünal, Ş., 1994. Su ve Su Buharının
Termodinamik Özellikleri için Genel Eşitlikler,
J. of Engineering and Environmental Sciences,
18, 113-117.
- 15. Kreider, J.F., Rabl, A., 1994. Heating and
Cooling of Buildings: Design for Efficiency.
McGraw-Hill, Chapter 10, Cooling Equipment,
486-487.
- 16. Braun, J.E., Klein, S.A., Mitchell, J.W., 1989a.
Effectiveness Models for Cooling Towers and
Cooling Coils. ASHRAE Trans, 95(2),
164-174.
- 17. Braun, J.E., Mitchell, J.W., Klein, S.A., 1989b.
Applications of Optimal Control to Chilled
Water Systems Without Storage. ASHRAE
Trans, 95(1), 663-675.