نمذجة وتقييم فعالية تحلية المياه المالحة بالطاقة الشمسية اعتماداً على نموذج تصميمي المقطر عمودي انتشاري أحادي التأثير

Abstract

نفذ البحث في قسم الهندسة الريفية في كلية الهندسة الزراعية - جامعة دمشق خلال العامين 2020 2021 بهدف تصميم وتقييم فعالية مقطر شمسي عمودي انتشاري أحادي التأثير مزود بلاقط شمسي مسطح تبلغ إنتاجيته التصميمية day] ودراسة تأثير بعض العوامل في فعالية المقطر (درجة حرارة الوسط المحيط، والإشعاع الشمسي، وسرعة الرياح، والرطوبة الجوية، ودرجة حرارة اللاقط الشمسي المسطح، ودرجة حرارة المقطر الشمسي العمودي الانتشاري أحادي التأثير). زود المقطر الشمسي العمودي الانتشاري أحادي التأثير بمبادل حراري إضافي ضمن خزان المكثف مزود بزعانف خارجية وذلك لدراسة تأثيره في درجة حرارة التكاثف. قورنت كمية المياه المقطرة المقيسة مع القيم النظرية المحسوبة في فترات مختلفة من العامين 2020-2021، كما قورنت بعض المواصفات الكيميائية والجرثومية للمياه الرقم الهيدروجيني PH، والناقلية الكهربائية EC ، ومجموع المواد الصلبة المنحلة TDS وتركيز بعض العناصر مثل الكالسيوم Ca والصوديوم Na والتعداد العام للجراثيم قبل وبعد التحلية مع الحد المسموح به وفق المواصفة القياسية السورية لمياه الشرب (م. ق. م (2007/45) وذلك لتحديد صلاحية المياه للاستهلاك. أظهرت نتائج الدراسة النظرية أن حجم المقطر الشمسي العمودي الانتشاري أحادي التأثير اللازم لتأمين كمية مياه day] هو [0.25 ومساحة اللاقط الشمسي المسطح هي (0.64، حيث سجلت أعلى قيمة لكمية المياه المقطرة خلال شهر تموز بمتوسط day] . وهذا يعادل 96% من القيمة التصميمية، وبلغ متوسط إنتاجيته خلال شهري حزيران وآب قيمة [day] 2. وهذا يعادل 84% من القيمة التصميمية، حيث راوح متوسط أعلى كفاءة للمقطر الشمسي العمودي الانتشاري أحادي التأثير بين 81.6% و 93.8% خلال أشهر حزيران وتموز واب بلغ معامل ارتباط بيرسون (۲) بين كمية المياه المقطرة المحسوبة بوساطة النموذج التصميمي للمقطر الشمسي العمودي الانتشاري أحادي التأثير وكمية المياه المقطرة المقيسة تجريبياً 0.99 أما معامل كفاءة النموذج ناش ساتكليف (EF) فبلغ 0.95، وهذا يدل على تقارب كبير بين كمية المياه المحسوبة نظرياً وكمية المياه المقيسة تجريبياً، حيث يشير ذلك إلى أن محاكاة النموذج النظري التصميمي مع النموذج التجريبي عالية الدقة، لذلك يُعد 23 نمذجة وتقييم فعالية تحلية المياه المالحة بالطاقة الشمسية اعتماداً على نموذج تصميمي المقطر عمودي انتشاري، أسعد حجم المقطر الشمسي العمودي الانتشاري أحادي التأثير المصمم لهذا البحث وسيلة مناسبة للحصول على كمية المياه المراد الحصول عليها. بينت نتائج الدراسة أن مساحة المبادل الحراري الإضافي للمكثف بلغت 0.04 ، حيث ساهم المبادل الحراري الإضافي في الحفاظ على درجة حرارة التكاثف ضمن خزان المكثف بمتوسط [0] 30 وهي تماثل القيمة التصميمية النظرية، وبالتالي يعد المبادل الحراري الإضافي للمكثف وسيلة مناسبة في تحسين أداء المقطر الشمسي العمودي الانتشاري أحادي التأثير بلغ متوسط الرقم الهيدروجيني (PH) لعينات المياه بعد التحلية 6.93، كما بلغ متوسط الناقلية الكهربائية (EC) للمياه بعد التحلية [C] 196.6 ، وراوحت مجموع المواد الصلبة المنحلة (TDS) في عينات المياه بعد التحلية بين %91.4 و 94.3، وقد بلغ متوسط الكالسيوم (Ca) في المياه بعد التحلية [ ppm) 11.3 وبلغت قيمة متوسط القساوة (TH) للمياه بعد التحلية ppm 120 أما متوسط الصوديوم (Na) في المياه بعد التحلية بلغ [ppm 6.2. بينت النتائج أن مواصفات المياه بعد التحلية باستخدام المقطر الشمسي العمودي الانتشاري أحادي التأثير كانت حسب الحدود المسموح بها في المواصفة القياسية السورية لمياه الشرب (م. ق. س 2007/45)، وبالتالي فإن المياه صالحة للاستخدام من حيث الصفات المدروسة.