.:رویال آی تی:.

چکیده

در عصر جدید بشر همواره کوشیده به دنبال راه کارهایی برای صرفه جویی در انرژی و بهره گیری از منابع طبیعی مانند آب، خوزشید، باد و …. استفاده از انها برای رفع احتیاجات خود مانند تولید برق ، و … می باشد.

یکی از این موارد که در این پروژه مورد بررسی قرار گرفته است استفاده از انرزی خورشید برای تولید آبشیرین و قابل شرب از آبهای شور می باشند. که در اکثر نقاط جهان از اهمیت فراوانی برخوردار است و همچنین در کشور ایران، با توجه به شرایط اقلیمی کشور، نیاز به تولید آب شرب در ظرفیت های پایین و برای مناطق کم جمعیت و دور افتاده، موضوعی است که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است؛ در حالی که در مناطق خشک و کویری که وسعت زیادی در نقاط مرکزی ایران دارند، از یک طرف نیاز به آب شیرین به عنوان یکی از مشکلات اساسی مردم این مناطق به شمار می آید و از طرف دیگر انرژی خورشید با شدت تابش مناسب در این مناطق در دسترس است.

در پی رشد جمعیت افزایش تقاضای جهانی برای آب شیرین، منابع تامین مستقیم این ماده مهم و حیاتی در حال کاهش است، به طوری که پیش بینی می شو تا سال ۲۰۲۵ میلادی، بیش از نیمی از جمعیتکره زمین با مشکل کمبود آب شرب مواجه خواهند بود. از طرفی با وجود منابع بزرگ آب شور مانند اقیانوس ها، دریاها یا وجود منابع محلی آب شور در مناطق کویری، صنعت شیرین سازی آب یک راه حل منطقی و مطمئن برای حل این مشکل به شمار می آید.

 مقدمه

اقیانوس ها و آب های آزاد یکی از بزرگترین منابع ذخیره آب به شمار می روند اما با داشتن ۳/۵ درصد از املاح مختلف، استفاده مستقیم از آنها ممکن نمی باشد.(۱)

با استفاده از انرژی خورشید می توان این آب ها را با درصدهای مختلف به آب شیرین تبدیل کرده و در مصارف صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار داد.نخستین بار در کشور شیلی و در سال ۱۸۷۲ روزانه ۲۰ متر مکعب آب شیرین از آب های شور تهیه می شد و اکنون در کشورهای مختلفی این روش به عنوان یکی از اقتصادی ترین روش های شیرینکردن آب مورد استفاده قرار می گیرد.

نمک زدایی از آب دریا:

مبارزه ای علیه کمبود آب در آینده یکی از نیازهای جدید جهانی تامین آب شیرین به کمک نمک زدایی از آبدریاهاست. روزانه نزدیک به ۵۰ میلیون متر مکعب آب شیرین توسط ۱۲۰۰۰ مرکز آب شیرین کن که وظیفه نمک زدایی از آب اقیانوسها را دارند، تولید می شود. این میزان تولید ۵/. درصد کل آب مصرفی جهانی را تشکیل می دهد. با روند فعلی که طی ده سال میزان تولید آب شیرین دو برابر شده است، متخصصین ارزیابی می کنند که این میزانتولید تا سال ۲۰۱۰ به ۶۰ میلیون متر مکعب و در سال ۲۰۲۵ با دو برابر شدن سقف تولید به ۱۲۰ میلیون متر مکعب در روز برسد. میزانی در حدود ۴۴ کیلومتر مکعب در سال.(به رغم ۱۸ کیلومتر مکعب تولید آب شیرین توسط مراکز آب شیرین کن در سال ۲۰۰۸) بهره برداری سالانه ۴۴ میلیون کیلومتر مکعب از آب دریا می تواند مهم به نظر بیاید اما تنها معرف ۲ درصد از مصرف کلی آب زمین است. (مصرف اب زمین سالانه ۲۵۰۰ کیلومتر مکعب است.)

چکیده    ۸
فصل اول    ۹
استفاده از انرژی خورشیدی    ۹
۱-۱ مقدمه    ۱۰
۲-۱ نمک زدایی از آب دریا:    ۱۰
۳-۱ انواع انرژی    ۱۰
۴-۱ انرژی خورشیدی    ۱۱
۵-۱ کاربرد انرژی خورشیدی    ۱۲
فصل دوم    ۱۳
آب شیرین کن های صنعتی    ۱۳
۱-۲ مقدمه    ۱۴
۲-۲ فناوری های شیرین کردن آب    ۱۴
۳-۲ شیرین کردن آب دریا به روش تقطیر    ۱۵
۴-۲ انواع فرایندهای تقطیر    ۱۶
۱-۴-۲  فرایند MSF    ۱۶
۲-۴-۲ فرایند MED    ۱۷
۳-۴-۲ روش اسمز معکوس    ۱۹
۱-۳-۴-۲ برخی از کاربردهای روش اسمز معکوس    ۲۲
۴-۴-۲ الکترودیالیز (ED)    ۲۲
۵-۴-۲ آب شیرین کن ترکیبی MSF_RO    ۲۳
۶-۴-۲ آب شیرین کن ترکیبی NF-MSF    ۲۳
۷-۴-۲ آب شیرین کن ترکیبی NF_RO_MSF    ۲۴
۵-۲ معرفی چند معیار برای عملکرد آب شیرین کن    ۲۴
۱-۵-۲ سطح انتقال حرارت مخصوص (SA)    ۲۴
۲-۵-۲ اگزرژی مصرفی مخصوص    ۲۴
۶-۲ معایب و مزایای تصفیه آب به روش RO چیست؟    ۲۶
۷-۲ مزایا و معایب تصفیه آب با سیستم های RO    ۲۷
فصل سوم    ۲۸
آب شیرین کن های خورشیدی    ۲۸
۱-۳ فعالیتهای انجام گرفته در زمینه ی شیرین سازی آب به وسیله ی انرژی خورشیدی    ۲۹
۲-۳ مکانیسم تقطیر خورشیدی    ۲۹
۳-۳ معرفی انواع آب شیرین کن های خورشیدی    ۳۰
۱-۳-۳ آب شیرین کن های غیر فعال    ۳۱
۲-۳-۳ آب شیرین کن خورشیدی حوضچه ای تک مرحله ای    ۳۱
۳-۳-۳ آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله ای    ۳۲
۴-۳-۳ آب شیرین کننده خورشیدی با بازتابنده    ۳۳
۵-۳-۳ آب شیرین کن خورشیدی فتیله ای    ۳۳
۶-۳-۳ آب شیرین کن خورشیدی اضطراری    ۳۴
۷-۳-۳ آب شیرین کن خورشیدی پلکانی    ۳۵
۸-۳-۳ آب شیرین کن خورشیدی دود کشی    ۳۶
۹-۳-۳ آب شیرین کن خورشیدی لوله ای هم مرکز    ۳۶
۱۰-۳-۳ آب شیرین کن های خورشیدی فعال    ۳۷
۱۱-۳-۳ آب شیرین کن همراه با یک گرداورنده خورشیدی    ۳۷
۱۲-۳-۳ ترکیب آب شیرین کن با یک متمرکز کننده خورشیدی    ۳۸
۴-۳ کاربردهای انرژی خورشیدی در صنعت    ۳۹
۱-۴-۳ کاربردهای غیر نیروگاهی    ۳۹
۲-۱-۴-۳ آبگرمکن خورشیدی و حمام خورشیدی    ۴۲
۳-۱-۴-۳ خانه های خورشیدی    ۴۳
۲-۴-۳ کاربردهای نیروگاهی    ۴۶
۱-۲-۴-۳ کوره خورشیدی    ۴۶
گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه    ۴۶
۲-۲-۴-۳ دودکش های خورشیدی    ۴۷
۳-۲-۴-۳ نیروگاه های حرارتی از نوع بشقابی    ۴۹
۴-۲-۴-۳ نیروگاه های حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی    ۵۰
۵-۲-۴-۳ آب شیرین کن خورشیدی    ۵۱
فصل سوم:    ۵۷
آب شیرین کن های hd    ۵۷
۱-۳ مقدمه    ۵۸
۲-۳  آب شیرین کن های خورشیدی    ۵۹
۳-۳  اصول فرایند رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا    ۶۰
۴-۳  روش های اجرایی آب شیرین کن HD خورشیدی    ۶۳
۵-۳ شبیه سازی و بهینه سازی آب آب شیرین کن HD    ۶۵
۶-۳  نتایج بهینه سازی    ۶۷
۷-۳ جمع بندی    ۷۰

فهرست شکل ها و جداول
شکل ۱-۱ شماتیک آب شیرین کن MSF    ۱۷
شکل ۲-۱ شماتیک آب شیرین کن تقطیری MED    ۱۸
شکل ۳-۱ مقایسه آب شیرین کن های MED,MSF    ۱۹
جدول ۱ –۱ مقایسه آب شیرین کن های MSF  و MED    ۱۹
شکل ۴-۱ شماتیک عملکرد روش اسمز معکوس    ۲۱
شکل ۵-۱ دیاگرام شماتیک آب شیرین کن RO    ۲۱
شکل ۶ –۱ روش الکترو دیالیز    ۲۳
جدول ۲-۲ مقایسه برق مصرفی آب شیرین کن ها    ۲۵
شکل ۷-۱ سهم تولید انواع آب شیرین کن در جهان در سال ۲۰۰۶    ۲۶
شکل ۱-۲ نمونه کلی آب شیرن کن خورشیدی    ۳۰
شکل ۲-۲ آب شیرین کن های یک مرحله ای    ۳۱
شکل ۳-۲ آب شیرین کن خورشیدی حوضچه ای تک مرحله ای    ۳۲
شکل ۴-۲ آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله ای    ۳۲
شکل ۲-۵ آب شیرین کننده خورشیدی با بازتابنده    ۳۳
شکل ۶-۲ آب شیرین کن خورشیدی فتیله ای    ۳۴
شکل ۷-۲ آب شیرین کن خورشیدی اضطراری    ۳۴
شکل ۸-۲ آب شیرین کن خورشیدی پلکانی    ۳۵
شکل ۹-۲ آب شیرین کن خورشیدی پلکانی    ۳۶
شکل ۱۰-۲ آب شیرین کن خورشیدی لوله ای هم مرکز    ۳۷
شکل ۱۱-۲ آب شیرین کن همراه با یک گرداورنده خورشیدی    ۳۸
شکل ۱۲-۲ فرآیند آب شیرین کن با یک متمرکز کننده خورشیدی    ۳۹
شکل ۱۳-۲ نمونه ای از یک طرح خانه خورشیدی    ۴۴
شکل ۱۴-۲ نمونه ای از یک خانه خورشیدی    ۴۵
شکل ۱۵-۲ نمونه ای از یک کوره خورشیدی    ۴۶
شکل ۱۶-۲ مکانیسم گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه    ۴۷
شکل ۱۷-۲ نمونه ای از  دودکش های خورشیدی    ۴۸
شکل ۱۸-۲ نیروگاه حرارتی از نوع بشقابی    ۵۰
شکل ۱۹-۲ نیروگاه حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی    ۵۱
شکل ۲۰-۲ فرایند تولید آب مقطر    ۵۴
جدول ۱-۳  مقایسه مصرف انرژی روش های مختلف شیرین سازی آب    ۵۹
شکل ۱-۳ سه بخش اصلی آب شیرین کن HD    ۶۱
شکل ۲-۳ آب شیرین کن خورشیدی HD با گرمایش آب و سیکل بسته هوا    ۶۴
شکل ۳-۳ آب شیرین کن خورشیدی HD با گرمایش آب و سیکل هوای باز    ۶۴
شکل ۴-۳ فرایند آب شیرین کن خورشیدی HD با گرمایش هوا    ۶۵
شکل ۵-۳ شماتیک استفاده شده در مدل سازی واحد نمونه    ۶۷
نمودار ۱: تاثیر L/G بر شدت مصرف انرژی    ۶۸
نمودار ۲: تاثیر دمای اب ورودی بر روی عملکرد سیستم    ۶۹
نمودار۳: تاثیر دمای آب ورودی بر روی مصرف انرژی سیستم    ۶۹