وثيقة
.Enhancement of freshwater production of the seawater greenhouse condenser
الناشر
Sultan Qaboos University
ميلادي
2019
اللغة
الأنجليزية
الموضوع
الملخص الإنجليزي
Seawater greenhouse (SWGH) is a technology established to overcome issues related to open field cultivation in arid areas like the high ambient temperatures and freshwater shortage. It adopts the humidification-dehumidification (HDH) concept where evaporated moisture from a saline water source is condensed to produce freshwater within the greenhouse body. Many improvements have been studied and proposed throughout the past 25 years to optimize the SWGH among them is the use of Direct Contact Dehumidification (DCD). The DCD method seems to be very promising as it has low capital, operational, and maintenance costs and high freshwater production. The aim of this study was to investigate the performance of using a packed-type direct contact dehumidifier in producing freshwater. Full factorial design of 64 experiments were conducted to study the effect of six operational variables viz., inlet air temperature (Ta,in), air mass flowrate (ma,h), inlet water temperature (Twh) and mass flowrate of the humidifier (mwh), and inlet water temperature (Twd) and mass flowrate of the dehumidifier (mwd) on freshwater production. Each variable was operated in two values; high and low. In all the experiments, the dew point temperature was higher than the average inlet and outlet cold water temperature thus, freshwater was produced in all experiments with an amount varied between 0.257 and 2.590 liters. Minitab statistical software was used to investigate the significant variables that contributed to maximum water production and were; the inlet air temperature (Ta,in), and inlet water temperature of the humidifier (Twh). The R2 value for the significant variables and interactions was 65.1% while the adjusted R2 was 62.0%. Response optimizer tool showed that the best variables combination that can contribute to maximum water production was when all the variables were in high mode while the temperature of inlet air (Ta,in) was in low mode. The comparison between the new proposed DCD and the old plastic condenser unveiled that the former can produce about 75.8 times more freshwater compared to the latter at same condenser volume. At the end, it is highly advisable to replace the existing plastic condenser of the SWGH with a DCD system after being fully optimized. Therefore, further studies are highly recommended to find the optimal design and operational parameters of the proposed DCD system.
المجموعة
URL المصدر
الملخص العربي
البيت المحمي الذي يعمل بماء البحر (SWGH) هي تقنية أنشئت للتغلب على القضايا المتعلقة بالزراعة في الحقول المفتوحة في المناطق القاحلة وشيه القاحلة مثل درجات الحرارة العالية وندرة المياه. تتبنى البيوت المحمية التي تعمل بماء البحر (SWGH) مفهوم تكثيف الرطوبة العالقة في الهواء (HDH) حيث يتم تكثيف الرطوبة المتبخرة من مصادر المياه المالحة او الغير الصالحة للزراعة لإنتاج مياه عذية داخل جسم البيت المحمي، وقد تم إجراء العديد من التحسينات على مدار السنوات ال ۲۰ الماضية لتحسين هذا النوع من البيوت المحمية عن طريق تغير هيكل البيوت المحمية وتوزيع الحرارة وتصميم المكتف، والمواد المستخدمة في البناء ومصادر المياه المستخدمة في التبخير من خلال أساليب التجربة والخطأ والمحاكاة الرياضية. وقد تضمن الأخير محاكاة الشبكات العصبية العددية والرياضية والتحليلية والمصطنعة. ولقد تم اقتراح وتصميم العديد من التصاميم لمكتف البيت المحمي كونه الوحدة الرئيسية المنتجة للمياه العذبة وذلك من أجل زيادة إنتاج المياه النقية ليتم استخدامها لاحقا لسد احتياجات الري في البيت المحمي (SWGH). وتعد عملية تكثيف الرطوبة من الهواء مباشرة (DCD) واحدة من الأفكار المقترحة لتحسين عمل المكتف في البيت المحمي. وهي تعتبر واحدة من الوسائل الواعدة كونها تتميز بالعديد من الإيجابيات منها التكلفة المالية المنخفضة لإنتاج وتشغيل وصيانة النظام والقدرة الإنتاجية العالية في إنتاج المياه العذبة، كما أن المادة المستخدمة لحشو المكثف لها قدرة عالية على مقاومة التآكل. الهدف من هذه الدراسة هو التحقق من كفاءة جهاز ال (DCD في إزالة وتكثيف الرطوبة وإنتاج المياه العذبة من الهواء عن طريق الاتصال المباشر للهواء الرطب بالمياه الباردة في المكتف. تم إجراء 64 تجرية لدراسة تأثير ستة متغيرات تشغيلية وهي درجة حرارة الهواء الداخل للمبخر، ومعدل كمية الهواء الداخلة للجهاز ودرجة حرارة الماء الداخل للمبخر ومعدل كمية الماء البارد الداخل للمكتف ودرجة حرارة المياه الداخلة للمكثف ومعدل كمية الماء الداخلة للمبخر على الكمية المنتجة من المياه العذبة حيت تم استخدام قيمتان لكل متغير من المتغيرات (قيمة عالية وقيمة منخفضة)، وقد تم إنتاج مياه عذبة من جميع التجارب تراوحت كميتها بين 0. 257- 2 . 590 لترة، وقد تم استخدام برنامج Minitab لإجراء التحليل الإحصائي لمعرفة المتغيرات المؤثرة في إنتاج المياه العذبة، وقد تبين أن المتغيران المؤتران يشكل كبير في إنتاج المياه العذبة هما درجة حرارة الهواء الداخل للمبخر ودرجة حرارة الماء الداخل إلى المبخر. كما أظهر استخدام أداة response optimizer في برنامج Minitab أن أفضل وضع لمجموعة المتغيرات التي ساهمت في إنتاج أكبر كمية من المياه العذية كان عندما كانت قيمة جميع المتغيرات عالية بينما كانت درجة حرارة الهواء الداخل للجهاز منخفضة. كما وأظهرت المقارنة التي تمت بين المكثف الحالي المصنوع من الأنابيب البلاستيكية والمكثف الذي تم استخدامه في هذا البحث والمكثف الذي تم اقتراحه من قبل باحثين في ورقة علمية نشرت عام 2013 والتي كانت تقوم على المحاكاة أن الأخير أنتج أكبر كمية من المياه العذية. كما أظهرت المقارنة بين المكتف ذو الأنابيب البلاستيكية والمكثف المقترح في هذه الدراسة أن المكثف المقترح أنتج كمية مياه عذبة أكثر ب 75. 8 مرة وبكفاءة عالية. وكانت الخلاصة من هذه التجربة هي في استبدال المكتف ذو الأنابيب البلاستيكية بالمكثف المقترح في هذا البحث نظرا لمميزاته العديدة ولتصميمه البسيط، وكما وتقترح المزيد من الدراسات من أجل إيجاد التصميم الأفضل لمثل هذا النوع من المكتفات.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية