Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các yêu cầu thiết kế sinh thái cho hệ thống khử muối bằng năng lượng mặt trời sử dụng ống thu nhiệt hình trụ chân không với bộ tập trung parabol: khả năng tối ưu về môi trường-kinh tế
Tóm tắt
Trong bài báo này, một tiêu chí thiết kế sinh thái cho một hệ thống khử muối mới (SDS) sử dụng bộ thu nhiệt hình trụ chân không (EATC) và một bộ tập hợp biến thể của bộ tập trung parabol đã được nghiên cứu nhằm đạt hiệu suất tối đa trong điều kiện môi trường và kinh tế. Kỹ thuật này nhằm khắc phục việc sử dụng không đồng đều EATC để tối ưu hóa hiệu suất với khả năng sinh thái-kinh tế, rõ ràng đáp ứng các yêu cầu thiết kế sinh thái và tăng cường khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời đồng đều xung quanh bề mặt của các ống chân không, dẫn đến việc cải thiện máy sưởi thermo-siphon rõ rệt hơn so với các ứng dụng thông thường. Thiết bị được đề xuất đang được cải tiến và gia tăng nhiệt độ nước lên 11,4% trong khi giữ cho nắp bể và các ống hình trụ cùng hướng (30°). Một sự cải tiến gia tăng trong lưu thông thermo-siphon lên tới 28,1% đã đạt được thông qua nghiên cứu hiện tại. Cường độ năng lượng mặt trời trung bình của những ngày trong xanh tương ứng được xác định là 401,8 kW, và hiệu suất năng lượng và exergy tổng thể hàng ngày lần lượt là 50,8% và 3,8%. Ở mức giá bán lẻ tối thiểu là 0,07 $/l và sản lượng hàng ngày tăng lên 12,3 kg mỗi ngày so với hệ thống SDS-EATC thông thường được đưa ra để so sánh. 131,97 và 67,44 tấn giảm nhẹ cho khoản phí 1318,36 đô la và 673,77 đô la từ tiền phát sinh môi trường dựa trên năng lượng-exergy tương ứng cho CO2. Chi phí lắp đặt giảm rõ rệt 9,15% so với hệ thống so sánh, năng suất của nó được xác định là 940,8% (>100%), cho thấy hệ thống hiện tại có khả năng sinh tồn cao và có giá trị cho việc thích ứng khả thi với những khả năng tích cực về môi trường - kinh tế.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Alayi, R., Khalilpoor, N., Heshmati, S., Najafi, A., & Issakhov, A. (2021). Thermal and environmental analysis solar water heater system for residential buildings. International Journal of Photoenergy, 6838138, 1–9.
Bait, O. (2019). Exergy, environeeconomic and economic analyses of a tubular solar water heater assisted solar still. Journal of Cleaner Production, 212, 630–646.
Benson, F. (1952). Further notes on the productivity of machines requiring attention at random intervals. Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Methodological), XIV, 200–210.
Budihardjo, I., & Morrison, G. L. (2009). Performance of water-in-glass evacuated tube solar water heaters. Solar Energy, 83, 49–56.
Budihardjo, I., Morrison, G. L., & Behnia, M. (2007). Natural circulation flow through water-in- lass evacuated tube solar collectors. Solar Energy, 81, 1460–1472.
Cengel, X. A., & Boles, M. A. (2013). Thermodynamics, an engineering approach. McGraw-Hill Education Pvt. Ltd.
Cooper, P. I. (1973). The maximum efficiency of single-effect solar stills. Solar Energy, 15, 205–217.
Cox, D. R. (1951). The productivity of machines requiring attention at random intervals. Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Methodological) XIII, 65–82.
Dev, R., & Tiwari, G. N. (2012). Annual performance of evacuated tubular collector integrated solar still. Desalination Water Treatment, 41, 204–223.
Duffie, J. A., & Beckman, W. A. (2006). Solar engineering of thermal processes. Hoboken- Wiley.
Dunkle, R. V. (1961). Solar water distillation: the roof type solar still and a multiple effect diffusion still, International Developments in Heat Transfer ASME 895–902.
IAPWS (1996). International association for the properties of water and steam, for the thermodynamic properties of ordinary water substance for general and scientific use, 1996.
IAPWS (2008). International association for the properties of water and steam, the viscosity of ordinary water substance, 2008.
Issa, R. J., & Chang, B. (2017). Performance study on evacuated tubular collector coupled solar stillin west texas climate. International Journal of Green Energy. https://doi.org/10.1080/15435075.2017.1328422
Koffi, P. M. E., Andoh, H. Y., Gbaha, P., Toure, S., & Ado, G. (2008a). Theoretical and experimental study of solar water heater with internal exchanger using thermosiphon system. Energy Conversion and Management, 49, 2279–2290.
Koffi, P. M. E., Andoh, H. Y., Gbaha, P., Toure, S., & Ado, G. (2008b). Theoretical and experimental study of solar water heater with internal exchanger using thermosiphon system, Energy Convers. Manage, 49, 2279–2290.
Kumar, S., Dubey, A., & Tiwari, G. (2014). A solar still augmented with an evacuated tube collector in forced mode. Desalination, 347, 15–24.
Liu, B. Y. H., Jordan, R. C., (1960). The interrelationship and characteristic distribution of direct, diffuse and total solar radiation, Solar Energy, 4(3).
Malik, M. A. S., Tiwari, G. N., Kumar, A., & Sodha, M. S. (1982). Solar distillation—a practical study of a wide range of stills and their optimum design, construction and performance. Pergamon Press.
Mittal, M. L., Sharma, C., & Singh, R. (2014). Decadal emission estimates of carbon dioxide, sulphur dioxide and nitic oxide emissions from coal burning in electric power generation plants in India. Environmental Monitoring and Assessment, 186, 6857–6866.
Morrison, G. L., Budihardjoa, I., & Behnia, M. (2005). Measurement and simulation of flow rate in a water-in-glass evacuated tube solar water heater. Solar Energy, 78, 257–267.
Patel, J., Markam, B. K., & Maiti, S. (2019). Potable water by solar thermal distillation in solar salt works and performance enhancement by integrating with evacuated tubes. Solar Energy, 188, 561–572.
Pissavi, P. (1982). Modelling of the dynamic behavior of a tank for solar storage with internal exchanger. Rev´ Ge´n Thermique, 246–247, 521–35.
Reddy, K. S., & Sharon, H. (2017). Energy–environment–economic investigations on evacuated active multiple stage series flow solar distillation unit for potable water production. Energy Conversion and Management, 151, 259–285.
Reddy, K. S., Sharon, H., Krithika, D., & Philip, L. (2018). Performance, water quality and enviro-economic investigations on solar distillation treatment of reverse osmosis reject and sewage water. Solar Energy, 173, 160–172.
Roome, J. (2019). State and Trends of Carbon Pricing (2019). World Bank Group.
Sampathkumar, K., Arjunan, T., & Senthilkumar, P. (2013). The experimental investigation of a solar still coupled with an evacuated tube collector. Energy Sources, Part A433A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects+A465, 35, 261–270.
Sato, A. I., Scalon, V. L., Padilha, A., (2012). Numerical analysis of a modified evacuated tubes solar collector. International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ'12).
Sharon, H., Reddy, K. S., Krithika, D., & Philip, L. (2017). Experimental performance investigation of tilted solar still with basin and wick for distillate quality and enviro-economic aspects. Desalination, 410, 30–54.
Singh, A. K., Samsher (2021c). Tech-en-econ-energy-exergy-matrix (T4EM) observations of evacuated solar tube collector augmented solar desaltification unit: A modified design loom, Materials Today: Proceedings. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021c.09.088
Singh, A. K. (2020). An inclusive study on new conceptual designs of passive solar desalting systems. Heliyon, 7, e05793.
Singh, A. K., & Gautam, S. (2022). Optimum techno-eco performance requisites for vacuum annulus tube collector-assisted double-slope solar desaltification unit integrated modified parabolic concentrator. Environmental Science and Pollution Research. https://doi.org/10.1007/s11356-021-18426-x
Singh, A. K., Samsher (2020). Analytical study of evacuated annulus tube collector assisted solar desaltification system: A review, Solar Energy, 207: 1404–1426.
Singh, A. K., Samsher (2021a). A review study of solar desalting units with evacuated tube collectors. Journal of Cleaner Production 279: 123542.
Singh, A. K., Samsher (2021b). Material conscious energy matrix and enviro-economic analysis of passive ETC solar still. Materials Today: Proceedings, 38, 1–5.
Singh, A. K., Samsher (2022). Techno-environ-economic-energy-exergy-matrices performance analysis of evacuated annulus tube with modified parabolic concentrator assisted single slope solar desalination system. Journal of Cleaner Production, 332:129996.
Singh, A. K., Yadav, R. K., Mishra, D., Prasad, R., Gupta, L. K., & Kumar, P. (2020). Active solar distillation technology: A wide overview. Desalination, 493, 114652.
Singh, R. V., Kumar, S., Hasan, M., Khan, M. E., & Tiwari, G. (2013). Performance of a solar still integrated with evacuated tube collector in natural mode. Desalination, 318, 25–33.
Tiwari, G. N., Raj, K., Maheshwari, K. P., Sawhney, R. L. (1992). Recent advances in solar distillation. In: International Journal of Solar Energy and Energy Conversion. Wiley Eastern, New Delhi, pp. 32e149 (Chapter 2).
Tiwari, G., Shukla, S., & Singh, I. (2003). Computer modeling of passive/active solar stills by using inner glass temperature. Desalination, 154, 171e185.
Tiwari, G. N., Tiwari, A., Shyam (2016). Handbook of Solar Energy Theory Analysis and Applications, Springer Nature
Tiwari, A. K., & Tiwari, G. N. (2007). Annual performance analysis and thermal modelling of passive solar still for different inclination of condensing cover. International Journal of Energy Research, 31(4), 1358–1382.
Tiwari, G. N. (2014). Solar Energy: Fundamentals, Design. Narosa Publishing House.
Tiwari, G. N., Yadav, J. K., Singh, D. B., Al–Helal, I. M., Abdel–Ghany, A. M. (2015). Exergoeconomic and enviroeconomic analyses of partially covered photovoltaic flat plate collector active solar distillation system. Desalination, 367, 186–196.
Tsatsaronis, G., & Park, H. (2002). On avoidable and unavoidable exergy destructions and investment costs in thermal systems. Energy Conversion and Management, 43(9–12), 1259–1270.
Yari, M., Mazareh, A. E., & Mehr, A. S. (2016). A novel cogeneration system for sustainable water and power production by integration of a solar still and PV module. Desalination, 398, 1–11.
Yousef, Md. S., & Hassan, H. (2019). Assessment of different passive solar stills via exergoeconomic, exergoenvironmental, and exergoenviroeconomic approaches: A comparative study. Solar Energy, 182, 316–331.