هادی صمیمی اخیجهانی

با ازدیاد جمعیت جهان، نیاز روز افزون انسان به آب آشامیدنی افزایش می‌یابد. اما منابع آب شیرین به دلیل تغییرات اقلیمی از دسترس خارج شده و تولید آب شیرین از آب دریاها و اقیانوس‌ها همیشه مورد توجه محققان بوده است. ایران دارای پتانسیل بالا جهت استفاده از انرژی خورشیدی بوده و دسترسی به آب‌های آزاد از شمال و جنوب باعث شده است توجهات به سمت آب شیرین-کن‌های خورشیدی چند برابر شود. استفاده از سامانه‌های آب‌شیرین‌کن خورشیدی یک راهکار مناسب و با صرفه اقتصادی برای تولید آب شرب از منابع آب شور است. هدف از انجام این تحقیق افزایش عملکرد سامانه آب‌شیرین‌کن خورشیدی با استفاده از سامانه تحت خلا، ذخیره‌ساز گرمای نهان انرژی خورشیدی، پاشش مستقیم و گرمایش اهمی مورد ارزیابی قرا می‌دهد. آزمایش‌ها در روزهای آفتابی در مقابل خورشید انجام گرفت. به این منظور از مواد تغییر فاز دهنده به صورت لوله‌ی مارپیچ 6 میلی‌متری با گام‌ 7 سانتی‌متر درون لوله کانونی استفاده شد. استفاده از مواد تغییر فاز دهنده درون لوله باعث شد میزان حرارت ورودی به محفظه آب شیرین کن تا 5/3 مگا ژول افزایش یابد. در این حالت مناسب ترین دبی برای چرخش سیال در سامانه 2/4 لیتر بر دقیقه بود. در این حالت مقدار بازده آب شیرین کن با در نظر گرفتن مواد تغییر فاز دهنده درون لوله از 72/29% تا 73/35% متغیر بود. از بین سیال های کاری مختلف که در سامانه مورد ارزیابی قرار گرفت نانو سیال بیشترین بهره‌وری را برای سامانه به همراه داشت و مقدار آن 65/46% بود. همچنین نتایج نشان داد هنگامی که به کمک سامانه پاشش مستقیم سیال به روی مبدل مسی پاشش می‌شود، کارایی سامانه به طور معنی‌داری افزایش می‌یابد. در این حالت بازده پاشش با دبی L/min 1 به 90/43% و میزان آب شرب تولیدی تا mL/m2 920 می‌رسد. با افزایش دبی پاشش میزان انرژی مصرفی نیز افزایش قابل توجهی خواهد داشت و دبی L/min 5/0 برای بهبود کارایی سامانه پیشنهاد می‌شود. همان‌طور که اشاره شد برای افزایش کارایی سامانه آب شیرین‌کن خورشیدی از سامانه گرمایش اهمی نیز استفاده گردید. با در نظر گرفتن داده‌های به دست آمده، یافته ها نشان دادند که با افزایش گرادیان ولتاژ از V/cm 5 تا 20 بازده سامانه ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. به این دلیل که با افزایش گرادیان از 10 به 20 ولت بر سانتی‌متر انرژی مصرفی افزایش می‌یابد. میزان آب تولیدی در این حالت mL/m2 1467 در چهار ساعت می‌باشد. لازم به ذکر است که با ارزیابی های انجام شده استفاده از سامانه تحت خلا به دلیل مصرف انرژی ویژه برای آب شیرین کن خورشیدی توصیه نمی‌شود. آب تولیدی در مقایسه با آب شرب منطقه به طور قابل ملاحظه ای سختی کمتری داشت. نتایج به دست آمده از مدلسازی تغییرات حرارتی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی درون لوله دریافت کننده برای سه گام 5، 7 و 10 سانتی‌متر نشان داد که با کاهش گام لوله مارپیچ، به دلیل افزایش عدد ناسلت میزان گرمای حاصل شده افزایش می‌یابد.