حرارتی جاذب سامانه نمک زدایی سهموی خورشیدی با کانون نقطه ای به روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

متمرکزکننده ها کارکرد­های بسیاری دارند که یکی از آنها استفاده در فرآیند نمک زادیی از آب شور به روش تبخیر و تقطیر است. به دلیل وجود حرارت بالا در جاذب متمرکزکننده ها، این امکان فراهم می شود تا با طراحی یک سامانه مبدل حرارتی، زمینه تبخیر آب شور به ­وجود آید. در این پژوهش سعی شد تا به کمک روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) دو هندسه جاذب مارپیچی و استوانه ای بررسی شوند. برای این منظور، سیال عامل بر اساس ویژگی­های آب شور دریا در نرم افزار Fluent Ansys تعریف شد و ایجاد هندسه و تحلیل حرارتی بر اساس شرایط اولیه و مرزی سامانه در نظر گرفته شدند. با بررسی نتایج اعتبارسنجی کیفیت شبکه­بندی، شبکه بهینه در هر دو هندسه المان مربعی مربعی شکل بود. تحلیل حرارتی جاذب نشان داد که در هندسه استوانه ای، توزیع حرارتی در کف هندسه بیشتر است تا در سطح بالایی آن. نتایج تحلیل تغییرات عدد ناسلت، تمرکز تنش حرارتی را در مقطع خروجی سیال نشان دادند. با این همه، و برخلاف هندسه استوانه ای، توزیع حرارت در هندسه مارپیچ به­ طور یکنواخت، متقارن و بدون تمرکز تنش حرارتی بود. این تمرکز تنش در هندسه استوانه ای موجب می شود تا احتمال انتقال فرآیند تبخیر از داخل محفظه به لوله های انتقال به وجود آید. مقایسه نتایج تحلیل عددی رفتار حرارتی در دو هندسه جاذب نشان داد که مزیت هندسه مارپیچ در یکنواختی توزیع حرارت است که باعث افزایش بازده حرارتی در فرآیند نمک­ زدایی می شود. در مقابل، مزیت هندسه استوانه ای در طراحی ساده، جایگذاری آسان، عایق بندی سریع و استفاده از مواد قابل دسترس برای ساخت نسبت به هندسه مارپیچ است.

Keywords:

جاذب کانونی , سامانه تقطیر , متمرکزکننده خورشیدی , مطالعه عددی