علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

تحلیل ریاضی انتقال خط لوله بخار زیراتمسفری در نمک‌زدایی آب دریا

نوع مقاله : مقالات علمی

نویسندگان
1 استادیار پژوهشی، عضو هیئت علمی مرکز تحقیقات آب و فاضلاب، موسسه تحقیقات آب، تهران، ایران.
2 دانشیار گروه مهندسی شیمی-بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
چکیده
تحلیل ریاضی شیرین­سازی آب دریا از طریق خط لوله بخار زیراتمسفری معروف به SAVP، که یکی از روش­های شیرین­سازی آب دریا است، به‌صورت تئوری و کاربردی در یک میدان طبیعی، تحلیل شده است. انتقال بخار زیراتمسفری براساس اختلاف دما بین یک منبع گرم و یک محیط سرد اتفاق می­افتد و به‌علت مزایای اثبات شده­ای که دارد، می­تواند کاربردهایی در ابعاد صنعتی و میدانی داشته باشد. مواردی که برای توسعه دانش SAVP مدنظر است، عبارتند از مطالعه این پدیده در حالت دینامیک که در آن دمای منبع گرم و سرد و شرایط گرمایی مسیر  SAVPتحت عواملی قرار می­گیرند که ذاتاً تابعی از زمان و مکان هستند. در چنین حالتی، بحث­های جدید و جالبی به‌وجود می­آیند که ورود به آن، از مرور و ساده­سازی معادله اساسی همرفت-نفوذ شروع شده و به حل پروفایل دما در لوله با پشتوانه ریاضیات مهندسی پیشرفته می­انجامد. رویکردی ریاضی برای حل معادله دیفرانسیل دما به‌وجود می­آید که از طریق توابع ویژه قابل‌حل هستند. نتایج خروجی این تحلیل ریاضی در یک میدان واقعی و طبیعی در حد فاصل 16 کیلومتری یک منبع گرم (شهر رامسر) و یک منبع سرد (ارتفاعات تخت سلیمان) ارائه می­شود.
کلیدواژه‌ها

پرهیزگار، ف.، و پورعلی، ا.، (1396)، "بهینه‌سازی تولید هم‌زمان آب شیرین و توان در نیروگاه‌های حرارتی"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 2(1)، 38-45.
جمالی‌کیخا، ا.، بهزادمهر، ا.، ابراهیمی، ا.،کیخوائی، م.، و فنایی شیخ‌الاسلامی، ف.، (1401)، "مدل‌سازی عددی آب شیرین‌کن یون‌زدایی خازنی و مطالعه پارامترهای مؤثر بر عملکرد آن"،  آب و فاضلاب، 34(2)، 91-104.
حدادیان، ز.، انصاری، م.، حقیقی، ع.، و مقیمی‎پور، ا.، (1399)،"ارزیابی عملکرد مدل آزمایشگاهی ترکیبی اسمز معکوس-اسمز مستقیم برای افزایش بازدهی تولید فرایند نمک‌زدایی"، آب و فاضلاب، 32(2)، 54-67.
سامی، ب.، ضرغامی، م.، یگانی، ر.، و صباحی، م.، (1398)، "طراحی سیستم آب شیرین‌کن خورشیدی به‌روش اسمز معکوس-فتوولتائیک (مطالعه موردی: آب لب‌شور روستای سربند اردبیل)"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 4(2)، 37-46.
Aghazadeh, K., and Attarnejad, R., (2020), “Improved desalination pipeline system utilizing the temperature difference under sub-atmospheric pressure”, Journal of Water Resource Management, 34(15), 1-19, https://doi.org/10.1007/s11269-019-02415-4.  
Aghazadeh, K., and Attarnejad, R., (2020), “Study of sweetened seawater transportation by temperature difference”, Journal of Heliyon, 6(3), e03573.  
Aghazadeh, K., and Attarnejad, R., (2024), “Experimental investigation of desalination pipeline system and vapor transportation by temperature difference under sub-atmospheric pressure”, Journal of Water Process Engineering, 60, 105133,
Climate-Data.org [Online]. Available: https://fa.climate-data.org.
Datta, A.K., (2002), Biological and bioenvironmental heat and mass transfer, CRC Press.
Del Amo, A., and Antonio, P., (2012), “System and method for desalinating seawater”, Patent WO/171986 A1.
Demirel, Y., and Sandler, S.I., (2004), “Nonequilibrium thermodynamics in engineering and science”, Journal of Physical Chemistry B, 108(1), 31-43.
Eggleston, S., Buendia, L., Miwa, K., Ngara, T., and Tanabe, K., (2006), “IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories”, Intergovernmental Panel on Climate Change, Paris Convention February.
Farlow, S.J., (1982), Partial differential equations for scientists and engineers, Dover Books on Mathematics, John Wiley & Sons.
Inoue, K., Abe, Y., Murakami, M., and Mori, T., (2006), “Feasibility study of desalination technology utilizing the temperature difference between seawater and inland atmosphere”, Desalination, 197, 137-153, https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.12.021.
Levine, M.R., and Raton, B., (2005), “Low energy vacuum desalination method and apparatus”, Patent US/7431806 B2.
Shojaei, M., Nosrati, M., Attarnejad, R., and Saghafian, B., (2020), “Thermodynamics of sub-atmospheric vapor pipeline (SAVP) for seawater desalination; A study for vapor-liquid equilibrium and the fluid properties associated with a field application”, Desalination and Water Treatment, 206, 133-143, https://doi.org/10.5004/dwt.2020.26370.
Shojaei, M., Nosrati, M., Attarnejad, R., and Saghafian, B., (2020), “Seawater desalination through natural temperature difference: An experimental, theoretical, and place case study”, Desalination and Water Treatment, 195, 64-78, https://doi.org/10.5004/dwt.2020.25894.
Shojaei, M., Nosrati, M., and Attarnejad, R., (2021), “Mathematical analysis of sub-atmospheric Vapor pipeline (SAVP) transmission for seawater desalination; Green and Eigen functions solutions”, Desalination and Water Treatment, 254, 169-180, https://doi.org/10.5004/dwt.2022.28373.
Weather [Online]. Available: http://irimo.ir.
Zarzo, D., and Prats, D., (2018), “Desalination and energy consumption. What can we expect in the near future?”, Journal of Desalination, 427, 1-9, https://doi.org/doi:10.1016/j.desal.2017.10.046
دوره 10، شماره 2
تابستان 1404
صفحه 43-54

  • تاریخ دریافت 11 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 07 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش 13 اسفند 1403