بخشی از مقاله
چکیده
کمبود آب آشامیدنی یکی از معضلات بشر میباشد زیرا %94 از آب جهان شور است .هدف اصلی این مقاله بدست آوردن آب شیرین باهزینه پایین از آب شور است .کوره ی آفتابی که تنها از انرژی ارزان خورشید استفاده میکند بهترین روش میباشد .دستگاه تولید آب شیرین کوره آفتابی بسیار ساده و قابل حمل به نقاط مختلف است .روش تقطیر خورشیدی یک روش ساده، در اندازه های مختلف است.یک فناوری مناسب برای فراهم کردن آب سالم برای خانه ها ، کشاورزی و صنعت می باشد.از آن برای تولید همزمان آب وبرق بهره مندشد .این فرآیند به انرژی گرمایی نیاز دارد که می تواند از انرژی خورشیدی به عنوان منبع انرژی استفاده شود.در این فرایند بخار ناشی از عمل تبخیر توسط مکنده های موجود درسقف سازه جذب شده وطی عمل میعان به شکل آب خالص در امده و قابل استفاده می شود .دراین مقاله با تدوین اثرات پارامترهای مختلف از جمله میزان ارتفاع آب درون آب شیرینکن وحالت های افتابی، بر عملکرد دستگاه مورد بررسی قرار گرفته است .یکی دیگر از نتایج مهم بدست آمده، میزان تولید آب شیرین دستگاه در طول روزهای مختلف است.
کلمات کلیدی:دما،رطوبت،تبخیر،تقطیر،تابش،انرژی خورشیدی،توربین،عایق
مقدمه:
در حدود ُ هزار سال قبل از میلاد گروهی از ملوانان به علت اینکه مدت زیادی بر روی دریا بودند و منابع آب قابل شرب آنها تمام میشد بر آن شدند تا برای نیاز خودشان چاره ای بیاندیشندو راه حلی که از آنها به جا ماند ریختن آب دریا درون کوزه و قرار دادن کوزه بر روی آتش و پوشاندن درب کوزه با اسفنج بود که همراه با بخار شدن آب و باقی ماندن نمک در درون کوزه آب خالص و شیرین دریافت میکردند و مشکل خود را به گونه ای کاملا ابتدایی حل کردند.از طرفی در قرن 51یک کیمیاگر عرب توانست با استفاده از تقطیر خورشیدی کارهای خودش را به اثبات برساندکه در حقیقت ایشان برای تولید عرق های گیاهی و عصاره ها از این روش استفاده میکرد.یکی از دانشمندان فرانسوی با استفاده از تمرکز انرژی خورشیدی روی رگه های شیشه حاوی آب شور توانست آب شیرین تولید کند.بعدها در دوره رنسانس یکی از دانشمندان ان زمان به نام بابتستا دلا در یکی از کتابهای خود اشاره به هفت روش نمک زدایی داشت و مهم ترین آنها را تقطیر خورشیدی بیان داشت.
که گلدان آبی را در معرض نور خورشید قرار داد و آب حاصل از میعان را تولید آب شیرین در نظر گرفت.همچنین در توصیفات خود به روش تولید آب شیرین از طریق هوا اشاره داشت که امروزه ما آن را به روش رطوبت دهی و رطوبت زدایی میشناسیم.در سال 5791 اولین ثبت اختراع تقطیر خورشیدی به کار آزمایشی ویلر و ایوانز داده شد.پس از کارهای مختلفی که برای تولید آب شیرین در بین سالهای 5791 تا سال 5771 انجام شد پاستور در سال 5771 از متمرکز کننده های خورشیدی استفاده نمود و با پیشرفت هر چه سریع تر این فرآیند در سال 5711دفتر آب شور در آمریکا تاسیس شد و برنامه های آن در جهت تولید آب شیرین و ترویج آن بود که همواره در اکثر نقاط قابل انجام در دنیا در حال انجام شدن است.
با توجه به شرایط اقلیمی کشورها، نیاز به تولید آب شرب در ظرفیت های پایین و برای مناطق کم جمعیت و دورافتاده، موضوعی است که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است.در مناطق خشک و کویری که دارای وسعت زیادی هستند، از یک طرف نیاز به آب شیرین به عنوان یکی از مشکلات اساسی مردم این مناطق به شمار می آید و از طرف دیگر، انرژی خورشید با شدت تابش مناسب در این مناطق دردسترس است.روش های سنتی برداشت آب و آبیاری سنتی هنوز در بسیاری از مناطق در دستور کار قرار دارد و منابع آبی به شکل غیراصولی در حال مصرف و هدر رفتن است، گویی این منابع تمامی نخواهند داشت. در حوزه های مدیریت پایدار آب،شناخت مقادیر درست منابع آب و آمارگیری پیوسته آن در محدوده کشوری و در مقیاس بین المللی برای کنترل و موازنه - مصرف با وضعیت منابع کلیآب جهانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
بحران کم آبی ونبود آب مناسب برای استفاده، از جمله مشکلاتی است که به دلیل بالا بودن تقاضا و رشد جمعیت تاثیر بسیار زیادی بر روی زندگی بشر میگذارند.از طرفی روشهای مختلف از جمله شیرین کردن آب شور در سالهای اخیر به دلیل استفاده از سوخت های فسیلی علاوه بر تامین نشدن نیاز باعث کاهش منابع تجدید نشدنی و آلودگی ایجاد شده پس از مصرف را درپی داشته اند.به همین دلیل با فکر بر روی این معضل جهانی - کاهش منابع آب شرب - از مصرف سوخت های فسیلی و آلوده کردن محیط زیست نیز جلوگیری شود .به همین منظور به انرژی های تجدید شونده از جمله انرژی خورشیدی و زمین گرمایی روی آوردیم.
استفاده از انرژی خورشید به عنوان منبع حرارتی دردسترس در نقاط خشک و کویری ، تولید غیرمتمرکز آب شیرین درظرفیتهای پایین ، بهبود کیفیت آب آشامیدنی مصرفی در مناطق فاقد آب شیرین با کیفیت مطلوب وکاهش هزینه تولید آب شیرین در ظرفیتهای پایین یکی از راه های مورد استفاده میتواند باشد.کوره آفتابی با استفاده از انرژی خورشید گرم می شود - در کورههای دیگر ، نوعی سوخت را میسوزاند تا گرمایش به کوره منتقل شود - .معمولا با استفاده از تعداد زیادی آینه ، پرتوهای نور خورشید را جمع آوری و پرقدرت می کنند و مجموعه آنها را بر روی کوره میتابانند تا دمایش خیلی بالا رود .ذره بین وسیلهای است که همین کار را انجام میدهد .شاید دیده باشید که وقتی ذره بین را مقابل خورشید میگیریم و مجموعه پرتوهای آنرا به صورت یک نقطه مثلا روی پوست یا کاغذ میتابیم، آن قدر حرارت ایجاد میشود که پوست میسوزد و یا کاغذ آتش می گیرد.
کوره آفتابی ساده - روش استحصال انرژی ازمنابع تجدید پذیر -
پرتو نورهای تابیده شده نسبت به محور اصلی در بازتاب تقارن آینهای دارند .پرتو نورهایی که موازی محور اصلی بتابد حتما بازتاب آنها از کانون میگذرد - کانون اصلی - ، پس در آن نقطه حرارت و گرما بسیار بالاتر از اطراف است .پس اگر منبع آب در آن نقطه قرار داده شود آب در اثر انرژی دریافتی از خورشید بسیار گرم خواهد شد و این اساس یک کوره آفتابی است.نمونه کوچک و قدیمی کوره آفتابی ذرهبین است که از شیشه محدب یا حتی یخ تراشیده شفاف ساخته میشد . امروزه از اجسام آینهای با توجه به ویژگی ساختمانی گفته شده برای تولید آب گرم منازل در ابعاد محدود در پشت بامها و در ابعاد بزرگتر ساختمان بلند که نمای بیرونی آن به شکل کاو طراحی شده و در نمای جلویی آن از شیشههای رفلکس و آینهای برای بازتاب نور استفاده میشود، بطوری که بازتابها در یک نقطه در مقابل یعنی کانون جمع میشوند.در کانون یک منبع آب قرار میدهند و با لوله کشیهایی به توربین تولید برق وصل میکنند، با توجه به ابعاد ساختمان انرژی گرمایی دریافتی فوق العاده بالاست و بخار آب تولید شده با جریان شدید در لولهها به توربین رسیده و باعث چرخش آن و تولید برق ارزان قیمت در چنین مجموعه نیروگاهی برق - آبی میگردد
