بخشی از مقاله
چکیده
یکی از بهترین روش های شیرین کردن آب، روش تقطیر می باشد. این روش تمام نمک ها ، ناخالصی های و میکروب های آب را می گیرد. سیستم این آب شیرین کن خورشیدی پورتابل یک نفره می باشد. آب شیرین کن با استفاده از دو قسمت اصلی، محفظه تبخیر و محفظه تقطیر، که محفظه تقطیر بصورت کندانسور آبی هوایی - تبخیری - عمل می کند، فرایند شیرین سازی آب شور را انجام می دهد.
این آب شیرین کن خورشیدی دارای حجم و وزن مناسبی می باشد، لیکن حمل آن برای یک فرد معمولی راحت است. بدون مکانیسم پیچیده ای فرایند شیرین سازی آب شور را انجام می دهد. بطوریکه در یک روز می تواند 3.95 لیتر آب شیرین را مهیا کند. از آنجا که استفاده از انرژی های فسیلی باعث آلوده کردن محی زیست می شوند و مستلزم هزینه های زیادی نیز خواهند شد، لذا در این آب شیرین کن فق از انرژی خورشیدی استفاده می شود.
.1 مقدمه
آب مایه حیات و اساسی ترین نیاز انسان برای ادامه زندگی است. به دلیل عدم گستردگی آب شیرین بر روی کره زمین، برخی از نواحی سطح زمین دارای آب آشامیدنی کافی و برخی نواحی دیگر با مشکل جدی کمبود آب در حال حاضر مواجه شده اند. هر چه پیش میرویم این مشکل جدی تر می شود. از آنجا که کشور ایران بر روی نواحی نیمه خشک و کم آب قرار دارد، در آینده نه چندان دور با مشکل کمبود آب آشامیدنی مواجه خواهیم شد. با استفاده از روش های مختلف شیرین کردن آب شور دریا می توان تا حدودی از این مشکل پیشگیری کرد.
براساس گزارش منتشر شده از موسسه پاسیفیک اوکلند کالیفرنیا در صورت عدم اتخاذ تضمینی پیشگیرانه، بیش از 76 میلیون در سال 2020 در اثر بیماری ناشی از آب های جان خود را از دست خواهند داد. و بیماری ناشی ازآب های آلوده بیشتر از ایدز سلامت جامعه جهانی را تهدید می نماید
روش های مختلفی برای شیرین کردن آب شور وجود دارد از جمله :
روش اسمزمعکوس: فرایند غشایی به شیوه های فیزیکی برای جداسازی حلال از نمک های محلول در آن با استفاده از غشاهای نیمه تراوا اطلاق می شود. اساس کار این دستگاه ها بر عبور مولکول های غیر یونی مثل آب از یک غشا با روزنه های بسیار ریز بنا شده است. این غشاء ها به صورتی ساخته شده اند، که مولکول های خنثی را به راحتی از خود عبور می دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است، به آب تقریبا خالص تبدیل می گردد. در سیستم اسمزمعکوس، جریان ورودی یا خوراک - - feed به دو جریان آب تصفیه شده - - permeate و پساب غلیظ - - reject یا - - brine تبدیل می شود
مبادله یونی: فرایند تبادل یونی از اشکال پدیده جذب سطحی است. که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار می گیرد. طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاز سیال جذب فاز جامد شده و از سیال جدا می گردد. فرایند تبادل یونی فرایندی برگشت پذیر است. که طی آن یون های خارجی موجود در آب جذب گروه های عاملی قرار گرفته بر روی شبکه پلیمیر یا فاز جامد می گردند، و بدین ترتیب هر گونه ناخالصی یونی آب برطرف میشود.پس از اشباع شدن گروه های عاملی،سیستم تحت عملیات بازیابی و شستشوی شیمیای قرار می گیرد3
روش تقطیر: تقطیر آب هنوز بهترین و مرسوم ترین روش شیرین سازی آب دریا است.در این فرایند از تبخیر آب شور و چگالش آب به آب خالص می رسیم. با این تکنولوژی به خاطر اطمینان بیشتر و مصرف انرژی کمتر به طور گسترده ای طی 10 سال اخیر گسترش یافته است. فرایند های خالص سازی آب به روش تقطیر نسبت به فرایند های غشایی دارای کیفیت بالاتری است.
روش تقطیر موقعی به صرفه است، که بخار با انرژی حرارتی پایین به عنوان منبع اصلی انرژی در دسترس باشد4 که در کشور ما این منبع برای تبخیر آب، منبع بسیار عظیم انرژی خورشید می باشد با توجه به قرار گیری کشور ایران از نظر جغرافیایی بر روی کره زمین، انرژی معقولی از خورشید دریافت میکند. از این رو استفاده از آب شیرین کن های خورشیدی در این چنین شرایطی معقول می باشد. از آب شیرین کن های خورشیدی تا کنون انواع مختلفی طراحی و ساخته ساخته شده است. لیکن هدف ما رفع معایبی از این سیستم می باشد.
ما از فرایند شیرین کردن آب به روش تقطیر استفاده کرده ایم. ما آب شور دریا را به داخل یک محفظه شفاف، که بتواند نور خورشید را از خود عبور بدهد ریخته ایم. این محفظه در حالت کار 4 متر مربع فضا می گیرد. اما قابلیت جمع شوندگی دارد. به صورت یک کیف دستی جمع می شود. و به راحتی میتوان آنرا جابجا کرد. با تابش نور خورشید به این محظه آب خالص بخار می شود، املاح، نمک ها و نا خالصی های موجود در آب شور در ته این محفظه باقی می ماند، بخار حاصل را به طرف محفظه دیگر به اسم کندانسور هدایت کرده، و در آنجا تقطیر می نماییم. آب حاصل از تقطیر بخار فاقد ناخالصی بوده و قابل آشامیدن می باشد.
مراحل و روش ساخت دستگاه:
این دستگاه آب شیرین کن خورشیدی پورتابل یک نفره از دو قسمت اساسی تشکیل شده است: محفظه تبخیر، محفظه تقطیر - کندانسور -
محفظه تبخیر: این قسمت وظیفه جذب انرژی گرمایی خورشید را دارد. که به عنوان مولد دستگاه محسوب می شود. به دلیل پرتابل بودن و همچنین سبکی وزن این قسمت را از جنس پلاستیک انتخاب کردیم. پلاستیک های معمولی در معرض نور خورشید دوام چندانی ندارند و پس از مدت کوتاهی، پوسیده می شوند. ما برای حل این مشکل از پلاستیک uv استفاده کردیم. این پلاستیک در مقابل نور آفتاب مقاوم بوده و عمر مفید مناسبی دارد.
شکل 1 طرح اولیه محفظه تبخیر می باشد که در محی نرم افزار ترسیم شده است. همان طور که در شکل می بینید، این قسمت به صورت یک هرم می باشد به اندازه طول: 2m، عرض: 2m و ارتفاع: ./4m می باشد
B2B1 کف این قسمت از چرم مصنوعی به رنگ سیاه می باشد، به این دلیل که رنگ سیاه بیش ترین دریافت انرژی گرمایی از نور خورشید را دارد.
عدد میله ی تو خالی به قطر 6 میلی متر و طول 153 میلی متر وظیفه ستون های این قسمت را به عهده دارند. این میله ها هر کدام به تنهایی از سه قسمت تشکیل شده اند که در موقع جمع شدن دستگاه هر کدام از این میله ها تنها به 51 سانتی متر کاهش طول می دهند برای حمل راحت تر.
کلکتور بخار: یک قطعه ی آلومینیومی است که در راس محفظه تبخیر قرار می گیرد. این ارتباط دهنده این محفظه با محفظه تقطیر - کندانسور - می باشد. ورودی دستگاه آب شور از طریق این قسمت داخل آب شیرین کن ریخته می شود. این قسمت توس یک زیپ فلزی کاملا آب بند ساخته شده است.
-2 محفظه تقطیر - کندانسور - : یک مکعب مستطیل به ارتفاع 26 و اضلاع 27* 20 سانتی متر فلزی از جنس ورق آلومینومی می باشد سطح فوقانی آن به شکل ناودانی می باشد. که یک فن نیز روی این قسمت بکار رفته است. وظیفه این قسمت تقطیر بخارات و ذخیره موقتی آب شیرین شده می باشد.
روش کار دستگاه:
پس از باز کردن زیپ محفظه تبخیر مقدار مشخصی آب شور را داخل دستگاه می ریزیم. بعد از بسته شدن شدن زیپ محفظه تبخیر را در معرض نور خورشید قرار می دهیم، با تابیدن نور خورشید به محفظه تبخیر، آب شور با آهنگ ملایمی گرم می شود و شروع به بخار شدن می کند
