文摘

仍然在许多实验室研究太阳能海水淡化关心提高效率只使用太阳能。的技术之一是不同厚度玻璃盖的蒸馏器。为了看到这个参数对效率的影响,研究了三个类似的照片有三个不同的玻璃覆盖物。热流的经过,和更高的玻璃温度导致太阳能仍然效率变得更低。本文提出了一种优化的玻璃厚度( )传统的太阳能仍然在El旱谷气候(CSS),阿尔及利亚。基于实验结果,蒸馏水产量,能源和能源效率的CSS讨论了。结果表明,合适的 CSS是3毫米。蒸馏水的约3.15、2.02和1.13公斤是由CSS在能源效率为30.71,19.02,11.44%的 分别为3、5、6毫米。每日平均(火用)效率为2.46,1.38,0.84%计算的CSS 分别为3、5、6毫米。

1。介绍

太阳能蒸馏是一种最简单、经济、和环境解决方案没有排放的有毒或危险气体(1- - - - - -3]。这种技术被用于世界各地的许多国家,特别是在偏远地区。如它的名字所表明的那样,它是基于太阳能是可再生和自由能4- - - - - -7]。太阳能蒸馏器是根据传热传质规律8]。提高生产力的纯水传统太阳能蒸馏器是在多个实验室研究的主题9,10]。这个改进是基于两个主要参数,太阳辐射和水和玻璃之间的温度梯度。此外,(火用)、能源和technoeconomic评估广泛开展监控太阳能转化系统,如太阳能蒸馏器的性能来展示他们的可行性11- - - - - -18]。为了证明第一个参数,一个实验进行了夏季和冬季看到太阳辐射的影响在传统的蒸馏生产;结果显示89.44%的生产力增长在夏天季节(19]。另一个实验中使用反射的太阳辐射,通过仍然的玻璃;改进的速度大约是30%20.]。

镜片也仍然用来增加传统太阳能的表现,和获得的结果是638%21]。证明第二个参数,双层玻璃是用于太阳能仍然降低温度梯度,和生产力的结果显示减少55.7%22]。也有许多研究玻璃本身,例如,一项研究测试了冷却的玻璃太阳能蒸馏器的效率进行评估。实验结果显示,纯水生产力是10.06 L / m2·天(23]。另一项研究表明,用水效率的太阳能蒸馏器玻璃冷却比太阳更有效率11.81%仍然没有水的冷却(24]。

根据实验研究,冷却的玻璃覆盖也可以流动的空气通过玻璃罩(25]。使用局部阴影CSS生产力的提高了12%,结果证实了在阿尔及利亚南部[进行试验研究26]。一些研究人员试图调整玻璃的角度最大化纯水生产;他们发现最好的角度20°和30°之间的不同。最好的玻璃角是30°的产出3517公斤/米2在秋季和3633公斤/米2在冬天;最好的倾向是20°产量为5224公斤/米2在春天的季节,4527公斤/米2在夏季27]。

3种不同的玻璃厚度的变化(4、6和8毫米)由应发表和沙28]。研究的结果表明,最好的纯水生产对应4毫米厚度。一个实验的结果显示,虽然玻璃的厚度的太阳能仍然降低了3.5毫米,平均输出的纯水仍高于31.13%的太阳能与4毫米厚玻璃盖(29日]。实验报告不同的玻璃覆盖厚度的影响太阳能仍然性能(30.- - - - - -32]。

理论和实验研究是在三个不同的覆盖厚度来确定最优厚度的太阳仍然玻璃罩。结果表明,玻璃盖厚度为4毫米和5毫米27和生产相比高出12% 6毫米的厚度33]。两个太阳能蒸馏器,两个玻璃盖子与不同厚度的4毫米和6毫米测试;最好的1.60升的生产力仍然4毫米玻璃和1.55升6毫米玻璃的还是被报道(34,35]。热流通过玻璃的CSS最近研究[36]。在另一项研究中,5个玻璃覆盖测试(2、6、10、14、18毫米);结果表明,最优厚度提供纯水生产率最高的是6毫米37]。大型玻璃厚度的影响性能的太阳能还研究了Khechekhouche et al。38]。封面包括两个3毫米厚玻璃板块由一个100毫米空气层分开,形成一个气室的孤立。结果表明,这种技术最大限度地减少蒸馏器的效率56.52%相比,CSS (38]。

从详细的文献,它已被确定,只有一些作品已报告的影响能源和(火用)效率的太阳能玻璃厚度。因此,目前的工作由一个实验有三个传统太阳能蒸馏器,和每个仍然有一个玻璃厚度,不同于其他蒸馏器的气候条件El旱谷气候,阿尔及利亚。目标是优化厚度为了获得最好的生产力纯水。在这工作,计算能量,(火用)效率和分数之间的对流蒸发和(火用) 和 本研究是一个新奇的。

2。试验装置和方法

2.1。协议的实验

El旱谷市东南阿尔及利亚的地理坐标北纬33.3676°和6.8516°经度。实验进行了几次,因为结果都是一样的,阳光明媚的一天(25th2018年5月)被认为是。K-1-type热电偶放置在太阳能蒸馏器和精确地在水中,低于和高于玻璃覆盖,在公开的地方测量环境温度。玻璃的两个剧照朝南最大的暴露在太阳辐射。产生的大量的蒸馏水被毕业杯每小时手动测量。温度测量每小时从早上9点到下午4点。实验一天的气象条件如表所示1。

表1
气象条件。
2.2。太阳能蒸馏器描述

图1显示了CSS的示意图与热电偶的位置。该系统有助于净化污水和恢复纯水。这是一个非常简单的技术使用的能源来自太阳辐射。然而,这种类型的系统区别于其他海水淡化设备的效率相对较低。这个蒸馏器有一个非常简单的建设投资成本较低。在我们的实验中所使用的蒸馏器由基本的方形木箱 ,一个透明的玻璃罩 ,厚度为0.003 m, PVC复苏管直径0.60米长,0.025米酒厂位于较低的部分,最后一个纯水贮罐。


图1
热电偶的位置。
2.3。处理数据

实验进行的气候El旱谷地区,25日在阿尔及利亚、东南部th2018年5月。三个独立的太阳能蒸馏器相同的大小,相同的倾角(20°水平)。与此同时,所有的三个蒸馏器(CSS 3、5、6毫米)暴露于太阳在同一经验和类似的水的质量和数量。每个蒸馏器有一个覆盖厚度,不同于其他蒸馏器,如图2。


图2
摄影的试验装置。

3所示。结果与讨论

3.1。每小时的太阳能强度和环境温度的变化

图3显示了每小时的太阳能强度和环境温度的变化。从图,很明显,这两个值线性增加,达到最大值,下午1点和下午1点后,它已经下降。最大的太阳能强度和环境温度的1005 W / m2和36°C被记录下来。平均每日太阳强度和环境温度在测试记录为754.38 W / m2和32.25°C,分别。在测试期间,天空非常晴朗,没有云。


图3
时间太阳能强度和环境温度的波动。
3.2。每小时水温的变化

图4显示了每小时水温的变化( )在CSS 3、5、6毫米。 也有类似的曲线像太阳能强度和环境温度由于水温是直接与太阳的强度成正比。的最大 60、58和55°C已记录的CSS 分别为3、5、6毫米。每日平均 49.5、47.88和46°C已经计算了CSS 分别为3、5、6毫米。从CSS在不同的实验 ,的最大 获得的 3毫米的发现。CSS在 5和6毫米减少了每日平均水平 分别为3.28%和7.07%,而CSS 3毫米。相比其他两个蒸馏器,水温度在CSS 3毫米是最高的,众所周知,任何水温度上升导致增加蒸发。


图4
时间变动 。
3.3。每小时的玻璃温度变化

图5显示了每小时玻璃温度的变化( )在CSS 3、5、6毫米。 也有一个类似的曲线如太阳能强度。的最大 现年51岁的49和54°C已记录的CSS 分别为3、5、6毫米。每日平均 42.25,44.25和46.13°C已经计算了CSS 分别为3、5、6毫米。从CSS在不同的实验 ,它是发现的CSS 3毫米的最低限度 CSS相比 5和6毫米。CSS在 5和6毫米增加每日平均水平 分别为4.52%和8.4%,相比的CSS 3毫米。从图3和图4,发现CSS 3毫米的最大值 和最小 产生更高的区别 和 。


图5
时间变动 。
3.4。每小时产量的变化

EHTC的价值成正比 所以它有一个类似的曲线像 曲线。,37岁的的最大EHTC 46.28和28.34 W / m2k已记录的CSS 分别为3、5、6毫米。每日平均EHTC 26.71, 18.76,和9.81 W / m2k计算的CSS 分别为3、5、6毫米。CSS在 5和6毫米减少了日均EHTC 29.74%和63.27%,分别比CSS 3毫米。图6显示了每小时产量的变化产生的CSS 3、5、6毫米。CSS的差异产生的收益 也有类似的曲线像EHTC因为EHTC产量成正比。最高每小时产量产生于CSS 3、5、6毫米是0.76,0.45,和0.31公斤。每日平均收益率由CSS 3、5、6毫米是3.15,1.9,和1.1公斤。CSS在 5和6毫米减少了每日收益率40.48%和65.15%,分别比CSS 3毫米。从产量,很明显,CSS 3毫米的最高产量,因为更高的区别 和 。这之间的区别 和 被称为温度的梯度。由于更高的温差;CSS在 生产的3毫米的产量超过了CSS 5和6毫米。


图6
时间变动收益。
3.5。热效率

图7显示了CSS的热效率 3、5、6毫米。CSS在不同的热效率 有类似的收益率曲线。的最大热效率CSS 3、5、6毫米为47.33,32.86和23.87%,分别。每日平均热效率的CSS 3、5、6毫米为30.71,18.35和11.25%,分别。CSS在 5和6毫米减少了每日平均热效率40.25%和63.37%相比CSS 3毫米。系统的热效率主要取决于产量由CSS。在这个实验中,收益率由CSS是最大的 3毫米,所以系统的热效率较高的情况 3毫米。


图7
时间波动的热效率。

CSS的热效率是由(23- - - - - -25]

3.6。火用效率

图8显示了(火用)效率的CSS 3、5、6毫米。的(火用)效率在不同的CSS 有类似的曲线热效率。每小时最大(火用)效率的CSS 3、5、6毫米为4.72,2.62和1.93%,分别。每日平均(火用)效率的CSS 3、5、6毫米为2.46,1.38和0.84%,分别。CSS在 5和6毫米减少了每日平均(火用)效率44.01%和65.81%,分别比CSS 3毫米。系统的(火用)效率主要取决于收益率由CSS。在这个研究中,CSS的最大(火用)效率进行了计算 3毫米。CSS的性能 3毫米高,所以火用效率更高的CSS 3毫米。


图8
(火用)效率的时间波动。

之间的时间分数(火用)的蒸发和对流 和 在CSS 3、5、6毫米计算使用方程(10)和(11)。发现部分火用CSS的蒸发 高于3毫米的CSS 5和6毫米。最大96.1小时部分蒸发的(火用),96年,95.9%已经计算了CSS 分别为3、5、6毫米。在实验期间,发现CSS的蒸发率和水的温度 3毫米高的CSS相比 5和6毫米。所以时间部分火用CSS的蒸发 3毫米的高于CSS 5和6毫米。也发现,部分火用CSS的对流 高于5毫米的CSS 3 - 6毫米。对流的最大小时部分火用计算是9.4,8.6,8.4%的CSS 分别为3、5、6毫米。最大的原因部分火用CSS的对流 3毫米的工作温度 。

EHTC从盆地的CSS玻璃罩计算(39- - - - - -41] 对流传热系数从盆地的CSS玻璃罩计算(39- - - - - -41] 在盆地部分蒸汽压力 是计算39- - - - - -41] 部分的蒸汽压力 是计算39- - - - - -41] CSS的热效率计算(39- - - - - -41] CSS的火用效率计算(39- - - - - -41] 的每小时计算(火用)输出(39- - - - - -41] 计算每小时的(火用)的输入,39- - - - - -41] 蒸发和对流的部分火用计算使用方程(10)和(11),如下42]:

3.7。比较的结果与类似的研究

表2给先前进行的一些研究人员在太阳能蒸馏器的玻璃盖的厚度。它也显示了结果在纯水的生产力和蒸馏器的热效率测试,并注意到能源效率变化17至42%,这是发现,目前的结果在30.71%和11.25之间变化。我们提请注意,一些研究并不计算能源效率或(火用)效率。比较效率,发现有3毫米的CSS很好价值两种类型的效率(38]。

表2
总结各种研究人员在玻璃覆盖厚度。

4所示。结论

基于CSS的临床实验的结果,以下结论抵达。(我)CSS在 3、5、6毫米的产量为3.15,1.9,和1.1公斤。CSS在 生产3毫米的收益率高于40.48%和65.15%的CSS 分别为5和6毫米。(2)热和(火用)效率的30.71、18.35和11.25%,2.46,1.38,0.84%已经获得的CSS 分别为3、5、6毫米。(3)CSS的热效率较高的CSS 3毫米。CSS的热效率 相比高出40.25%和63.37%的3毫米的CSS 分别为5和6毫米。(iv)CSS的火用效率更高的CSS 3毫米。CSS的(火用)效率 相比高出44.01%和65.81%的3毫米的CSS 分别为5和6毫米。

命名法

Gt: 玻璃厚度
CSS: 传统的太阳能仍然
: 水的温度
: 玻璃温度
EHTC: 蒸发传热系数。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。