تحلیل عملکرد برج خنک کن دردستگاه تقطیر خورشیدی

در یک مطالعه تجربی عملکرد حرارتی یک برج خنک کن تحت فشار مورد استفاده در یک سیستم نمکزدایی خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است. این سامانه تقطیری بر اساس عملیات واحد صنعتی رطوبت دهی  رطوبت گیری هوا کار می کند. برج خنک کن مزبور از نوع جریان مرطوب ناهمسو می باشد که با مواد فیلمی فشرده پر شده است. در کار حاضر، متغیرهای اندازه گیری به کمک نسبت دادن محدوده گسترده ای از نرخ شارش جرمی هوا و آب تعیین گردیدند. مضافا، برای چندین دمای آب ورودی، مشخصات و بهره برج ارزیابی شده و نتیجه به یاری معرفی کمیت نسبی نرخ شارش جرمی آب به هوا بیان می گردد.

در نواحی آب و هوایی خشک، عملکرد تقطیرکننده های خورشیدی با تمرکز بر اصل رطوبت دهی رطوبت گیری به پارامترهای بزرگی در فرآیند میعان حساس اند. به طور کلی، این پارامتر به صورت یک فاکتور مهمی از دمای آب سردکننده توصیف می شود. ابتدائی ترین عنصری را که می توان با کمک انرژی خورشیدی بهبودی بخشید؛ آب است که در بسیاری از نواحی دنیا یا به صورت شورمزه و یا به صورت آب دریا در دسترس است. برای اجتماعات بزرگ که منبع انرژی معمولی در اختیار دارند؛ آب شیرین کن هائی که با تبخیر حرارتی عمل می کنند؛ دارای تکنولوژی جا افتاده ای هستند. از متمرکز کننده سهم وی خطی نیز برای کاهش تقاضا برای انرژی معمولی نیز استفاده می نمایند. برای جوامع دور افتاده و منزوی ، دستگاه تقطیر خورشیدی مدت مدیدی است که به عنوان تنها منبع تأمین آب تازه مورد استفاده بوده است. یک پوشش شفاف شیب دار بر روی یک برکه کم عمق اثر گلخانه ای شدیدی را القاء می کند. بدین طریق آب تبخیر شده و در برخورد با پوشش شفاف چگالش یافته، تحت نیروی ثقل خود سقوط و جریان می یابد. سپس آب شیرین بدست آمده جمع آوری شده و به مصرف می رسد. اما آب شیرین کن های خورشیدی دارای کارآئی بسیار پایین و هزینه نگهداری زیادی هستند و با کاهش هزینه های PV، نمک زدایی الکترود پالیزی یا اسمزی معکوس با انرژی PV، اغلب همراه با تابش ماوراء بنفش برای باکتری زدائی، برای این کاربردها بتدریج جذاب تر می شوند.

کاربردهای حرارت انرژی خورشیدی گروه بسیار گسترده و متنوع فناوری انرژی خورشیدی را تشکیل می دهند. این فناوری ها از حرارت خورشید برای گرم کردن آب، فضا، تهویه، حرارت لازم در فرایندهای صنعتی، پخت و پز غذا، تقطیر آب و ضد عفونی و سایر کاربردها استفاده می کنند. توسعه صنعت فوتوولتایی PV، برای کاربردهای زمینی در زمان اولین بحران نفت در دو جهت کاملا متفاوت آغاز گردید. یکی در جهت فناوری های متمرکزی است که در آن کاهش هزینه ها بوسیله جایگزین سطح فتوولتایی به کمک سطح عدسی صورت می گیرد و دیگری در جهت کاهش هزینه مدول های فتوولتایی با استفاده از ساخت صنعتی با حجم زیاد است. در تکنولوژی های تمرکزی، هدف اصلی تحقیق و توسعه بدست آوردن راندمان بالاتر است. با روی هم قرار دادن مواد بمنظور تشکیل سلول های چند پیوندی که هر یک از لایه های آنها جزء متفاوتی ازطیف فرکانسی خورشیدی را جمع آوری می نماید، قادر است به ارقام بالاتری برای کارآئی نیز رسید. رکوردی که تاکنون با این روش بدست آمده است ۴۰ درصد می باشد. این سلول ها در مدول های با تمرکز بالا حدود ۱۰۰ و یا خیلی بالاتر در حدود ۱۰۰۰ قرار داده می شوند. کارآیی سلولی همراه با افزایش دمای سلول کاهش می یابد و تمرکز کننده خیلی قوی به سیستم خنک کننده فعال نیاز دارند که این خود به عنوان یک منبع انرژی گرمائی کم دما قابل بهره برداری است. به ردگیرهای دو محوری بسیار دقیق نیاز است تا کانون را بر روی سلول ها نگهدارد و همچنین پیشنهاد شده است که این سال ها را بر روی برج گیرنده تابش مستقیمی که توسط مجموعه هلیوستات ها منعکس شده است، نصب گردد.

 این موضوع خیلی به سیستم حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی شبیه است. سیستم های PV با تمرکز بالا در واقع به دو طریق به این سیستم شبیه هستند. پیچیدگی مکانیکی، این سیستمها را تنها برای نیروگاه های مرکزی مناسب می سازد و عدم توانایی آنها در استفاده از تابش افقی پراکنده این نیروگاه ها را بالقوه محدود به نواحی می کند که دریافت تابش خورشیدی بسیار زیاد است وگرنه از درجه کارآئی بالائی برخوردار نخواهند بود. هم اکنون تکنولوژیهای تمرکزی سیستم های فتوولتایی با تمرکز کم که بر مبنای تمرکز دهنده های هونوگرافی یا درخشنده غیر مجازی استوار هستند؛ تحت بررسی بوده و توسعه آنها دنبال می شود، در حالی که شاخه اصلی صنعت PV متوجه تکنولوژی های غیر متمرکزی است تا بازار سیستم های مستقل را که حاضر به تقبل هزینه های بالاتری برای الکتریسیته هستند، تغذیه کند.