شبیه سازی عددی تاثیر حضور نانوذرات مغناطیسی داخل هوای مرطوب بر عملکرد آب شیرین کن خورشیدی تحت میدان آهن ربای دائم

در مقاله حاضر برای اولین بار تاثیر تزریق نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن در داخل هوای مرطوب محفظه آب شیرین‌ کن و نیز اعمال نیروی کلوین ناشی از میدان مغناطیسی آهن ربای دائم بر عملکرد آب‌ شیرین ‌کن خورشیدی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته‌ است. جهت مدلسازی این پدیده، کد عددی به زبان c++ شی گرا در نرم افزار openfoam توسعه داده شده است. معادلات حاکم شامل پیوستگی، مومنتوم، انرژی و معادله انتقال کسر جرمی بخار هوای مرطوب حاوی نانوذرات مغناطیسی (اصطلاحاً نانوآئروسل مغناطیسی) به روش حجم محدود گسسته و حل شده ‌اند. تاثیر متغیرهای گوناگون شامل پارامترهای مغناطش، زاویه و محل جایگذاری آهن ربا بر الگوی جریان و همینطور دبی آب تولیدی بررسی شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بکار بردن نانوآئروسل در غیاب میدان مغناطیسی موجب تضعیف عملکرد آب شیرین کن می شود. به گونه‌ای که میزان تولید آب شیرین با φ=8% در حدود 23% کمتر از آب شیرین کن با سیال عامل پایه می‌باشد. از طرف دیگر، استفاده از آهن ربای دائم، به عنوان یک منبع کم هزینه مغناطیسی، می تواند دبی آب شیرین تولیدی را تا 260% افزایش دهد که این امر توجیه اقتصادی این روش در توسعه‌ آب‌ شیرین‌ کن های خورشیدی را به همراه خواهد داشت.

numerical simulation of the effect of the presence ofmagnetic nanoparticles in humid air on the performanceof solar still under permanent magnet field

in the present study, for the first time, the impact of presence of magnetic iron oxide nanoparticles into the humid air within the desalination chamber, as well as the application of kelvin force induced by the magnetic field of a permanent magnet, on the performance of a solar desalination system has been numerically investigated. to model this phenomenon, an object-oriented c++ numerical code was developed in the openfoam software. the governing equations, including continuity, momentum, energy, and the mass fraction transport equation for humid air containing magnetic nanoparticles (referred to as magnetic nanoaerosol), were discretized and solved using the finite volume method. the effects of various parameters, including magnetization, the angle, and the placement of the magnet, on the flow pattern and freshwater production rate were examined. the results of this study show that the use of nanoaerosols in the absence of a magnetic field weakens the desalination system's performance, such that with φ=8%, the amount of freshwater produced is approximately 23% lower than that of a desalination system with a base working fluid. on the other hand, the use of a permanent magnet, as a low-cost magnetic source, can increase the freshwater production rate by up to 260%, which justifies the economic feasibility of this method in the development of solar desalination systems.