توسعه و به‌کارگیری یک مدل ریاضی برای آب‌شیرین‌کن خورشیدی شیب‌دار بهبودیافته

در این تحقیق برای اولین بار یک مدل ریاضی بر پایه اصول ترمودینامیک و انتقال گرما برای آب‌شیرین‌کن شیب‌دار بهبودیافته که آزمایش‌های تجربی قبلی نشان‌دهنده عملکرد بسیار بهتر آن نسبت به آب‌شیرین‌کن شیب‌دار استاندارد بوده، توسعه داده‌شده است. بدین منظور معادله بقا انرژی در حالت گذرا برای شش جزء آب‌شیرین‌کن شامل پوشش شیشه‌ای، آب‌شور درون حوضچه‌ها، صفحه جاذب، لایه عایق الاستومری، صفحه پشتی و صفحه چگالنده و معادلات بقا جرم و انرژی برای هوای در گردش بین محفظه تبخیر و محفظه چگالنده به کار گرفته‌شده است. این معادلات منجر به یک مجموعه معادله دیفرانسیل مرتبه اول غیرخطی وابسته به هم شده که می‌بایست به‌صورت هم‌زمان و برای همه حوضچه‌ها حل شوند. به‌منظور ارزیابی دقت و قابلیت اطمینان مدل توسعه داده‌شده در پیش‌بینی عملکرد دستگاه در شرایط آب‌وهوایی مختلف از این مدل برای تخمین عملکرد دستگاه و دمای قسمت‌های مختلف آب‌شیرین‌کن در دو فصل بهار و پاییز استفاده‌شده است. نتایج نشان می‌دهد مدل توسعه داده‌شده دقت خوبی دارد به‌نحوی‌که بیشترین خطای جذر میانگین مربعات در تخمین دمای شیشه، آب‌شور و صفحه جاذب برابر 6.9، 6.2 و 6 درجه سلسیوس می‌باشد.

development and application of a thermal model for improved stepped solar still

in this research, for the first time, a mathematical model based on the principles of thermodynamics and heat transfer has beendeveloped for the improved inclined water softener, which previous experimental tests have shown to perform much better than the standard inclined water softener. in this research, a thermal model has been developed to investigate the performance of an improved stepped solar still system (iss), which previous experimental tests showed that its performance can be much better than standard stepped solar still. for this purpose, the energy conservation equation in the transient state is implemented for six solar still components including the glass cover, brine water inside the basins, absorber plate, elastomeric insulation layer, back plate and condenser plate; and the mass and energy conservation equations are implemented to model the circulating air between the evaporation chamber and the condenser chamber. these equations lead to a set of interdependent nonlinear first-order ordinary differential equations that must be solved simultaneously for all basins. to evaluate the accuracy and reliability of the developed model in predicting the performance of the iss solar still in different weather conditions, this model is used to estimate the performance and the temperature of different components of the iss in spring and autumn. the results show that the developed model has good accuracy in such a way that the maximum root mean square error in estimating the temperature of glass, salt water and absorbent plate is equal to 6.9, 6.2 and 6 degrees celsius.