طراحی و مدل سازی ریاضی سیستم آب شیرین ‏کن چند مرحله ‏ای (MED) با قابلیت کاربرد در نیروگاه بخاری و صنایع مشابه

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 دانشیار مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

یکی از روش‏های تولید آب شیرین در مناطقی که با کمبود آب آشامیدنی، کشاورزی و یا صنعتی مناسب مواجه هستند به کارگیری آب شیرین‏کن‏های حرارتی چند مرحله ای [1]برای شیرین‌سازی آب دریاست که به روش تبخیری-تقطیری عمل می‏کنند. دمای آب دریای ورودی به همراه سایر عوامل از مهمترین پارامترهای تاثیر گذار بر روی راندمان این سیستم‌ها می‏باشد. در این مطالعه، برای افزایش راندمان سیستمMED ، طرحی جدید ارائه شده است. این سیستم جدید مجهز دو کندانسور و یک مبدل حرارتی بوده و به منظور افزایش دمای خوراک ورودی استفاده می‏شود. همچنین با این طراحی جدید، علاوه بر کاهش میزان بخار مصرفی، به واسطه چگالش بخار خروجی از فلاش تانک در کندانسور اضافه شده به سیستم، میزان آب شیرین تولیدی افزایش می‌یابد. به منظور بررسی و مطالعه تاثیر پارمترهای مختلف بر روی کارایی فرآیند و ارزیابی عملکرد آن، سیستم جدید با استفاده از نرم‌افزار  متلب[2] با در نظر گرفتن روابط موازنه‏های جرم و انرژی، مدلسازی ریاضی شده است. نتایج مدلسازی نشان داد که با استفاده از این طرح جدید برای سیستم چند مرحله‌ای با تعداد مراحل پایین، نسبت بهره‏وری[3] بیش از یک واحد و در تعداد مراحل بالا بیش از 5/3 واحد افزایش می‌یابد. همچنین با توجه به نتایج بدست آمده، دمای بخار ورودی به اولین مرحله Cº 60 انتخاب شده است. با توجه به فاکتور غلظت و بازده ترموکمپرسور تعداد مراحل بهینه 3 مرحله می‏باشد. در صورتی که سیستم جدید با همان نسبت بهره‏وری سیستم قدیمی کار کند، با اعمال سیستم جدید، تعداد مراحل به 2 مرحله کاهش می‌یابد.



[1] multi effect desalination (MED)


[2] MATLAB


[3] performance ratio (PR)

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Designing and mathematical modeling of a Multi-Effect Desalination (MED) System Applicable in the Steam Power Plant and Similar Industries

نویسندگان [English]

  • Mehrzad Arjmandi 1
  • Majid pakizeh 2
1 M.Sc. Student of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Associate Professor of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Using a thermal multi-effect desalination (MED) system for sea water desalination in areas facing with a shortage of appropriate drinking, agricultural or industrial water is a way to get fresh water, which acts on the basis of the evaporation- distillation methods. The incoming seawater temperature together with the other factors is among the main parameters affecting the efficiency of these systems. In this study, to increase the efficiency of the MED system we have presented a new proposal, which includes two condensers and a heat exchanger, and is used to increase the temperature of the input feed. In addition to reduce steam consumption through vapor condensation exited from the flash tank in an attached condenser, the rate of the fresh water production also increases by the proposed design. Mathematical modeling on the basis of mass and energy balance equations, which is implemented in MATLAB software, is used to investigate the influence of various parameters on the efficiency of the process. The modeling results show that the performance ratio (PR) of a multi-effect process with a low and a high number of steps will be increased by using the proposed procedure more than one and 3.5 units, respectively. According to the results, the temperature of the steam entering the first effect has been chosen to be 60oc. Furthermore, With regard to the concentration factor and thermo-compressor efficiency, the optimal effect count of stages will be 3. The number of effects will be decreased to 2 ones, if the new system works with the same performance ratio of old system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal multi-effect desalination systems
  • MED
  • Performance Ratio
  • Mathematical modeling
  • Evaporative system