An experimental investigation of effects
of the absorber surface of a solar still
on the exergy efficiency
Journal Name:
- Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi
Key Words:
Keywords (Original Language):
Author Name | University of Author |
---|---|
Abstract (2. Language):
The demand of fresh water goes up continuously
with the increasing global population and
diminishing supply of fresh water. One of the
methods to fulfil the need is to obtain fresh water
from salty water. Solar energy can be utilized as an
energy source in this process. Solar still systems are
cheaper and easy to assemble. In the process of
distillation with solar still; salty water in solar still
get evaporated using the heat from the sun then
allowed to condense (in a glass plate) that provides
decontamination of salt.
In the present study, the exergy efficiency of a solar
still having an enlarged surface was experimentally
analysed.
Solar stills are in the dimension of
1000mmx1000mm having a glass plate angle of 35º.
They are manufactured from galvanized plates. In
order to prevent heat loss, glass wool 10mm in
thickness was used. Experimental setup was oriented
to the south direction.
In order to enlarge absorber surface in the
experiments, balls are used. Both the balls and
interior surface of the solar still are dyed in black to
absorb solar radiation. A nozzle is implemented that
provides motion of the balls. Water spray is placed
at the bottom section in order to provide rotational
motion of the balls. A water pump of 25W is used in
the setup.
The experiments were conducted in July 2007 at the
department of mechanical engineering in Firat
University. The experiments were carried out
between the hours 09:00 am and 05:00 pm. Wind
speed, solar radiation, water production and
temperatures are recorded in the experiments with a
time span of 30 minutes.
Radiation values are 640 W/m2, 1010 W/m2 and 346
W/m2 at 09:00 am, the time of maximum readout in
a day and 17:00 pm, respectively.
Instantaneous exergy efficiency in a conventional
system (n=0) changes between 0.01% and 5.35%.
Exergy efficiencies vary between 0.01% and 4.38%
for 200 balls, 0.01% and 3.52% for 400 balls and
0.01% and 2.74% for 600 balls, respectively. Exergy
efficiency decreases with increasing number of balls
in a passive system.
Exergy efficiency in a conventional system (n=0)
changes between 0.01% and 5.32%. Exergy
efficiencies vary between 0.01% and 5.99% for 200
balls, 0.01% and 6.85% for 400 balls and 0.01%
and %7.83 for 600 balls, respectively. In an active
system, increasing the number of ball also raises the
exergy efficiency.
Instantaneous water temperature increases over the
time for both system. Correspondingly, evaporative
exergy fraction and efficiency go up in progress of
time which are in the range of 0.32 and 0.77.
Convective fraction exergy is between 0.07 and 0.1
in case. Likewise, radiative fraction ratio is from
0.61 to 0.16.
Exergy efficiency of the passive system was observed
to be decreased with increasing ball number. In
contrary, number of ball was observed to be
increased exergy efficiency of the active system. In
general, very low exergy efficiencies were observed
in the solar stills. Maximum instantaneous exergy
efficiency was identified 7.93% for the active system
with a ball number of 600 (n=600). Besides,
maximum average daily exergy efficiency specified
to be 2.199%. Minimum instantaneous exergy
efficiency is 0.758% corresponding the ball number
of 600 in the passive system.
A passive system can be implemented in order to
reduce amount of evaporation from the water.
However, in the case of rotational motion of the
balls in an active system, the exergy efficiency gets
increased. Similarly, it is also known to be enhanced
exergy efficiency and amount of produced water. If it
is introduced for the purpose of reducing
evaporation, the motion of the ball should be
prevented (Bilgiç, 2015)
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Güneş enerjisi kullanılarak yapılan damıtma işleminde; damıtıcıdaki tuzlu su güneşten gelen ısı ile
buharlaştırılmaktadır. Damıtıcı içindeki su buharı cam kapakta yoğuşarak tuzdan arınması sağlanmaktadır.
Güneş enerjili damıtma sistemleri kurulumu kolay ve ilk yatırım maliyetleri düşüktür. Bu nedenle gelişmemiş
veya gelişmekte olan bölgelerde kullanıma uygundur.
Bu çalışmada aktif, pasif ve geleneksel bir güneş enerjili damıtıcının ekserji verimi analizi yapılmıştır.
Çalışmada 1000 mmx1000 mm ölçülerinde iki adet tek eğimli güneş enerjili damıtıcı kullanılmıştır.
Damıtıcının cam kapak açısı 35 derecedir. Damıtıcının yan taraflarından ısı kaybını engellemek için 10 cm
kalınlığında cam yünü kullanılmıştır. Damıtıcıda emici yüzeyin genişliğini artırmak için top kullanılmıştır.
Güneş ışınımından maksimum fayda sağlayabilmek için toplar ve damıtıcının iç yüzeyi mat siyah renge
boyanmıştır. Güneş enerjili damıtıcıda 200, 400 ve 600 adet top kullanılmıştır. Topların damıtıcı içinde
dairesel hareketini sağlamak için topların alt kısmına 25 W gücünde bir pompa kullanılarak nozül
aracılığıyla su püskürtülmüştür.
Deneysel sonuçlar grafiklere aktarılmıştır. Geleneksel sistemde ekserji verimi %0.01 ile % 5.35 arasında
değişmektedir. Pasif sistemde, 200,400 ve 600 top kullanılması durumunda maksimum anlık ekserji verimleri
sırasıyla %4.38 , %3.52 ve %2.74 olduğu gözlemlenmiştir. Aktif sistemde ise 200,400 ve 600 top
kullanılması durumunda anlık maksimum ekserji verimi %5.99 , %6.85 ve %7.83 olduğu tespit edilmiştir.
Sonuç olarak ortalama günlük ekserji verimi 600 top kullanılan aktif güneş enerjili damıtıcıda % 2.199, pasif
sistemde ise %0.758 olduğu tespit edilmiştir. Pasif sistemin ekserji veriminin geleneksel sisteme göre daha
düşük olduğu, aktif sistemin ekserji veriminin ise geleneksel sisteme göre daha yüksek olduğu tespit
edilmiştir.
FULL TEXT (PDF):
- 1