Experimental Study on Direct Water Distillation System using Solar Evacuated Tube Collectors

Omar Hassan AL-Zoubi, Rebhi A. Damseh, Rashed Barakh

Abstract


Abstract

In this work, experimental study and investigation are carried out to examine a solar distillation system that uses solar evacuated tube collectors. The proposed thermal distillation system is based on the use of heat pipes solar evacuated tube collectors, which is very efficient in absorbing solar thermal energy and with high thermal insulation efficiency. The energy produced by the condensed steam is reused by a heat recovery system to serve as an additional input of energy to preheat the inlet water stream. The evacuated tubes collector is an array composed of 20 evacuated tubes, and a heavily thermally insulated manifold header, stainless steel support frame, and standard mounting frame package. Each tube has a diameter of 58mm and a length of 1800mm, and the overall dimensions of the panel are 1760x1500x180mm. The distillation system is monitored and controlled through Arduino electronics and a waterproof temperature sensor. The passage of water inside the manifold is done through a control process is based on thermocouple sensors and a water pump. The experiment was carried out in June and for several days. The system was operated from sunrise to sunset and data recorded from 9:00 am to 2:00 pm every day. The collected pure water quantities were 52, 51, 32, and 54 L/day during four consecutive days. These produced quantities indicate the feasibility of using this method in the distillation of water in different applications in reasonable commercial quantities.

 

 

 

 

ملخص

في هذا العمل، يتم إجراء دراسة تجريبية وفحص لنظام تقطير شمسي يستخدم مجمع اشعة شمسية مكون من أنابيب طاقة شمسية مفرغة. يعتمد نظام التقطير المقترح على استخدام أنابيب تجميع الطاقة الشمسية المفرغة المضمنة بأنابيب حرارية، وهو فعال للغاية في امتصاص الطاقة الحرارية الشمسية وذو كفاءة عزل حراري عالية. يتم إعادة استخدام الطاقة الناتجة عن البخار المتكثف في عملية التقطير من خلال نظام استرداد الحرارة ليكون بمثابة مدخل إضافي للطاقة لتسخين تيار الماء الداخل. يتكون مجمع الاشعة الشمسية من مصفوفة أنابيب مفرغة مكونة من 20 أنبوبًا، ومشعب معزول حراريًا بشكل كبير، وإطار دعم من الفولاذ المقاوم للصدأ. يبلغ قطر كل أنبوب 58 ملم وطول 1800 ملم، والأبعاد الكلية لمصفوفة التجميع الشمسي هي 1760 × 1500 × 180 ملم. يتم مراقبة نظام التقطير والتحكم فيه من خلال إلكترونيات Arduino ومستشعرات درجة الحرارة مقاومة للماء. يتم مرور الماء داخل المشعب من خلال عملية تحكم تعتمد على استشعار الحرارة ومضخة مياه. تم تنفيذ التجربة في شهر يونيو ولعدة أيام. تم تشغيل النظام من شروق الشمس حتى غروبها وسجلت البيانات من الساعة 9:00 صباحًا حتى 2:00 مساءً كل يوم. كانت كميات المياه النقية التي تم جمعها 52 و 51 و 32 و 54 لتر / يوم خلال أربعة أيام متتالية. تشير هذه الكميات المنتجة إلى جدوى استخدام هذه الطريقة في تقطير المياه في تطبيقات مختلفة بكميات تجارية معقولة.

 


Keywords


solar distillation, heat pipes, solar thermal, heat recovery. تقطير شمسی، تقطير المياه، مقطرات شمسیة، أنابیب شمسية مفرغة، انتاج ماء مقطر.

Full Text:

PDF

References


References:

Ercin, A. & Hoekstra, A. (2014). Water footprint scenarios for 2050: A global analysis. Environment international, 64, 71-82.

Howe, E. (1986). Measurements and control in solar distillation plants. Desalination, 59, 307-320.

Mosleh, H., Mamouri, S., Shafii, M., & Sima, A. (2015). A new desalination system using a combination of heat pipe, evacuated tube and parabolic trough collector. Energy conversion and management, 99, 141-150.

Hunashikatti, P., Suresh, K., Prathima, B. & Sachdeva, G. (2014). Development of desalination unit using solar still coupled with evacuated tubes for domestic use in rural areas. Current Science (00113891), 107(10): 1683–1693,

Duffie, J. & Beckman, W. (2013). Solar engineering of thermal processes(Book). 4th Edition, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.

Kalogirou, S. (2005). Seawater desalination using renewable energy sources. Progress in energy and combustion science, 31(3), 242-281.

Kedar, S., Raj, K., & Bewoor, A. (2018, November). Thermal analysis of solar desalination system using evacuated tube collector. In AIP conference proceedings (Vol. 2039, No. 1, p. 020061). AIP Publishing LLC.

Shafii, M., Mamouri, S., Lotfi, M. & Mosleh, H. (2016). A modified solar desalination system using evacuated tube collector. Desalination, 396, 30-38.

Mohsen, M. (2007). Water strategies and potential of desalination in Jordan. Desalination 203, 27–46.

Mohsen, M. & Al-Jayyousi, O. (1999). Brackish water desalination: an alternative for water supply enhancement in Jordan. Desalination, 124, 163–17.

Ali, M., Fath, H. & Armstrong, P. (2011). A comprehensive techno-economical review of indirect solar desalination. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Renewable and Sustainable Energy Reviews 15, 4187–4199.

Mostafa, N., Gobran, M., Essa, M. & Eewayed, E. (2019). Experimental study for enhancing the performance of an evacuated tube solar collector with metallic condenser desalination unit. International Water Technology Conference, IWTC22, Ismailia, 12-13 September.

Kedar, S., Kumaravel, A. & Bewoor, A. (2019). Experimental investigation of solar desalination system using evacuated tube collector. Int J Heat Technol, 37(2), 527-532.

Kalbande, S., Nayak, P., Deshmukh, S. & Khambalkar, V. (2016). Thermal evaluation of solar water desalination system with evacuated tubes. International Journal of Applied and Natural Sciences (IJANS), 6(1), 41-54.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Published by
MUTAH UNIVERSITY