پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 422 |
| تعداد مقالات | 5,533 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,392,003 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,490,640 |
مدلسازی ترمودینامیکی و اعتبارسنجی تجربی بلورساز تحت خلا با گردش اجباری در فرایند نمک‌زدایی بدون پساب | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| دوره 57، شماره 1، 1404، صفحه 25-42 اصل مقاله (1.42 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2025.23686.7799 | ||
| نویسندگان | ||
| مریم رمضانی؛ محسن نظری* ؛ مصطفی نظری | ||
| دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | ||
| چکیده | ||
| در سال‌های اخیر علاوه بر کاهش میزان منابع آب، قوانین و مقررات سختگیرانه در مورد جریان پساب واحد‌های صنعتی مخرب برای محیط زیست، باعث تأکید بیشتر بر فرایندهایی شده است که از بازیابی آب بالاتری برخوردار هستند. بنابراین، به‌سازی و آنالیز حرارتی فرایند‌های بدون پساب یک موضوع مهم برای محققان است. در این مطالعه، یک سیستم بلورساز با گردش اجباری در فرایند نمک‌زدایی حرارتی بدون پساب مطالعه می‌شود که در آن با نمک‌زدایی از آب با شوری بالا، آب شیرین تولید می‌شود. نوآوری و هدف اصلی پژوهش، بررسی ترمودینامیکی و تجربی اثرات جریان پساب ورودی و میزان مصرف انرژی مبدل حرارتی بر نرخ آب شیرین تولیدی، نسبت بازیافت، نرخ دوغاب خروجی و نمک جامد تولیدی است. ابتدا مدلسازی فرایند ترمودینامیکی در حالت پایا انجام گرفته است. سپس یک دستگاه بلورساز در مقیاس آزمایشگاهی ساخته می‌شود و نتایج حاصل از مدل با داده‌های تجربی بدست‌آمده مقایسه و اعتبارسنجی می‌شود. اثر تغییرات دمای خوراک و مصرف حرارت مبدل بر ضریب عملکرد سیستم بررسی شد. بهترین نقطه طراحی، که نشان دهنده بالاترین ضریب عملکرد سیستم است، برای دمای تغذیه 40 درجه سانتیگراد و مصرف حرارت 6/7 کیلو وات برای نرخ تولید10/25کیلوگرم بر ساعت آب شیرین به دست آمده‌است که این میزان نشان‌دهنده مصرف انرژی ویژه تقریبی 0/65 کیلووات ساعت بر کیلوگرم است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| نمک‌زدایی؛ بدون پساب؛ تصفیه فاضلاب؛ بلورساز؛ گردش اجباری | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Thermodynamic Modeling and Experimental Validation of Vacuum Cooling Crystallization for Zero Liquid Discharge Desalination | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Maryam Ramezani؛ Mohsen Nazari؛ Mostafa Nazari | ||
| Faculty of Mechanical Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In recent years, in addition to reducing the amount of water resources, strict rules and regulations regarding the wastewater of industrial units that are destructive to the environment have caused more emphasis on processes with higher water recovery. Therefore, the improvement and thermal analysis of zero liquid discharge processes are important issues for researchers. This work studies a crystallizer system with forced circulation in the thermal ZLD, where fresh water is produced by desalination of high-salinity water. The research's innovation and goal are the thermodynamic and experimental investigation of the effects of the incoming effluent flow and the energy consumption of the heat exchanger on the rate of freshwater production, recovery ratio, output slurry rate, and solid salt production. First, modeling of the thermodynamic process in a steady state has been done. Then, a crystallizer is built on a laboratory scale and the results of the model are compared and validated with the obtained experimental data. The effect of feed temperature and heat consumption of the heat exchanger on the performance coefficient of the system was investigated. The best design point, which represents the highest performance of the system, is obtained for the feed temperature of 40°C and heat consumption of 6.7 kW for freshwater rate of 10.25 kg/hr, which represents a specific energy consumption of approximately 0.65 kWh/kg. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Desalination, Zero Liquid Discharge, Wastewater Treatment, Crystallizer, Forced Circulation | ||
| مراجع | ||
|
[1] F. Virgili, T. Pankratz, J. Gasson, IDA Desalination Yearbook 2015-2016, Media Analytics Limited, 2016. [2] Q. Chen, K.J. Chua, A spray assisted low-temperature desalination technology, in: Emerging technologies for sustainable desalination handbook, Elsevier, 2018, pp. 255-284. [3] Q. Chen, Y. Li, K. Chua, On the thermodynamic analysis of a novel low-grade heat driven desalination system, Energy conversion and management, 128 (2016) 145-159. [4] M.W. Shahzad, M. Burhan, K.C. Ng, Pushing desalination recovery to the maximum limit: Membrane and thermal processes integration, Desalination, 416 (2017) 54-64. [5] A. Giwa, V. Dufour, F. Al Marzooqi, M. Al Kaabi, S. Hasan, Brine management methods: Recent innovations and current status, Desalination, 407 (2017) 1-23. [6] A. Subramani, J.G. Jacangelo, Treatment technologies for reverse osmosis concentrate volume minimization: A review, Separation and Purification Technology, 122 (2014) 472-489. [7] T.M. Missimer, R.G. Maliva, Environmental issues in seawater reverse osmosis desalination: Intakes and outfalls, Desalination, 434 (2018) 198-215. [8] K.L. Petersen, A. Paytan, E. Rahav, O. Levy, J. Silverman, O. Barzel, D. Potts, E. Bar-Zeev, Impact of brine and antiscalants on reef-building corals in the Gulf of Aqaba–Potential effects from desalination plants, Water research, 144 (2018) 183-191. [9] C. Deng, X. Feng, J. Bai, Graphically based analysis of water system with zero liquid discharge, chemical engineering research and design, 86(2) (2008) 165-171. [10] B. Van der Bruggen, C. Vandecasteele, Distillation vs. membrane filtration: overview of process evolutions in seawater desalination, Desalination, 143(3) (2002) 207-218. [11] J. Zuo, C.A. Chow, L.F. Dumée, A.J. Prince, A zero-brine discharge seawater desalination using a pilot-scale membrane distillation system integrated with crystallizer, Membranes, 12(8) (2022) 799. [12] A. Politano, R.A. Al-Juboori, S. Alnajdi, A. Alsaati, A. Athanassiou, M. Bar-Sadan, A.N. Beni, D. Campi, A. Cupolillo, G. D’Olimpio, 2024 roadmap on membrane desalination technology at the water-energy nexus, Journal of Physics: Energy, 6(2) (2024) 021502. [13] X. Zhang, R. Koirala, B. Pramanik, L. Fan, Y. Zhang, A. Date, V. Jegatheesan, Performance of membrane distillation assisted crystallization and crystal characteristics for resource recovery from desalination brine, Desalination, 574 (2024) 117244. [14] S. Tizbin, A. Jafarian, J. Darand, Numerical investigation of hydrodynamics and crystal growth in a forced circulation crystallizer, Desalination, 496 (2020) 114739. [15] B.K. Dutta, Principles of mass transfer and seperation processes, PHI Learning Pvt. Ltd., 2007. [16] F. Farahbod, D. Mowla, M.J. Nasr, M. Soltanieh, Experimental study of forced circulation evaporator in zero discharge desalination process, Desalination, 285 (2012) 352-358. [17] S. Heijman, H. Guo, S. Li, J. Van Dijk, L. Wessels, Zero liquid discharge: Heading for 99% recovery in nanofiltration and reverse osmosis, Desalination, 236(1-3) (2009) 357-362. [18] K. Nakoa, K. Rahaoui, A. Date, A. Akbarzadeh, Sustainable zero liquid discharge desalination (SZLDD), solar Energy, 135 (2016) 337-347. [19] H. Guo, H.M. Ali, A. Hassanzadeh, Simulation study of flat-sheet air gap membrane distillation modules coupled with an evaporative crystallizer for zero liquid discharge water desalination, Applied Thermal Engineering, 108 (2016) 486-501. [20] K.J. Lu, Z.L. Cheng, J. Chang, L. Luo, T.-S. Chung, Design of zero liquid discharge desalination (ZLDD) systems consisting of freeze desalination, membrane distillation, and crystallization powered by green energies, Desalination, 458 (2019) 66-75. [21] A. Najafi, A. Jafarian, J. Darand, Thermo-economic evaluation of a hybrid solar-conventional energy supply in a zero liquid discharge wastewater treatment plant, Energy conversion and management, 188 (2019) 276-295. [22] Q. Chen, M. Burhan, M.W. Shahzad, D. Ybyraiymkul, F.H. Akhtar, Y. Li, K.C. Ng, A zero liquid discharge system integrating multi-effect distillation and evaporative crystallization for desalination brine treatment, Desalination, 502 (2021) 114928. [23] A. Mehrdar, M. Nazari, M. Nazari, M. Ramezani Bazan, Modeling and Thermodynamic Analysis of Vacuum Crystallizer with Heat Pump, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 56(10) (2024) 3-3. [24] A. Myerson, Handbook of industrial crystallization, Butterworth-Heinemann, 2002. [25] A. Mersmann, Crystallization technology handbook, CRC press, 2001. [26] G. Didar, A. Jafarian, J. Darand, Implementing a one-dimensional quick model for dynamic simulation and economic analysis of a forced circulation crystallizer, Desalination, 565 (2023) 116822. [27] L. Luo, J. Chang, T.-S. Chung, Cooling crystallization of sodium chloride via hollow fiber devices to convert waste concentrated brines to useful products, Industrial & Engineering Chemistry Research, 56(36) (2017) 10183-10192. [28] M.L. Elsayed, W. Wu, L.C. Chow, High salinity seawater boiling point elevation: Experimental verification, Desalination, 504 (2021) 114955. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 259 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 179 |
||