تعداد نشریات | 7 |
تعداد شمارهها | 399 |
تعداد مقالات | 5,389 |
تعداد مشاهده مقاله | 5,288,018 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,882,766 |
مدلسازی فرآیند تغلیظ چند مرحلهای اجباری شورابه | ||
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
مقاله 2، دوره 54، شماره 3، خرداد 1401، صفحه 509-530 اصل مقاله (1.14 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2021.20091.7165 | ||
نویسندگان | ||
عباس فروزی فشالمی؛ رامین کوهی کمالی* | ||
دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
چکیده | ||
تغلیظ شورابه بدون تخلیۀ پساب، فرآیندی جامع از نظر شبیهسازی عملکرد است و نقش موثری در کاهش آلودگی زیست محیطی پساب خروجی از آب شیرینکنها دارد. در پژوهش حاضر معادلات حاکم بر اجزای تغلیظکنندهی لایه ریزان چند مرحلهای شورابه، تحت جریان جابجایی اجباری، تغذیۀ پیشرو، تعداد مراحل دلخواه و فشردهسازی بخار حرارتی در نرمافزار متلب مدلسازی شده است. نتایج مدلسازی ترمودینامیکی تغلیظکنندهی دو مرحلهای نشان داد که از ton/hr 6/25 پساب با غلظت ppm90000،ton/hr 5 آب شیرین و ton/hr 1/25 شورابه با غلظت ppm450000 حاصل شده است. نسبت بازدهی خروجی این واحد 2/63 و سطح مخصوص انتقال حرارت 74/3 است. همچنین با مدلسازی ترموهیدرولیکی، جهت کنترل رسوب و با افت فشار و سرعت جریان مجاز، به ازای طولها، قطرها و گذرهای مختلف لولهها، سطح انتقال حرارت و تعداد لولههای تبخیرکنندۀ هر مرحله محاسبه شده است. در انتها تأثیر پارامترهای طراحی بر بازده و سطح مخصوص انتقال حرارت بررسی شد. مشاهده شد که تعداد مراحل، دمای پساب تغذیه و دمای بخار راهانداز، سه پارامتر مهم در طراحی فرآیند است. افزودن یک مرحله، موجب افزایش 17 درصدی بازده و 23/5 درصدی سطح مخصوص انتقال حرارت، افزایش 1 درجه دمای خوراک باعث افزایش2/5 درصدی سطح مخصوص انتقال حرارت و افزودن 1 درجه دمای بخار راهانداز، سبب کاهش 3 درصدی سطح مخصوص انتقال حرارت شده در حالی که اثر این دو پارامتر بر بازده ناچیز است. | ||
کلیدواژهها | ||
واحد تغلیظ شورابه؛ تبخیرکنندهی لایه ریزان؛ طراحی ترمودینامیکی و ترموهیدرولیکی؛ جریان جابجایی اجباری | ||
عنوان مقاله [English] | ||
Simulation of a Forced Multiple Effect Brine Concentration Process | ||
نویسندگان [English] | ||
Abbas Forouzi Feshalami؛ Ramin Kouhikamali | ||
MSc. Student of Mechanical Engineering at Guilan University | ||
چکیده [English] | ||
Brine Concentration is a comprehensive process and has an effective role in reducing environmental pollution due to desalination plant wastewater. In this study, the equations, for feed-forward forced convective falling film brine concentrators, with the desired number of effects and thermal vapor compression have been solved by MATLAB code. Thermodynamic modeling results of a two stage brine concentrator represented that 6.25 ton/hr feed with 90000 ppm concentration produces 5 ton/hr fresh water and 1.25 ton/hr wastewater with 450000 ppm concentration. The gained output ratio of plant is 2.63 and the specific heat transfer area is 74.3 m2s/kg. Also, by thermohydraulic modeling, to control the sediment rate with the limitations of allowable pressure drop and stream velocity in different tube lengths and diameters and evaporator number of passes, heat transfer area and the number of tubes have been calculated. Finally, the effects of design variables on gained output ratio and specific heat transfer area are investigated. The results represented that effects number, feed, and driving steam temperature are the three most important variables since increasing the effects number causes a 17% increase in gained output ratio and 23.5% increase in the specific heat transfer area. Increasing 1 ֯C in feed and motive vapor temperature lead to a 2.5% increase and 3% decrease in the specific heat transfer area. But these two don’t have any effect on gained output ratio. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
Brine concentrator unit, Falling film evaporator, Thermodynamic and thermohydraulic design, Forced convective flow | ||
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
مراجع | ||
[1] R Kouhikamali, A Samami Kojidi, M Asgari, F Alamolhoda, The effect of condensation and evaporation pressure drop on specific heat transfer surface area and energy consumption in MED–TVC plants, Desalination and Water Treatment, 46(1-3) (2012) 68-74. [2] Chad Howard Stevens, Assessment of desalination treatment processes for future water supplies, Massachusetts Institute of Technology, 2003. [3] G Aly, Computer simulations of multiple-effect FFE-VC systems for water desalination, Desalination, 45(2) (1983) 119-131. [4] Hisham T El-Dessouky, Ghazy MR Assassa, Computer simulation of the horizontal falling film desalination plant, Desalination, 55 (1985) 119-138. [5] MA Darwish, AA El-Hadik, The multi-effect boiling desalting system and its comparison with the multi-stage flash system, Desalination, 60(3) (1986) 251-265. [6] Stella M Tonelli, JoséA Romagnoli, JoséA Porras, Computer package for transient analysis of industrial multiple-effect evaporators, Journal of food engineering, 12(4) (1990) 267-281. [7] W.T. Hanbury, in: IDA World Congress on Desalination and Water Sciences, Abu Dhabi, UAE, 1995, pp. 375. [8] Narmine H Aly, Adel K El-Figi, Thermal performance of seawater desalination systems, Desalination, 158(1-3) (2003) 127-142. [9] Hafizur Rahman, MNA Hawlader, A Malek, An experiment with a single-effect submerged vertical tube evaporator in multi-effect desalination, Desalination, 156(1-3) (2003) 91-100. [10] Shabeshe Paramalingam, Modelling, optimisation and control of a falling-film evaporator: a thesis presented in partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Production Technology at Institute of Technology and Engineering, Massey University, Palmerston North, New Zealand, Massey University, 2004. [11] MH Khademi, MR Rahimpour, A Jahanmiri, Simulation and optimization of a six-effect evaporator in a desalination process, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 48(1) (2009) 339-347. [12] Il Seouk Park, Man Young Kim, Numerical investigation of the heat and mass transfer in a vertical tube evaporator with the three-zone analysis, International journal of heat and mass transfer, 52(11-12) (2009) 2599-2606. [13] Emmanuel Galván-Ángeles, Christian O Díaz-Ovalle, Guillermo González-Alatorre, Edgar Omar Castrejón-González, Richart Vázquez-Román, Effect of thermo-compression on the design and performance of falling-film multi-effect evaporator, Food and Bioproducts Processing, 96 (2015) 65-77. [14] Morteza Sagharichiha, Ali Jafarian, Mehrdad Asgari, Ramin Kouhikamali, Simulation of a forward feed multiple effect desalination plant with vertical tube evaporators, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 75 (2014) 110-118. [15] Ferid Hajbi, Halim Hammi, Roland Solimando, Adel M’nif, Evaporation of a reverse osmosis discharge studied by Pitzer model and solubility phase diagrams, Fluid Phase Equilibria, 307(2) (2011) 126-134. [16] Ahmadreza Najafi, Ali Jafarian, Jamal 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. [17] Saeed Azimibavil, Ali Jafarian, Heat transfer evaluation and economic characteristics of falling film brine concentrator in zero liquid discharge processes, Journal of Cleaner Production, 285 (2021) 124892. [18] Qian Chen, Muhammad Burhan, Muhammad Wakil Shahzad, Doskhan Ybyraiymkul, Faheem Hassan Akhtar, Yong Li, Kim Choon Ng, A zero liquid discharge system integrating multi-effect distillation and evaporative crystallization for desalination brine treatment, Desalination, 502 (2021) 114928. [19] Frank P Incropera, Adrienne S Lavine, Theodore L Bergman, David P DeWitt, Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley, 2007. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 599 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 934 |