Integrated Solar Absorption Cooling and Membrane Distillation Systems - A Theoretical Study. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis) MS-Thesis.pdf - Submitted Version Download (6MB) | Preview

Arabic Abstract

المناخ الحار وندرة المياه هي من أكثر المشاكل السائدة في مناطق مختلفة في جميع أنحاء العالم، وخصوصاً في منطقة الخليج. هذه المشاكل يجب أن تحل بطريقة فعالة ومستدامة للحفاظ على الحياة في تلك البلدان. عدة أنواع من أنظمة تكييف الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية وأنظمة تحلية المياه الحرارية قد أستخدمت في التطبيقات المنفصلة لتكييف الهواء وتحلية المياه. عدد قليل من الباحثين تناولو مفهوم الربط بين عمليات تكييف الهواء وتحلية المياه والذي يهدف إلى الإنتاج المتزامن للأثر التبريدي والمياه المحلاة. هذا التكامل يمكن أن يحقق فوائد تقنية عالية بالإضافة الي فوائد إقتصادية. في هذه الأطروحة، تم تطوير نظام مبتكر والذي يربط دورة التبريد الإمتصاصية التي تعمل بالطاقة الشمسية ووحدة تحلية مياه بإستخدام غشاء. يتكون النظام المقترح من دورة التبريد الإمتصاصية أحادية التأثير والتي تستخدم خليط بروميد الليثيوم والماء وتستمد طاقة عملها من الطاقة الشمسية ووحدة إتصال مباشر لتحلية المياه بإستخدام غشاء والتي تستمد الماء البارد والساخن من دورة التبريد التبريد الإمتصاصية. يهدف النظام المقترح الي الإنتاج المتزامن للأثر التبريدي والمياه المحلاة لنموذج منزل عائلي في المملكة العربية السعودية. تم إبتكار عدد من التصاميم، التصميم (A) و(B) و(C)، والتي تهدف إلي تحسين أداء نظام تحلية المياه عن طريق زيادة معدل إنتاج المياه المحلاة. في جميع التصاميم، تتم تغذية الجزء الساخن لوحدة تحلية المياه بواسطة الحرارة المطرودة من نظام التبريد الإمتصاصي. التصميم (A) يستخدم مياه البحر لزيادة البرودة في الجانب البارد لوحدة تحلية المياه بينما التصميم (B) و(C) يستخدم جزء من المياه المبردة التي تنتج من نظام التبريد الإمتصاصي بالنسبة للتصميم (B) بينما لا يوجد حمل تبريد للتصميم (C) ويتم إستخدام المياه المبردة كلها في وحدة تحلية المياه. وقد أظهرت النتائج أن التصميم (A) للنظام المتكامل المقترح هو الخيار الأفضل لتوفير الأثر التبريدي، ثم يليه التصميم (B) بنسب إلتفافيه 25٪ و50٪ و75٪ مع أكبر قدر من الأثر التبريدي الذي يمكن الحصول عليه حيث يقدر بنحو 26، 19.5 و 9.8 و 2.5 كيلو واط، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن التصميم (C) هو الأفضل أداءً من حيث إنتاجية المياه التي يمكن أن تصل إلى 140 كجم/متر2-ساعة مقارنة ب133 و125 و118 و110 للتصميم (B) بنسب إلتفافيه 75٪، 50٪، 25٪ والتصميم (A)، على التوالي.

English Abstract

Hot climate and water scarcity are the most predominant problems in different regions all over the world, especially in the Gulf Co-operating Countries (GCC). These problems have to be solved in efficient and sustainable way to sustain the life in these countries. Several types of solar air conditioning and thermal water desalination systems have been used for individual air conditioning and water desalination applications. Few researchers have addressed the concept of air conditioning and water desalination cogeneration that aim to simultaneously producing cooling effect and desalinated water. This integration can achieve high technical as well as economic benefits. In this thesis, an innovative system of combined solar absorption cooling cycle and thermal membrane distillation (MD) unit were adopted. The proposed system is composed of a single effect lithium bromide-water absorption refrigeration cycle which utilizes solar energy as the heat source and a direct contact membrane distillation unit where the hot feed and the cold permeate required by the MD unit are supplied from the absorption cooling system. The main objective of the proposed system is to simultaneously produce cooling effect and fresh water for a typical family house in Saudi Arabia. Several configurations; (A), (B) and (C), were developed to improve the performance of the MD system by increasing the desalination yield. In all arrangements, the feed side of DCMD unit is driven by the heat rejected from the absorption system. Configuration (A) utilizes the cooling seawater for the cold side of DCMD unit while configuration (B) and (C) share the chilled water produced from the absorption system with partial cooling load requirements (Configuration B) or no cooling load (configuration C) where all the cooling effect is forwarded to the DCMD system. The results show that configuration (A) for the proposed integrated system is the best choice for providing a cooling effect, then followed by configuration (B) with 25 %, 50 % and 75 % partial cooling load and the rest is bypassed to DCMD system with maximum cooling effect obtained as 26, 19.5, 9.8 and 2.5 kW, respectively. In addition, configuration (C) appears to have the best performance in term of water productivity that can reach up to 140 kg/m2-hr compared to 133, 125, 118 and 110 for configuration (B) with 75 %, 50 %, 25 % and configuration (A), respectively.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Antar, Mohammed
Committee Members:	Said, Syed and Khalifa, Atia
Depositing User:	AHMED YASSEN (g201402900)
Date Deposited:	02 Feb 2017 12:32
Last Modified:	01 Nov 2019 16:37
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140265