Exergoeconomic Analysis of Single As Well As Multi Effect Mechanical Vapor Compression Desalination Systems. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (MS_Thesis)
MS_Thesis.pdf Download (4MB) | Preview |
Arabic Abstract
تقدم هذه الرسالة دراسة شاملة لأنظمة تحلية المياه باستخدام تقنية الضغط البخاري (MVC) من منظور إكسيرجي-اقتصادي. من المعروف أن هذه الأنظمة تعتبر خيارا فعالا و متاحا للإنتاج المتوسط والصغير بسبب حجمها الصغير و إعتماديتها العالية في الإنتاج وتكلفة الاستثمار المعتدلة. علاوة على ذلك، قدرتها على العمل مستقلة عن مصدر بخار خارجي يميزها عن أنظمة أخرى مثل التبخر متعدد المراحل والتحلية متعددة التأثير. توفر الدراسة نموذجا رياضيا كاملا لأنظمة الضغط البخاري (MVC) متعددة المبخرات والتصاميم لتقدير كمية استهلاك الطاقة، والخسارة في الطاقة المتاحة، والكفاءة المبنية على القانون الثاني للديناميكا الحرارية، وتكلفة المنتج. إلى جانب ذلك، تم توفير تصميم شامل لمبادل حراري يهدف لحساب معاملات انتقال الحرارة، والمساحة، وانخفاض الضغط في المبخرات والسخانات الأوليَة. وأخيرا، تم عرض رسوم بيانية لتكلفة الانتاج المحلي. وبناءا على الحسابات الاقتصادية فقد بلغت قيمة استهلاك الطاقة 13 كيلو واط ساعة لكل متر مكعب، بكفاءة القانون الثاني للديناميكا الحرارية 9%، وتكلفة انتاجية 2.3 $\م3 وذلك لأنظمة التأثير المفرد. في حين أن النظم متعددة التأثير بلغت فيها هذه القيم 11-6 كيلو واط ساعة لكل متر مكعب و8-14% و 0.8- 1.2$\م3 لطرق تغذية مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يظهر أيضا أن العوامل المدخلة مثل عامل مؤشر التكلفة، وتكلفة الكهرباء، وكفاءة الضاغط ومساحة النقل الحراري تؤثر على تكلفة المنتج إلى حد كبير فلذلك يجب اختيارها بعناية لتقدير أدق للتكلفة.
English Abstract
The thesis presents a comprehensive study of mechanical vapor compression (MVC) desalination systems from an exergoeconomic perspective. These systems are known to be an effective and viable option for medium and small scale production because of their compact size, high system reliability, and moderate investment cost. Moreover, their ability to operate independent of an external steam source favors their use. The current work provides a complete mathematical model for MVC systems operating under different plant configurations to estimate the energy consumption, exergy destruction, second law efficiency, and the product cost. Besides, a detailed heat exchanger design is provided to calculate the heat transfer coefficients, areas, and the pressure drop in evaporators and feed preheaters. Finally, the cost flow diagrams are presented to provide the local stream costs. The calculations reported the values of specific energy consumption, second law efficiency and product cost to be 13 kWh/m3, 9 % and 2.3 $/m3 for single effect systems. While for multi-effect systems these are calculated to be 6 to 11 kWh/m3, 8 to 14 %, and 0.8 to 1.2 $/m3 for different feed flow arrangements. In addition, it is also shown that the input parameters like cost index factor, electricity cost, compressor efficiency and the heat transfer areas influenc the product cost considerably and must be selected carefully for accurate cost estimation.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Mechanical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering |
| Committee Advisor: | S.M., Zubair |
| Committee Members: | S.Z., Shuja and M.A., Antar |
| Depositing User: | MUHAMMAD AHMAD (g201409580) |
| Date Deposited: | 28 May 2017 09:26 |
| Last Modified: | 31 Dec 2020 09:32 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140313 |