MODELING AND NUMERICAL INVESTIGATION OF A FALLING FILM LIQUID DESICCANT DEHUMIDIFIER WITH NANOPARTICLES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF 201409340_MS.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذا البحث تمت دراسة المجففات السائلة المبنية على أساس التدفق الهابط المقلل للرطوبة والمزودة بجسيمات نانوية، لتحسين خصائص نقل الحرارة والكتلة و تحسين عملية التبريد وتقليل الرطوبة. أنواع مختلفة من المجففات السائلة تم دراستها بإضافة أنواع مختلفة من الجسيمات النانوية. في هذا البحث تم دراسة نوعين من تكوينات التدفق ، التدفق المتوازي والعكسي. تم تنفيذ التحليل العددي لتحديد خصائص الكتلة ونقل الحرارة مع إعتبار الشروط الحدودية المناسبة. نتيجة لإضافة الجسيمات النانوية تم حساب الخواص الفيزيائية-الحرارية للمجففات السائلة مثل الحرارة النوعية والتوصيل الحراري واللزوجة والكثافة وما إلى ذلك من النماذج المختلفة والمتاحة في الأبحاث السابقة. النتائج المستخلصة من هذه الدراسة تشير إلى أن في حالة الحجم الجزئي( 5% لأي من الجسيمات النانوية)، فأن قنوات التدفق المتوازي تعطي تبريد وإزالة الرطوبة أفضل مقارنةً بقنوات التدفق العكسي. أفضل مادة لإجراء التبريد وإزالة الرطوبة يمكن استخدامها في كلى التكوينين المتوازي والعكسي هي بروميد الليثيوم. إن أفضل جسيمات نانوية يمكن إستخدامها في قنوات التدفق العكسي هي جسيمات النحاس بينما أفضل جسيمات نانوية يمكن إستخدامها في قنوات التدفق المتوازي هي جسيمات أكسيد الألمونيوم. إن زيادة الحجم الجزئي للجسيمات النانوية من 1% إلى 5% له تأثير أكثر أهمية في قنوات التدفق العكسي مقارنة بقنوات التدفق المتوازي، وهذا يرجع إلى إرتفاع معدل انخفاض درجة حرارة الهواء ونسبة الرطوبة مع زيادة الحجم الجزئي. كما أن معدل نقل الحرارة و الكتلة أيضاً يزيد مع زيادة الحجم الجزئي في حالة قنوات التدفق العكسي. وبالتالي ، يوصى بإضافة جسيمات نانوية إلى المجففات السائلة لقنوات التدفق العكسي. بالنسبة لقنوات التدفق المتوازية، بالرغم من تحسن برودة الهواء و إزالة الرطوبة منه، إلا إن معدل نقل الحرارة والكتلة قلّ مع زيادة الحجم الجزئي؛ وبالتالي يحتاج إجراء مزيد من الدراسات التجريبية لفحص مدى جدوى إضافة جسيمات نانوية.

English Abstract

In this research, nanoparticles were added to liquid desiccant falling film dehumidifier to enhance the heat and mass transfer characteristics as well as the cooling and the dehumidification process. Different liquid desiccants were investigated by adding different nanoparticles. Both parallel and counter flow configurations were studied in this research. Numerical analysis was implemented to determine the heat and mass transfer characteristics with appropriate boundary conditions. Because of the addition of nanoparticles, the liquid desiccant thermo-physical properties such as specific heat, thermal conductivity, viscosity, density etc. were calculated from different models available in the literature. The results of this study indicate that, at 5% volume fraction of any nanoparticle, parallel flow channel leads to better cooling and dehumidification of air compared to counter flow channel. For both flow configurations, the best liquid desiccant for carrying out cooling and dehumidification is lithium bromide. The best nanoparticle is copper for counter flow channel and aluminum oxide for parallel flow channel. Increasing the volume fraction of nanoparticles from 1% to 5% has a more significant effect on counter flow channel compared to parallel flow channel, because the reduction of air temperature and humidity ratio is greater with increasing volume fraction. The rate of heat and mass transfer also increases with increasing volume fraction for counter flow channel. Therefore, the addition of nanoparticles to liquid desiccant is recommended for counter flow channel. For parallel flow channel, although the cooling and dehumidification of air are improved, the heat and mass transfer rate decrease with increasing volume fraction; hence, further experimental studies are required to investigate the feasibility of adding nanoparticles.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Shuja, Shahzada Z.
Committee Co-Advisor:	Bahaidarah, Haitham M.S.
Committee Members:	Zubair, Syed M. and Al-Sulaiman, Fahad A. and Antar, Mohamed A.
Depositing User:	QAZI TALAL (g201409340)
Date Deposited:	26 Dec 2018 05:59
Last Modified:	30 Dec 2020 13:44
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140855