MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION FOR MED-TVC SYSTEM

MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION FOR MED-TVC SYSTEM. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (Master Thesis)
THESIS_(FINAL).pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 7 September 2021.

Download (4MB)

Arabic Abstract

نظام تحلية المياه متعدد التأثير باستخدام قاذف البخار الحراري له نطاق واسع في إنتاج المياه. يستخدم البخار المشكل كمصدر لمصدر الحرارة للتأثير التالي الذي يعزز نسبة الأداء . يستخدم ضاغط البخار الحراري لاستخراج جزء من البخار لمزجه مع البخار الدافع مما يقلل من طاقة الإدخال ويعزز نسبة الأداء. يقدم العمل الحالي نموذجًا رياضيًا لدراسة أداء نظام التحلية المتوازي متعدد التأثير من خلال التقاطع مع ضغط البخار الحراري. باستخدام قوانين الطاقة والحفاظ على الكتلة ، تم تقييم أداء النظام مما أدى إلى تحديد قيم نسبة الأداء ومعدل تدفق كتلة الماء البارد. بعد ذلك ، تم تطوير معادلة نقل الحرارة في تأثيرات النظام وتم تحديد المساحة المحددة للمكثف المطلوبة ومنطقة المبخر المحددة. تم إجراء امثلة ذات هدف موضوعي فردي لإيجاد الحد الأقصى لنسبة الأداء مع موقع قاذف مختلف لعدد (N) في نظام تحلية المياه متعدد التأثير باستخدام قاذف البخار الحراري وأظهرت النتائج أن القيمة القصوى تم الحصول عليها عندما يقع القاذف بعد التأثير (N / 2 ). تم العثور على الحد الأدنى من الماء البارد المحدد عندما يقع القاذف مباشرة بعد التأثير (N / 2) بينما لم تتأثر مساحة السطح بتغيير موقع قاذف البخار الحراري. تم استخدام طريقة أمثلة متعددة الأهداف للعثور على الحد الأقصى لنسبة الأداء في الحد الأدنى للمساحة السطحية لانتقال الحرارة للمبخرات والمكثف. تم إجراء حالتين ؛ الحالة الأولى مع الأولوية إلى الحد الأدنى للمساحة السطحية والحالة الثانية مع إعطاء الأولوية لمعدل الأداء. تم إجراء الحالتين للعثور على أفضل موقع للقاذف وفقًا للطريقتين. الحد الأقصى للقيمة المثلى الموجودة في الحالة الأولى عندما يقع القاذف بعد التأثير [(N / 2) -1] ، حيث عثرت الحالة الثانية على الحد الأقصى للقيمة المثلى عندما يقع القاذف بعد التأثير [(N / 2) +1]. من أجل الحصول على أفضل قيم لموضع القاذف ، ودرجة حرارة ماء التغذية ، ومعدل تدفق البخار الدافع ، ودرجة حرارة التأثيرات ، تم استخدام طريقة أمثلة متعددة الأهداف.

English Abstract

Multi effect distillation system with thermal vapor compressor (TVC) has a great potential in large-scale water desalination. In Multi effect desalination systems with thermal vapor compression, parallel cross feed arrangement (MED-PCF-TVC), the formed vapor is used as a heat source for the next effect, which enhances the performance ratio (PR). Thermal vapor compressor is used to extract portion of the vapor to mix it with motive steam. This decreases the input energy and accordingly enhances the performance ratio. The current work presents a mathematical model to study the performance of a multi-effect desalination of system parallel cross type with thermal vapor compression. Using energy and mass conservation laws, the system performance is evaluated leading to determine performance ratio and the cold water mass flow rate. Then, heat transfer analysis is performed to estimate specific heat transfer area. Single objective optimization has been applied to find the maximum PR with different ejector locations for (N) number of effects of MED-PCF-TVC. Results show that the maximum value is obtained when the ejector is located after effect N/2 with steam temperature range from 70 ⁰ C to 95 ⁰ C. The minimum specific cold water flow rate has been found when the ejector is located after the effect that follows effect (N/2) too while the surface area was not affected by changing the TVC location. Multi-objective optimization method has also been used to find the optimum performance ratio (PR) at minimum specific heat transfer area (sA) for MED-PCF-TVC with (N) effects. Two cases have been considered; the first case with priority to the minimum sA while the second case with priority to maximum PR. The two cases have been performed to find the best ejector location as per the two approaches. The ultimate optimum value is found in the first case when the ejector is located after effect [(N/2) -1], whereas in the second case, it is found when the ejector is located after effect [(N/2) +1].

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: ANTAR, MOHAMED
Committee Members: ABIDO, MOHAMED and ZUBAIR, SYED
Depositing User: MOHAMMAD Z AL-NABULSI (g201520570)
Date Deposited: 11 Sep 2019 12:14
Last Modified: 01 Nov 2019 21:01
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141007