USE OF HYBRID NANOFLUID TO IMPROVE SOLAR STILL PERFORMANCE

USE OF HYBRID NANOFLUID TO IMPROVE SOLAR STILL PERFORMANCE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
MS_Thesis_201803240_Final_signed.pdf
Restricted to Repository staff only until 3 June 2021.

Download (2MB)

Arabic Abstract

تعد الإنتاجية المحدودة هي أكبر عيب في الطاقة الشمسية التقليدية. لذلك فإن الهدف من هذه الدراسة هو التحقق من التحسينات التي يمكن إنجازها على الطاقة الشمسية باستخدام موائع نانوية هجينة. بداية وبصرف النظرعن استخدام الموائع النانوية الهجينة، تم استخدام الماء الساخن واثنين من الموائع النانوية التقليدية كوسائل لنقل الحرارة. حيث تم ربط الموائع النانوية الناقلة للحرارة مع المبادل الحراري وتقييم أدائها باستخدام النمذجة الرياضية المتوفرة في برنامج حل المعادلات الهندسية (EES). أدت النتائج إلى أن استخدام الماء الساخن في المبادل الحراري يؤدي إلى تحسن ملحوظ في أداء الطاقة الشمسية. في حين أظهرت الدراسة إلى أن الأداء كان أفضل للموائع النانوية التقليدية مقارنة بالماء الساخن، ومع ذلك فإن الأداء كان الأفضل نتيجة استخدام الموائع النانوية الهجينة. بالنظر إلى القيم الرقمية تم تحقيق أقصى انتاجية وكفاءة حرارية وكفاءة طاقة عن طريق استخدام المائع النانوي الهجين المكون من Water-Al2O3-SiO2 حيث كانت كل من هذه القيم على النحو التالي 4.99 كغم/م2/يوم و % 37.76 و % 0.82 والتي تعتبرأفضل مقارنة بالطاقة الشمسية التقليدية حيث تكافئ النسب التالية % 298.2 و % 162.4 و % 602.65 على التوالي. كانت العوامل المتمثلة بعمق المياه المنخفض في الحوض واستخدام أقصى قيم لتركيز الجسيمات النانوية وأعلى معدل من التدفق بأعلى درجة حرارة للسوائل النانوية على مدخل المبادل الحراري هو المفتاح الرئيس لتحسين أداء المبادل الحراري. وقد تبلغ تكلفة المياه العذبة المنتجة 0.015 دولار/ لتر/ م2 وهي منخفضة بشكل معقول. تشير نتائج هذه الدراسة بوضوح إلى الإمكانات الهائلة للسوائل النانوية الهجينة لتحسين أداء الطاقة الشمسية الثابتة. ومع ذلك فإن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لمعرفة أفضل سائل نانوي هجين ممكن استخدامه لتحسين الأداء إلى أعلى مستوى.

English Abstract

The biggest shortcoming of conventional solar still is its limited productivity. The purpose of this study is to investigate the improvements of solar still achieved using hybrid nanofluids. Hot water and two conventional nanofluids were also used as heat transfer fluids apart from two hybrid nanofluids. The heat transfer nanofluids were linked to the solar still with a heat exchanger and the performance was evaluated using Engineering Equation Solver (EES) software through mathematical modeling. Utilization of heat exchanger with hot water improved the solar still performance remarkably. Conventional nanofluids showed better performance than hot water. The best performance is obtained with the use of hybrid nanofluids. The maximum yield, thermal efficiency and exergy efficiency with Water-Al2O3-SiO2 hybrid nanofluid were found to be 4.99 kg/m2/day, 37.76% and 0.82% which are 298.2%, 162.4% and 602.65% higher than the conventional solar still respectively. Lower depth of water in the basin, concentration of the nanoparticles up to a certain maximum value, higher flow rate and higher inlet heat exchanger temperature of the nanofluid were the key to improving the performance. The cost of produced freshwater is found to be 0.015 $/L/m2 which is also reasonably low. The outcome of this study clearly indicates the huge potential of hybrid nanofluids to improve solar still performance. Further research is needed to find out the best possible hybrid nanofluid to improve the performance to the maximum level.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Sahin, Ahmet Ziyaettin
Committee Members: Yilbas, Bekir Sami and Al-Sharafi, Abdullah
Depositing User: HOSSAIN MD FAZLE RABBI
Date Deposited: 03 Jun 2020 15:23
Last Modified: 03 Jun 2020 15:23
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141591