Experimental Investigation of Water Desalination Using Ultrasonic Humidifiers. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF ilovepdf_merged (1).pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 12 December 2024. Download (15MB)

Arabic Abstract

الندرة العالمية للمياه أدت إلى زيادة الطلب على حلول مستدامة وفعالة من حيث التكلفة لتحلية المياه. نظم التحلية الحرارية، مثل األجهزة الشمسية، كانت موضوع أبحاث واسعة بهدف توليد مياه عذبة من مصادر مالحة. ومع ذلك، تقتصر كفاءتها بسبب الضغط المنخفض لبخار الماء داخل هذه األجهزة. في اآلونة األخيرة، زاد االهتمام في استخدام المرطبات بالترددات الفوق صوتية لتحلية المياه بسبب قدرتها على تقليل ملوحة الماء بنسب تصل الى .%70 هدف هذه الرسالة هو التحقيق التجريبي للحد من ملوحة المياه شبه المالحة من خالل الموجات الفوق صوتية. تم تصميم وتحليل تصاميم مختلفة لتحديد أكثر الطرق فعالية لتقليل محتوى الملح في الماء. في حالة التصميم األمثل، تم دراسة تأثير مختلف العوامل، بما في ذلك درجة الحرارة وارتفاع المياه واتجاه المرطب. لوحظ تحسين في كفاءة جمع الماء عند استخدام مروحة لتوجيه الضباب الدقيق إلى حجرة التجميع، جنبًا إلى جنب مع استخدام كتلة ثلجية باردة لتعزيز التكثيف. كما أوجدت التحقيقات التجريبية نسبة الحد في ملوحة الماء، كمية الماء المجمع وتأثير حجم القطرات على تقليل الملوحة. أظهرت هذه التجارب أنه من الممكن تقليل ملوحة الماء بنسب تصل إلى ٪70 من خالل الموجات الفوق صوتية، دون الحاجة إلى أغشية التحلية أو الغليان، شريطة توفير العوامل المناسبة. في نهاية المطاف، للمياه ذات الملوحة التي تتجاوز 15,000 جزء في المليون، استخدام المرطبات بالترددات الفوق صوتية في ثالث مراحل يمكن أن يصنع مياها صالحة للشرب. حيث تم تحقيق استهالك الطاقة النوعي األدنى في التجربة بحوالي 6.7 كيلووات في الساعة لكل لتر. وبالتالي، كلفة اللتر الواحد من المياه المنتجة بواسطة النظام الذي تم استكشافه في التجربة كانت 0.08 دوالر لكل لت

English Abstract

Global water scarcity has led to an increased demand for sustainable and cost-effective desalination solutions. Thermal desalination systems, such as solar stills, have been the subject of extensive research for the purpose of generating fresh water from saline sources. However, their efficiency is constrained due to the low water vapor pressure within the stills. In recent times, there has been growing interest in the use of ultrasonic humidifiers for desalination due to their capability to reduce water salinity by up to 70%. The objective of this thesis is to experimentally investigate the reduction in salinity of brackish water through ultrasonication. Various system designs were prototyped and analyzed to determine the most effective approach for reducing salt content in the water. In the case of the most optimal design, the impact of different parameters, including temperature, water height, and humidifier orientation, was studied. Enhancements in water collection efficiency were observed when a fan was employed to direct the fine mist into the collection chamber, along with the use of a Cold Pack to enhance condensation. Experimental investigations also explored the percentage reduction in salinity, the quantity of collected water, and the influence of droplet size on salinity reduction. These experiments demonstrate that it is possible to reduce water salinity by up to 70% through ultrasonication, without the need for membranes or boiling, provided that the appropriate parameters are applied. Ultimately, for water with a salinity exceeding 15,000 ppm, the utilization of ultrasonic humidifiers in three distinct stages can render it suitable for consumption as drinking water. The minimum specific energy consumption that was achieved by the experiment was approximately 6.7 kWh/l. The cost per liter of the water produced by the system explored in the experiment was 0.08 $ per liter of water.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Research Research > Engineering Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Alquaity, Awad
Committee Members:	Antar, Mohamed Abdelkarim Mohamed and QURESHI, BILAL AHMED
Depositing User:	MUHAMMAD TALHA (g202110950)
Date Deposited:	18 Dec 2023 07:14
Last Modified:	18 Dec 2023 07:14
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142650