Etude théorique des bilans énergétiques dans un distillateur solaire couplée (effet de serre –Distillateur à Film Capillaire)

دراسة نظرية للتوازنات الطاقوية في مقطر شمسي مزدوج

  (بالاحتباس الحراري للبيت الزجاجي-الخاصية الشعيرية للماء).

  Mohammed Mustapha BELHADJ*, Hamza BOUGUETTAIA, Djamel BECHKI et Yacine MARIF

 Laboratoire des Energies Nouvelles et Renouvelables dans les Zones Aride et Saharienne (LENREZA), Faculté des Sciences et de la Technologie et des Sciences de la Matière, Université de Kasdi-Merbah Ouargla, Ouargla 30000 (Algérie).

  الملخص:

       نبرز من خلال هذه الدراسة النظرية أهم المعادلات الطاقوية في المقطر الشمسي المزدوج والذي يتكون في الأساس من اندماج لجهازي تقطير مختلفين . الأول ذو الحوض الأفقي ويتميز بفعل الاحتباس الحراري بالبيت الزجاجي، أما الثاني: ذو الحوض العمودي، ويمتاز بالخاصية الشعيرية للماء. وتكمن أهمية الربط بين الجهازين في الاستفادة من الفائض الطاقوي الناتج من حوض التبخير الأفقي للمقطر الأول، ومن جهة أخرى زيادة عدد سطوح التكثيف وبالتالي زيادة معدل الإنتاج اليومي للماء المقطر.

 الكلمات الدالة: الطاقة الشمسية ؛ الماء ؛ المقطر الشمسي المزدوج؛ تحليه بالطاقة الشمسية؛

 1. مقــــدمة:

        التقطير هو الأسلوب الناجع لعملية تصفية المياه المالحة / الصرف الصحي/ المستعملة في الري، لتدويرها للاستعمالات اليومية من جديد. وعملية التقطير الشمسي هو إنتاج للماء المقطر الذي يستعمل في عدة مجالات حيوية منها مثلا في شحن بطاريات السيارة، وفي القطاع الصناعي، وعديد مخابر الصيدلة...الخ. وهذه التقنية عرفت منذ القدم، والبحوث العلمية لازالت في التقدم والتطوير لهذا الأسلوب، وذلك بابتكار العديد من النماذج ومن التصاميم التي أدارت عجلة التقدم في هذا المجال: منها المقترح من طرف Cooper et al. [1]، علاوة على ذلك Tiwari [2] أعطى دفعة قوية خلال السنوات القليلة الماضية 1982-1992 في تحسين التقطير بواسطة المقطرات البسيطة بالبيت الزجاجي. أما فيما يخص المقطرات من النوع الذي يشبه المقترح من طرف Ouahas [3]، ومثل العمل المنجز من طرف Bouchekima [4]، قدموا بتصميميهم فكرة ربط النموذجين، والاستفادة من جهة بحوض التبخير الأفقي، بالإضافة لسطح التكثيف للصفيحة البينية المشتركة بين غرفتيه.

     أثبت العمل التجريبي على مثل هذا النموذج الحديث، كفاءة ونتائج جد مرضية وهذا ينعكس على مدى فعالية الفروق الحرارية لسطوح التكثيف (نظرا للظروف المواتية لمناخ منطقة ورقلة جنوب الجزائر)، بالإضافة لشدة الإشعاع الشمسي الواردة، وكذلك مدة التشميس المعتبرة والتي تمتد حوالي 8 ساعات شتاءا، و 10 ساعات صيفا. ويصل أقصى معدلات الإشعاعات الواردة حوالي 700-1000W/m2.

 2. مبدأ العمل للمقطر الشمسي المزدوج:

    الشكل.1. يصف أبرز الانتقالات الحرارية الحادثة على مستوى كل جزء من أجزاء المقطر. إن الفكرة وليدة العصر، وأول من قام بتجسيدها نظريا الباحثTanaka [5]

الشكل.1. يصف أبرز الانتقالات الحرارية الحادثة على مستوى كل جزء من أجزاء المقطر. إن الفكرة وليدة العصر، وأول من قام بتجسيدها نظريا الباحثTanaka [5] ، حيث اقترح مثل هذا النموذج الرياضي, معتبرا امكانية الاستفادة من التسريبات الحرارية على مستوى الغطاء الزجاجي. وكالعمل المنجز من طرف الباحث M.S.Maalem [6] ، حيث حاول الاستفادة من هذه التسريبات بربط صفيحة معدنية مصنوعة من الألمنيوم ملصوق خلفها نسيج خشن ينساب عليه الماء من أجل عملية التبريد. فمحاولة منا في تجسيد الفكرة واقعا، يمكننا بهذا الربط العملي والمثمتل في الشكل أدناه وضع المعادلات الطاقوية والخاصة بالتوازن الحراري للمقطر الشمسي المزدوج. ولتسهيل الأمر وفهم الظواهر الفيزيائية الحادثة على مستوى كل عنصر من المقطر، يمكن تقسيم المقطر الشمسي المزدوج إلى غرفتين كما هو واضح في الشكل.1.

4. المخطط الكهربائي المكافئ للتركيبة : (Schéma Ēlectrique Ēquivalent).