جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "reverse osmosis" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «reverse osmosis» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
تولید آب شیرین به روش اسمز معکوس، از گزینه های به صرفه در بسیاری از کشورها است. یکی از مشکلات این روش، کاهش مقدار آب تولیدی به دلیل تغییر شرایط فرآیندی و آب خام مصرفی است. در این مقاله، به روشی برای بازطراحی روتور توربوشارژر هیدرولیکی به عنوان اصلی ترین قطعه این تجهیز که نقش بازیافت کننده انرژی در واحدهای آب شیرین کن را دارد، پرداخته شده است. بدین منظور، ابتدا عملکرد یک واحد نمک زدایی در حال بهره برداری بررسی و سپس با استفاده از روابط تشابه در توربوماشین ها و دینامیک سیالات محاسباتی، دو روتور جدید برای توربوشارژر موجود طراحی و ساخته شدند تا برای دو حالتی که به دلیل تغییر شرایط، ممبران به فشار بالاتر یا پایین تر از طراحی اولیه نیاز دارد، جایگزین روتور موجود شوند. برای صحت سنجی، نتایج تست با پارامترهای طراحی مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد علی رغم اعمال تغییر در فشار ورودی ممبران، توربوشارژر با روتورهای جدید علاوه بر ثابت نگهداشتن درصد تولید آب، باعث شده است مقدار بازیافت انرژی ثابت بماند و راندمان کل نیز در حالت فشار بالا، از راندمان توربوشارژر اولیه بیش از 4درصد و بازیافت انرژی حدود 2درصد بیشتر شود که نشان می دهد از این روش می توان در شرایطی که تغییر فشار ممبران ها به صورت محسوسی از فشار طراحی اولیه بالاتر یا پایین تر است، استفاده کرد.
کلید واژگان: اسمز معکوس, نمک زدایی, توربوشارژر هیدرولیکی, دینامیک سیالات محاسباتیToday, the production of fresh water using reverse osmosis method is the affordable options in many countries. One of the problems of this method is the reduction of the amount of permeate water due to increase of salinity and temperature of raw water throughout the year. In this article, a method for redesigning the hydraulic turbocharger rotor has been discussed so that the amount of permeate water can be kept relatively constant without. For this purpose, firstly, the performance of a working plant was investigated, then using computational fluid dynamics and similarity relations in turbomachinery, two new rotors were designed and manufactured for the existing turbocharger to be used in two modes of high and low membrane pressure. To verify the validity, the design parameters have been compared with the test data. The results show that despite the change in the membrane, replacing new rotors The new rotor design has made the water production unchanged. The efficiency has also increased in one of the cases more than 4% and energy recovery about 2%. So, it can be concluded that this method can be used in seasons when the pressure change of the membranes is noticeably higher or lower than the initial design pressure.
Keywords: Reverse Osmosis, Permeate Water, Hydraulic Turbocharger, Computational Fluid Dynamics -
In the present work, an experimental study of the thermal gradient effect on the reverse osmosis process is performed to evaluate pure water penetration and water production under the effect of the temperature gradients and the salt concentration. The experimental study uses a novel experimental setup designed and built for the present work. The Reverse Osmosis membrane was used in the experimental setup. The results showed that this process is dependent on salt concentration and temperature gradient between permeate-water and saline-water sides. It is observed that in 10.8oC temperature difference between the permeate-water and the saline-water part for 1 gr/lit salt concentration at saline-water part, the Process time is 20 min, water flux is 0.142 kg/(m2 s) and salt concentration in the saline-water part varies from 1.04 gr/lit to 1.22 gr/lit. In addition, for a 1.5o C temperature difference between the permeate-water part and the saline-water part for 1 gr/lit salt concentration at the salinewater part, the Process time is 35 min, water flux is 0.043kg/(m2 s) and salt concentration in the salinewater part varies from 1.004 gr/lit to 1.059 gr/lit. It can be concluded, that while the temperature gradient increases, the Process time decreases, and pure water penetration from saline-water to permeate-water part also increases. As a result, the salt concentration and electrical conductivity can increase in the saline-water part.Keywords: Experimental Study, Reverse Osmosis, Thermal Gradient, Salt Concentration, Electrical Conductivity
-
در این مقاله توسعه مفهوم کاهش اثرات زیست محیطی پساب سیستم اسمز معکوس جهت افزایش ارتباط بین آب، انرژی و محیط زیست در یک مزرعه خورشیدی بکار گرفته شده است. از طرفی، با استفاده از سیکل ارگانیک رانکین به بررسی پیکربندی نوین بر اساس آنالیز انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی پرداخته شده است. همچنین، بهینه سازی بر اساس پیکربندی مناسب، انتخاب سیال عامل مناسب، کاهش اثرات زیست محیطی پساب و تعیین پارامترهای طراحی مزرعه ی خورشیدی با الگوریتم ژنتیک صورت گرفته است. نتایج نشان دهنده کاهش 12 درصدی اثرات زیست محیطی پساب خروجی و افزایش 5/7 درصدی راندمان اگزرژی می باشد.کلید واژگان: آنالیز 4E, آب شیرین کن, اسمز معکوس, اثرات محیط زیست, بهینه سازیIncreasing Relationship between Water, Energy and Environment in a Solar Farm to Produce Fresh WaterThis paper develops the concept of reducing environmental impact for the reverse osmosis (RO) system to increase the relationship between water, energy and environment in a solar farm. This concept is used in a RO system driven by an organic Rankine cycle (ORC) that generates power based on heat absorption from a solar field. In the power generation section, a new ORC and operating fluid configurations based on energy analysis (1E), exergy (2E), economic (3E) and environmental effects (4E) have been investigated in order to production of fresh water. The basic parameters in the optimization are: the ORC configuration choice, selecting the working fluid of the organic Rankine cycle and determining the design parameters of a solar parabolic farm. These values have been determined according to the optimization of the system by genetic algorithm (GA) method. The results show that 12% reduction in environmental effects and 7.5% increase in the exergy efficiency are among the three-objective optimization effects.Keywords: 4E Analyses, Desalination system, Reverse osmosis, Environmental relevance, Optimization
-
Recently, reliability has become a critical criterion for product quality and decision-making that covers a wide range of subjects, including failure analysis systems. Performing a reliability analysis is essential for the study of operating safety in industrial systems. In this study, we list evaluation methods and perform real-time reliability analyses. The real-time reliability modeling of a Reverse Osmosis system is addressed in this paper. The model will help create effective maintenance while extending the subsystems' lifespan. To achieve our goal, we suggested the 2-parameter modified Weibull distribution. The simulation was performed using Maple software. The evaluation for each subsystem was displayed in the result and analyses section. The conclusion, however, draws a broad conclusion about the study.Keywords: Reliability, System, dependability, Weibull, Reverse Osmosis, Parameters
-
For both big and small flows, reverse osmosis is particularly effective at treating brackish, surface, and groundwater. Pharmaceutical, boiler feed water, food and beverage, metal finishing, and semiconductor production are a few examples of businesses that employ RO water. This research establishes a method for testing the performance reliability of RO systems. The RO can turn unrestricted amounts of impure water into portable drinkable water without releasing carbon dioxide or other contaminants into the atmosphere. Because of these advantages, RO has been increasingly incorporated to meet pure water demand. In the present research, we consider a reverse osmosis system that is made up of six components. Raw water tank, with two units of tanks, one of them needs to be operational at a time. The second subsystem is the sand filter. The sand filter is needed for the system operation. The third subsystem is the activated carbon filter. Two out of three consecutive units of the activated carbon filter are necessary for the operation. Subsequently, the precision filter has one unit. And the unit is essential for operation. The RO membrane is the next subsystem. In this paper, one out of the three is essential for the system to be in operation. Finally, the last subsystem is the water-producing tank. One out of one of the water-producing tanks is necessary for operation. Availability, mean time to failure (MTTF), cost analysis, and reliability are discussed in the paper.Keywords: Reverse Osmosis, Reliability, Water, Availability, Filter
-
انرژی های تجدیدپذیر جایگرین مناسبی برای سوخت های فسیلی هستند و کاربرد های فراوانی دارند. یکی از کاربردهای مهم آن ها تامین انرژی واحدهای شیرین سازی آب است که با توجه به بحران کنونی آب، امری ضروری است. انرژی های بادی و زمین گرمایی دو انرژی تجدیدپذیر دارای پتانسیل بالا برای ترکیب شدن با آب شیرین کن ها هستند. اما به دلیل چالش هایی از جمله مشکلات زیست محیطی و اقتصادی، پیشرفت کافی نکرده اند. ایران به عنوان یکی از کشور های غنی در انرژی های تجدیدپذیر دارای پتانسیل زیادی برای استفاده از این فناوری ها است که امروزه از آن بی بهره است. هدف مقاله بررسی دستاوردهای ترکیب انرژی های بادی و زمین گرمایی با شیرین سازی آب در ایران و جهان و هم چنین چالش های زیست محیطی و راهکارهای مناسب آن ها است. نیروگاه های بادی دریایی، نیروگاه های بادی در ابعاد میکرو، توربین های بادی بدون پره و نانوژنراتور های تریبو الکتریک برای استخراج انرژی باد و هم چنین نیروگاه های زمین گرمایی زیر آب راه حل مناسبی برای حل این چالش ها هستند. تکنولوژی نانو نیز نقش موثری در بهبود این سیستم ها دارد. نانوکامپوزیت ها باعث کاهش فرسودگی توربین ها می شوند. نانوسیالات سبب جذب و ذخیره مقادیر بالاتر گرما در تاسیسات زمین گرمایی شده و خطر وقوع زلزله ناشی از این فعالیت ها را کاهش می دهند. گرافن و ترکیب زیولیت و آلومینا جداسازی نمک ها را در شیرین سازی آب با روش اسمز معکوس افرایش می دهند.کلید واژگان: انرژی تجدیدپذیر, انرژی بادی, انرژی زمین گرمایی, آب شیرین کن, اسمز معکوس و نانوتکنولوژیRenewable energy is a suitable replacement for fossil fuels and has many applications. One of its noticeable applications is desalination which is vital regarding the current water crisis. Accordingly, renewable sources are used in the desalination of alternative to fossil fuels. Wind and geothermal power are two high-potential renewable energies combined with desalination units. However, due to some challenges, they have not developed sufficiently. Iran is one of the wealthiest countries in this type of energy and has much potential for using these technologies, which have not been applied yet. The research aims to consider the achievements of the combination of wind and geothermal energy with desalination. Also, environmental challenges and proper solutions are analyzed. In addition, offshore wind power plants, micro wind turbines, bladeless turbines, triboelectric nanogenerators, and submarine geothermal resources are concluded. In addition, nanotechnology has a significant role in enhancing these systems. Nanocomposites lead to wear reduction of the blades. Nanofluids increase the amount of absorbed heat in geothermal power plants and also reduce the earthquake risk. Graphene and the combination of zeolite and alumina increase the amount of separated salt in reverse osmosis-based desalination.Keywords: Renewable Energy, Wind Energy, Geothermal Energy, Desalination, Reverse Osmosis, Nanotechnology
-
از میان روش های نمک زدایی، استفاده از روش اسمز معکوس به دلیل مزایای آن بسیار گسترده شده است. یکی از چالش های پیش رو در واحدهای نمک زدایی با استفاده از روش اسمز معکوس، وجود یک الگوریتم کنترلی جهت غلبه بر عدم قطعیت ها و اغتشاشات وارده بر آن است. چالش دیگر چنین دستگاه هایی تامین انرژی آن می باشد. فشار وارده بر غشاء توسط یک پمپ فشارقوی تامین می شود که انرژی مکانیکی این پمپ توسط یک موتور الکتریکی تامین می شود. استفاده از انرژی های تجدیدپذیر نه تنها اثرات زیست محیطی ندارد، بلکه موجب تامین انرژی پایدار چنین دستگاه هایی می شود. در این مقاله، جهت پاسخ به این دو چالش، ابتدا مدل سیستم ترکیبی سیستم نمک زدایی اسمز معکوس به همراه سیستم خورشیدی فتوولتائیک مورد بررسی قرار می گیرد و برای هر بخش الگوریتم کنترلی مربوط به آن بخش طراحی و شبیه سازی می شود. برای ردیابی بیشینه توان در شرایط دمایی و تابشی مختلف در سیستم خورشیدی فتوولتائیک، از کنترلر فازی بهینه شده با الگوریتم بهینه سازی علف های مهاجم استفاده شده است. برای کنترل موتور الکتریکی، الگوریتم فازی-پی آی دی طراحی شده است. برای کنترل سیستم اسمز معکوس از الگوریتم مود لغزشی فراپیچشی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی برای سیستم ترکیبی اسمز معکوس فتوولتائیک، دارای عملکرد مناسبی در شرایط کاری مختلف است و قابلیت رفع و حذف اغتشاشات وارده بر سیستم را دارد.
کلید واژگان: نمک زدایی, اسمز معکوس, کنترل مود لغزشی فراپیچشی, دستگاه خورشیدی فتوولتائیک, ردیابی بیشینه توان, کنترل فازیAmong desalination systems, the use of reverse osmosis has become very widespread due to its advantages. One of the challenges in desalination systems especially in the reverse osmosis method is the existence of a control algorithm to overcome the uncertainties and disturbances. Another challenge of such systems is their power supply. A high-pressure pump supplies the pressure behind the membrane in the reverse osmosis system. The use of renewable energy not only does not have any environmental effects but also provides sustainable energy for such systems. In this paper, to answer these two challenges, at first, the integrated model of the reverse osmosis desalination system with the solar photovoltaic system has been examined; then for each part, a control algorithm is designed and simulated. An optimized fuzzy controller has been designed to track the maximum power point at different temperatures and radiation conditions in the photovoltaic solar system. The fuzzy controller has been optimized with the invasive weed optimization algorithm. The electric motor has been controlled using a fuzzy proportional–integral–derivative algorithm. The super-twisting sliding mode control has been used for the reverse osmosis system. The simulation results show that the proposed algorithm for the combined reverse osmosis-photovoltaic system has a good performance in different operating conditions and can remove and eliminate disturbances on the system.
Keywords: Desalination, Reverse Osmosis, Super-Twisting Sliding Mode Control, Photovoltaic Solar System, Maximum Power Point Tracking, Fuzzy Control -
This numerical study presents a comparison between two different reverse osmosis channel configurations. The physical properties were considered in the computational model as a function of the solute mass fraction. A critical comparison was performed between double-sided membrane channel and single-sided one considering the concentration and flow distribution. Gravitational effect was implemented by introducing the inclination of double membrane geometry for the first time in the literature of reverse osmosis systems. FORTRAN in-house code was developed to resolve conservation equations (mass, momentum, and solute mass fraction) based on the finite volume method. The results of the simulation show that the water recovery factor of double-membrane arrangement is two times higher than the single membrane arrangement. Concentration polarization (CP) can be reduced by both increasing the feed Reynolds number (Re) and decreasing the Aspect Ratio (AR). Considering the cases of low flow rates (up to Re = 40) with the flow orientation in the direction of gravity inducing buoyancy effects. The influence of the inclination showed that the average permeate flux, and the water recovery are proportional to the inclination angle up to the maximum values at the right angle (vertical plane).
Keywords: Desalination, Reverse osmosis, Porous membrane, Inclination, CFD, SIMPLE algorithm -
در این تحقیق، تحلیل ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی سیستم ترکیبی مبدل حرارتی جذبی، چرخه رانکین آلی و آب شیرین کن اسمز معکوس با هدف تولید الکتریسیته و آب شیرین از منابع دما پایین انجام شده است. کلیه آنالیز ها براساس قوانین ترمودینامیک و ترمواکونومیک می باشد که توسط برنامه نویسی در نرم افزار EES انجام پذیرفته است. نتایج نشان می دهند که در سیستم مبدل حرارتی جذبی با دستیابی به ضریب عملکرد 4372/0 مقدار 7/494 کیلووات انرژی حرارتی در ابزوربر حاصل می شود که دمای آن تا 105 درجه سلسیوس افزایش می یابد. با انتقال این مقدار حرارت به سیستم رانکین آلی، مقدار 18/63 کیلووات الکتریسیته تولید می شود. با مصرف این مقدار الکتریسیته در سیستم اسمزمعکوس، 2/216 مترمکعب در روز آب شیرین تولید می گردد که هزینه این مقدار آب تولید شده 217/2 دلار به ازای هرمترمکعب به دست می آید. همچنین در تحلیل ترمواکونومیک مقدار هزینه برواحد اگزرژی تمام نقاط سیستم و هزینه الکتریسیته و آب تولید شده محاسبه شد. در ادامه مقدار هزینه تراز شده الکتریسیته در نرخ های حرارت اتلافی مختلف مورد بررسی قرار گرفته، براساس نتایج با افزایش مقدار نرخ حرارت، هزینه تراز شده الکتریسیته کاهش می یابد. همچنین تاثیر تغییرات هزینه سرمایه گذاری هر سیستم و نرخ بهره واقعی برروی هزینه آب شیرین تولید شده مورد مطالعه قرار گرفته است.
کلید واژگان: مبدل حرارتی جذبی, چرخه رانکین آلی, آب شیرین کن اسمز معکوسIn this study, the thermodynamic and thermoeconomic analysis of an Absorption Heat Transformer (AHT), Organic Rankine Cycle (ORC) and Reverse Osmosis (RO) desalination combined system was performed. The performance of the system was examined with the objective of generating electricity and fresh water from low temperature heat sources. All analyses are carried out based on the thermodynamic and thermoeconomic laws by programming in the EES software. The results have shown that the AHT with increase temperature to 105°C, is produced 494.7 kW thermal energy in absorber, having the Coefficient of Performance (COP) of 0.4372. By applying the AHT produced thermal energy; it is possible to produce 63.15 kW of electricity in the ORC. By using this amount of electricity in the reverse osmosis system, 216.2 m3/day of freshwater are produced where the cost of this amount of water produced achieved 2.374 $/m3. Also, in thermoeconomic analysis, the unit cost of the exergy for all points of the system and the unit cost of the electricity and fresh water were calculated. The levelized cost of electricity at different heat rates was determined, according to the results, the levelized cost of electricity is reduced when the heat rate increases. Also the effects of interest and inflation rate changes on the unit cost of the fresh water were studied.
Keywords: Absorption Heat Transformer, Organic Rankine Cycle, Reverse Osmosis -
جداکننده های کانال تغذیه باعث افزایش انتقال جرم و در نتیجه افزایش شار نفوذ حلال از دیواره غشا می گردند؛ اما از سوی مقابل باعث افزایش افت فشار در سیستم می شود. در این مطالعه هیدرودینامیک و انتقال جرم در یک کانال تغذیه پرشده با جداکننده در ماژول اسمزمعکوس با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی همراه شده با روش پاسخ سطحی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای ورودی شامل متوسط سرعت ورودی جریان، زاویه حمله و زاویه بین رشته ای (زاویه مش) و پارامترهای خروجی شامل افت فشار در طول کانال و شار نفوذ آب از دیواره غشا می باشد. از فرآیند طراحی آزمایش ها و روش طراحی مکعب چندبعدی لاتین برای نمونه برداری و از مدل کریگینگ برای فرآیند پاسخ سطحی استفاده گردید. همچنین از الگوریتم ژنتیک و روش غربالگری برای پیدا کردن نقاط بهینه استفاده شد. نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی بر روی عبارت افت فشار و شار نفوذ آب نشان می دهد که سرعت ورودی تاثیرگذارترین پارامتر و زاویه حمله کمترین میزان تاثیرگذاری را دارا می باشد. هندسه بهینه با در نظر گرفتن مقادیر هر دو پارامتر خروجی -ساختار هندسی که منتج به کمترین میزان افت فشار و بیشترین مقدار شار نفوذ می گردد- به صورت زاویه حمله 74/72 درجه، زاویه بین رشته ای 19/85 درجه و متوسط سرعت ورودی 13/0 می باشد.
کلید واژگان: اسمزمعکوس, جداکننده کانال تغذیه, بهینه سازی, هیدرودینامیک جریان, انتقال جرمThe feed channel spacers cause the membrane plates to be separated. These mesh spacers increase the pressure drop in the channel and, in contrast, improve the mass transfer process. In this study, investigate hydrodynamics and mass transfer in the spacer-filled channel in the Reverse osmosis module by using the simulation of computational fluid dynamics coupled with response surface method. Input parameters include the average inlet velocity, the attack angle, the mesh angle, and the output parameters include the pressure drop over the computational domain and the water flux across the membrane walls. The Latin Hypercube Sampling Design method was used to sample the input parameters and the Kriging model has been used for response surface model. Also, genetic algorithm and Screening was used to determine the optimal output parameters. The sensitivity analysis of the input parameters on the output parameters indicates that the average inlet velocity and the attack angle are the most and the least influential parameters respectively. The optimum configuration taking all the operational parameters into account was stood up at the attack angle of 72.74 degrees, the mesh angle of 85.19 degrees, and the inlet velocity of 0.13 m/s.
Keywords: Reverse Osmosis, Feed Spacers, Optimization, Hydrodynamics, Mass Transfer -
بررسی فنی و اقتصادی استفاده از سیستم هیبرید (تقطیر چندمرحله ای + اسمز معکوس) برای شیرین سازی آب دریادر این مقاله با توجه به کمبود آب در ایران و مصرف بالای برق در حاشیه ی خلیج فارس به بررسی سیستم تولید هم زمان برق و آب پرداخته شده است. در این مقاله تامین آب و برق شهرستان بشاگرد و بررسی قیمت تجهیزات و آب شیرین تولیدشده با استفاده از سیستم تقطیر چندمرحله ای+ اسمز معکوس بررسی شده است. با توجه به آب خلیج فارس با غلظتppm45000، تولید آب موردنیاز تقریباm3/day10000 طراحی شد.در این طراحی، ریکاوری سیستم اسمز معکوس و قیمت تمام شده برای کل مجموعه به ترتیب برابر 42% و 3/2 دلار بر مترمکعب محاسبه شد. استفاده از سیستم تقطیر چندمرحله ای با توجه به دبی بخار خروجی از بویلر بازیاب به تنهایی نمی توانست دبی آب شیرین موردنیاز را تامین نماید ولی با استفاده از سیستم هیبریدی توربین گاز+ تقطیر چندمرحله ای+ اسمز معکوس برق و آب شیرین موردنیاز این شهرستان، تامین گردید. استفاده از سیستم هیبریدی موجب افزایش هزینه ها نیز شد که با استفاده از توربین گاز با توان بیشتر می توان با استفاده از الکتریسیته بیشتر تولیدشده، برای پمپ سیستم اسمز معکوس استفاده نمود و هزینه ها را از 8/2 به 3/2 دلار به ازای هر مترمکعب کاهش داد.کلید واژگان: سیستم های هیبریدی, آب شیرین کن, تقطیر چندمرحله ای, اسمز معکوس, اقتصادیIn this study, to respect the shortage of water and consuming of the electrical power in the periphery of the Persian Gulf, generation of water and electricity is considered concurrently. In this paper, supplying the water, electricity as well as the cost of them in the city of Bashagard are investigated by using the system of MED+RO. Regarding to the ppm of the Persian Gulf’s water 45000, the amount of supply water 10000 m3/day are considered. In this design, the RO system and final price recovery for the entire system are calculated equal to 42% and 2.3 $/m3 consequently. Regarding the flow of outlet steam of HRSG, using the system of MED could not supply the required fresh water alone, but with the use of the GT+MED+RO hybrid system electricity and fresh water needed for this city are supplied. The utilizing of the hybrid system has also led to an increment in costs, which can be used with RO pumps using the more powerful gas turbine with the use of more electricity, and costs decreased from 2.8 to 2.3 $/m3 .Keywords: Hybrid systems, Desalination, Multi Effect Distillation, Reverse Osmosis, Economic
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.