Multi Criteria Design Optimization and Control of Community Scale Photovoltaic based Reverse Osmosis Water Desalination System
| dc.contributor.author | AHMAD NASEER | |
| dc.date | 2014 | |
| dc.date.accessioned | 2022-05-18T04:34:29Z | |
| dc.date.available | 2022-05-18T04:34:29Z | |
| dc.degree.department | College of Engineering Sciences and Applied Engineering | |
| dc.degree.grantor | King Fahad for Petrolem University | |
| dc.description.abstract | إن الحصول على مياه شرب مأمونة ونظيفة يمثل تحديا كبيرا لكثير من المجتمعات التي تتواجد بالقرب من مياه البحر أو موارد المالحة.إن تحلية المياه بالتناضح العكسي المدفوع بالكهروضوئية حل ناجع لهذا النقص الحاد في المياه النظيفة للمجتمعات المحرومة في البلدان النامية. عملية التصميم الأمثل لنظام التناضح العكسي المدفوع بالكهروضئية يشمل تخصصات مختلفة بدءا من جمع الطاقة من الألواح الكهروضوئية، و أمثل عملية تناضح عكسي بحسب الطاقة المتاحة، وخفض صيانة غشاء التناضح العكسي وكذلك قضايا معالجة المياه الصديقة للبيئة. ففي هذه الأطروحة، سيتم التناول بشكل شامل للجوانب التشغيلية المثلى لنظام التناضح العكسي المدفوع بالكهروضئية المصمم لإنتاج المياه المحلاة على نطاق مجتمعي.تم تطوير مجموعة مفصلة من النماذج القائمة على الفيزياء من نظام التناضح العكسي المدفوع بالكهروضئية بأكمله بدقة متناهية لإنجاز هذه المهمة.إن التقنية المطورة لنمذجة نظامي التناضح العكسي و الكهروضوئية (نظام الكهروضوئية المستقل و نظام التناضح العكسي المستقل ونظام التناضح العكسي المدفوع بالكهروضئية المتكامل) قد تم التحقق من صحتها بإستخدام المنشأة التجريبية للتناضح العكسي المدفوع بالكهروضئية في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن. الطاقة الكهربائية التي تحصد من الأشعة الشمسية باستخدام الألواح الكهروضوئية عرضة لتكون متغيره ومتقلبة بطبيعتها على مدار اليوم كاملا، بينما عملية التحلية تحتاج كمية محددة من الطاقة لإبقائها في وضع التشغيل لإنتاج التغلغل اللازم.المعايير المختلفة من النظام الكهروضوئي على سبيل المثال، الطاقة القصوى المتاحة ومدتها، واتجاهات زايادة الطاقة وخفضها والمدة الكلية لتوافر الطاقة، تمت دراستها للالألواح الكهروضوئية ذات محور التعقب الثابت و المفرد والمزدوج لمختلف الأيام من جميع الفصول الأربعة من السنة. بالنسبة لتهيئة نظام التناضح العكسي ذات التمريرة الواحدة والمرحلة الواحدة، فقد تم تحديد مجال التصميم التشغيلي لها من خلال النظر في بيانات غشاء التناضح العكسي المقدمة من قبل الشركة المصنعة لها عن القيود التشغيلية للغشاء.هذه القيود هي الحد الأقصى المسموح به لتدفق التخلل ، الحد الأقصى لمعدل تدفق التغذية، ونسبة الإسترداد القصوى وأدنى معدل لتدفق التركيز وذلك لكل تهيئة لمراحل التناضح العكسي.في إطار فضاء التصميم التشغيلي المطور للتناضح العكسي، فإنه يتم سحب خرج خطوط الطاقة للنظام الكهروضوئي التي تتراوح من الحد الأدنى إلى أقصى قدر متاح من الطاقة من مصدر نظام التناضح العكسي المدفوع بالكهروضوئية ليتم تحديد المنطقة التشغيلية المجدية .ضمن مساحة التصميم التشغيلي، فإنه تتم معالجة متغيرات التصميم (معدل تغذية التدفق وضغط النظام) بطريقة ما للحفاظ على التناضح العكسي في منهجية التشغيل الأمثل في حين أخذ مجموعة واسعة من استخدام طاقة النظام الكهروضوئي في الاعتبار.المنهجيات التشغيلية التي تم بحثها هي معدل ثابت لتدفق مياه التغذية، تغذية ثابتة للضغط ، معدل ثابت لتدفق المياه المالحة المتبقية من المياه المحلاة، نسبة ثابتة للشفاء وملوحة ثابتة للتخلل.لكل من هذه المنهجيات، فإنه تم إكتساب إستهلاك الطاقة المحدد (SEC) لوحدة التناضح العكسي على كامل مدى طاقة النظام الكهروضوئي المتاحة.كشف تحليل النتائج أن أقل قيمة لإستهلاك الطاقة المحدد SEC لنظام التناضح العكسي يتحقق من خلال منهجية التغذية بالضغط الثابت إذا كانت طاقة النظام الكهروضوئي المتاحة كافية لدفع مضخة نظام التناضح العكسي.إن منهجية نسبة الاسترداد الثابت مفضلة مع الإرتفاع الطفيف في معدل إستهلاك الطاقة المحدد SEC على منهجية ضغط التغذية الثابت عندما يتم إستخدام النطاق الواسع من طاقة النظام الكهروضوئي المتاحة. ومن بين خيارات تشغيل النظام إما في الضغط الثابت (CP)، أو نسبة الاسترداد الثابتة (CRR)، أو الوضع المدمج (CP + CRR)، فإنه يمكن اختيار أفضل منهجية و أمثل نقاط التهيئة لنظام التناضح العكسي أي (ضغط النظام ومعدل تدفق التغذية لنظام التناضح العكسي ) يتم إحتسابه وفقا للقوة المتاحة من النظام الكهروضوئي لكل من الألواح الكهروضوئية الثابتة والمتعقبة.يتم إرسال هذه القيم إلى عقد التحكم في تدفق التغذية المحلي و عقد التحكم في الضغط كإشارات مرجعية. وحدات التحكم المحلية تستخدم نظام التحكم بالردود لتتبع القيم المرجعية على نحو فعال. لتحقيق عملية تناضح عكسي مدفوع بالكهروضوئية مستدامة وصديقة للبيئة ، فإنه تم توخي التعقيم بالأشعة الشمسة الفوق البنفسجية عند مرحلة قبل المعالجة وكذلك بعد المعالجة أيضا.وسعيا لتحقيق ذلك، فقد تم تصميم وتصنيع مفاعلين فوتوغرافيين للتطهير الشمسي، الأول سلمي الشكل و الثاني مكثِف على شكل قطع مكافئ (PTC)، لإظهار القدرة على تعقيم بكتيريا إي.كولاي. أظهرت النتائج أن التطهير الملائم يتحقق باستخدام أشعة الشمس مع استخدام محفز مساند في كل مفاعل. أظهرت النتائج التجريبية أن 28٪ و 75٪ من تركيز البكتيريا الأولي تم تطهيره في حالة المفاعل السلمي الشكل و المفاعل المكثف على شكل القطع المكافئ PTC ، على التوالي خلال أول 20 دقيقة من التشغيل. ويعزى الاضمحلال السريع في نشاط التطهير الجرثومي في المفاعل المكثف على شكل القطع المكافئ PTC إلى الدفق ذي العزل العالي في الأنبوب ممايؤدي إلى المزيد من نشاط الحفازة الفوتوغرافية | |
| dc.identifier.other | 3517 | |
| dc.identifier.uri | https://drepo.sdl.edu.sa/handle/20.500.14154/1304 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Saudi Digital Library | |
| dc.thesis.level | Doctoral | |
| dc.thesis.source | King Fahad for Petrolem University | |
| dc.title | Multi Criteria Design Optimization and Control of Community Scale Photovoltaic based Reverse Osmosis Water Desalination System | |
| dc.type | Thesis |