أعضاء فريق العمل
1.
امانى سعد جبر حسن
2.
انتصار خليفه جاب الله
3.
إيمان إبراهيم عبد المنعم البدوى
4.
إيمان محمود محمد عيد
5.
دليا
طلعت طلبة محمود المنوفى
6.
دينا صبرى البسيونى
7.
رانيا نجييب حامد المحلاوى
8.
سامح محمدى محمد محمود عمران
9.
عبدالحميد حماده بهنسى
10.
علا عادل علوانى كريم
.11 علا عبد الجواد القفاص
.12
علاء
الدين محمود محمد علام
.13
محمد احمد فتحى احمد جبل
.14 مصباح مرجان عبد العال
.15 هبه مكرم محمد عسل
يعد الماء ذلك السائل العجيب القاعدة الأساسية التي تقوم عليها
الحياة فوق الأرض فعلي المياه قامت أولي الحضارات البشرية وحيثما وجد الماء وجدت
الحضارات ونظراً للتزايد الهائل في عدد السكان وارتفاع المستوي المعيشي والتطور
الصناعي والزراعي مما أدي إلي تلوث المياه ومصادره المحدودة ، ونتيجة لقلة مصادر
المياه العذبة في كوكب الأرض برزت مشكلة النقص الحاد للمياه العذبة ولقد أجريت
العديد من الدراسات والبحوث حول مستقبل الوضع المائي والبحث عن مصادر مائية جديدة
غير المصادر التقليدية .
والسبيل الامثل للحصول على المياه العذبه يكمن في تحلية المياه
المالحه والتى تعتبر من انسب الوسائل لتحقيق المتطلبات المتزايده نظرا للازدياد
المستمر للسكان وارتفاع متطلباتهم اليوميه من المياه ويرجع الفضل للعرب فى التحليه
اذ يعتبر الكيميائيون العرب هم اول من بداوا بفكرة تحليه مياه البحر باستخدام اشعة
الشمس فى القرن السابع الميلاد.
فالتحلية هي تحويل المياه المالحة إلى مياه نقية من الأملاح صالحة
للاستخدام .ويتم ذلك عبر طرق عديدة منها التحلية بالتقطير.
الفكرة الأساسية لعمليات التقطير تكمن في
رفع درجة حرارة المياه المالحة الى درجة الغليان وتكوين بخار الماء الذي يتم
تكثيفه بعد ذلك الى ماء ومن ثم معالجته ليكون ماء صالحا للشرب أو الري.
التقطير بالاشعاع الشمسي المباشر . تعتمد
هذه العملية على تسخين المياه باستخدام الطاقة الشمسية وتحويلها إلى بخار ونتيجة
لذلك يرتفع البخار النقي ويتجمع على سطح ذو درجة حرارة باردة فتحدث عملية التكثيف
ثم يتم تجميعه قينتج عن هذه العملية إزالة الأشياء الغير مرغوب فيها مثل الأملاح
والمعادن الثقيلة بالإضافة إلى الميكروبات وفي النهاية يتم الحصول على ماء يتم معالجته ليكون ماء صالحا للشرب أو الري.
أهداف الدراسة :
تهدف هذه الدراسة إلى تحسين أداء المقطر
الشمسي ورفع كفاءتة وبالتالي زيادة كمية الماء المقطر بالنسبة لوحدة المساحة ويتم
ذلك من خلال الآتي:
1-
تصميم وتصنيع مقطرات شمسية حوضية من النوع
L ذات الميل في اتجاة واحد.
2-
تعديل وتطوير المقطر الحوضي وذلك بتوصيلة
بمجمع شمسي مسطح بهدف التسخين الاضافي للماء المالح المراد تنقيتة. يتم تشغيل
النظام المطور تحت نظام الدفع الجبري باستخدام مضخة أو طلمبة مياه.
3-
توصيل المقطر الشمسي من الجانب الخلفي
بوحدة سحب وتكثيف لبخار الماء تتمثل في مروحة سحب ومكثف.
4-
تزويد المقطر المطور بوحدة لترذيذ الماء
(دش) المراد تحليتة بهدف زيادة معدل البخر.
5-
تزويد المقطر المطور بأنابيب مثقبة عند
القاع بهدف دفع الماء المالح في صورة نافورة من أسفل إلى أعلى، بالاضافة إلى دفع
هواء جاف وساخن من أسفل إلى أعلى عبر تلك الانابيب المثقبة وذلك لتكوين فقاعات
هواء تنفجر عند سطح الماء مما يؤدي لكسر التوتر السطحي وزيادة معدل البخر.
6-
تشغيل منظومة التقطير المطورة باستخدام
الخلايا الكهروضوئية.
7-
مقارنة منظومة التقطير المطورة بمقطر من النوع
التقليدي ويتم تقييم المنظومة تحت معاملات تجريبية وظروف جوية محيطة مختلفة.
الموقع التجريبي
تم اجراء التجارب على سطح مبنى مجمع
المعامل الدور السادس بكلية الزراعة جامعة كفرالشيخ والتي تقع على خط عرض 31.07 ° وخط طول
30.57° شرقا خلال الفترة من ابريل حتى يونيو 2011.
مكونات وحدة التحلية
تم تصنيع عدد 2 مقطر شمسي حوضي من الصاج
المجلفن (العرض 50 سم – الطول 100 سم، ارتفاعه من الخلف 47 سم بينما ارتفاعه من
الأمام 17 سم. وتم عزل المقطرين من الخارج باستخدام الألياف الزجاجية . كما تم عزل
جميع الأنابيب الموجودة بين الخزان والمقطر لتقليل الفقد الحراري. تم طلاء
المقطرين من الداخل باللون الأسود لزيادة معدل الامتصاص الحراري للأشعة الشمسية
الساقطة.
تم تغطية كل مقطر بلوح زجاجي شفاف ، كما
تم تزويد كل مقطر بفتحة لدخول الماء المالح وفتحة لخروج الرواسب (الماء المالح
المتبقي)، وفتحة أخرى لخروج الماء المقطر والذي يتم تكثيفه على الزجاج .
تم تزويد أحد المقطرين بمجمع شمسي من
النوع المسطح أبعاده الداخلية 100
سم x 100 سم وسمكه 20 سم .
تم تزويد المقطر المطور بوحدة ترذيذ ،
ووحدة سحب وتكثيف وكذلك وحدة للتقليب (دفع ماء أو هواء عند قاع المقطر). تم توصيل
مضخة مياه بين المقطر الحوضي والمجمع
الشمسي بهدف جعل السريان من النوع الجبري من المقطر عبر المجمع ثم المقطر مرة
أخرى.
تم تصنيع صوبة بلاستيكية شفافة بهدف رفع
درجة حرارة الهواء المراد دفعة عند قاع المقطر. تم تثبيت خزان من البلاستيك إسطواني الشكل سعته
100 لتر وعلي ارتفاع 150 سم من الارضية ومزود بصمام للتحكم في معدل سريان الماء
إلى المقطر.
تم استخدام منظومة الخلايا كهروضوئية
(خلايا كهروضوئية، منظم شحن، بطارية، عاكس تيار)
لتشغبل وحدة التحلية المطورة.
أهم النتائج ومخرجات المشروع
و قد أوضحت النتائج أن الإشعاع الشمسي فى
الموقع التجريبى (جامعة كفر الشيخ) كان كافيا لتشغيل واستثمار نظام تحلية الماء
بالتقطير والذى يعمل بالخلايا الكهروضوئية.
زيادة درجة حرارة الوسط المحيط أحدثت
زيادة في انتاجية المقطر وبخاصة في فترة بعد الظهيرة حيث ترتفع كمية الطاقة
الحرارية المخزنة في المقطر مما يؤدي إلى رفع درجة حرارة الماء فيسهل البخر.
كان
المتوسط اليومي لكفاءة الخلايا الكهروضوئية هو
8.9 ? وذلك عند متوسط درجة حرارة للخلايا مقدارة 46 ?م.
وجد
أن التعديلات المدخلة على المقطر (المقطر المطور) قد احدثت زيادة ملحوظة في
انتاجية المقطر مقارنة بالمقطر التقليدي، وقد تباينت تلك الانتاجية تبعا لنوع
التعديل المقترح (المعاملة التجريبية).
وجد أن انتاجية المقطر التقليدي تتراوح بين
3-6 لتر/م 2 من المساحة المعرضة للشمس. ووجد أن
انتاجية المقطر المطور كانت أكبر من المقطر التقليدي بحوالي 26-40% تبعا لنوع
التعديل. أعلى انتاجية (40% اكبر من التقليدي) تحققت عند التدوير الجبري للماء بين
المقطر الحوضي (Active
solar still)
مرورا بالمجمع الشمسي ثم المقطر الحوضي مع دخول الماء في صورة رذاذ، بالاضافة إلى
السحب والتكثيف خلال المكثف.
استخدام النظام الطبيعي (Passive solar still) وذلك بتدوير الماء بالحمل الطبيعي بين
المقطر الحوضي مرورا بالمجمع الشمسي ثم المقطر الحوضي مع دخول الماء إلى المقطر من
القاع أدى إلى زيادة الانتاجية للمقطر المطور عن التقليدي بحوالي 26%. في حين أن
دفع الهواء الجاف من أرضية المقطر أدى الى زيادة مقدارها 29% مقارنة بالتقليدي. وجد أن المتوسط ??اليومي
لكفاءة المقطر المطور تراوحت بين 54-66% في حين كان متوسط كفاءة المقطر التقليدي حوالي
56-69%.
وجد أن تكلفة المياه المنتجة حوالي 0.56 جنية / لتر كما أن الماء المقطر ذو جودة
عالية وخالي من الأملاح.
وعلى
ذلك فإن التقطير الشمسي يكون مصدر جيد وبديل للماء النظيف حيث أنه يتلائم مع
الاحتياجات وبخاصة في المناطق النائية و البعيدة عن شبكة الماء والكهرباء.