نمذجة أداء بركة شمسية تحت ظروف طرابلس المناخية مع تصور فيزيائي مطوِر
DOI:
https://doi.org/10.66660/ghyn.v1i12.123الكلمات المفتاحية:
البركة الشمسية، الإشعاع الشمسي، منطقة الحمل السفلي، المحلول الملحي، النموذج الفيزيائيالملخص
تُوفر البرك الشمسية حلاً فعالاً لجمع الطاقة الشمسية وتخزينها الحراري على المدى الطويل، لا سيما في المناطق القاحلة وشبه القاحلة. تُقدم هذه الورقة البحثية إطار محاكاة عددية لبركة شمسية ذي تدرج ملوحة، تخضع لمعدلات انتزاع طاقة حرارية مُتحكم بها تبلغ 10 و20 و30 واط/م² من منطقة الحمل الحراري السفلية. تهدف الدراسة إلى تقييم الجدوى التشغيلية لإزالة الحرارة بشكل مستدام مع الحفاظ على التدرج الحراري، واستقرار الملوحة، والسلامة الهيدروديناميكية العامة للبركة.
إضافةً إلى هذا الانتزاع الحراري التقليدي، تم تقديم نموذج بوصفه تصورا فيزيائيًا متقدمًا, دون إدخاله في عملية المحاكاة العددية الحالية في هذه الدراسة ويهدف هذا النموذج إلى أن يكون أساسًا للدراسات المستقبلية., يدمج البركة الشمسية مع غرفة تبخير وميضي مُخصصة لتوليد بخار منخفض الضغط. تُنقل الطاقة الحرارية المُستخلصة من منطقة الحمل الحراري السفلية إلى غرفة التبخير، حيث تخضع المياه المالحة أو قليلة الملوحة لعملية تبخر ووميض مُتحكم بها لإنتاج بخار مناسب للتطبيقات الحرارية أو لتوليد الطاقة الكهربائية ومياه محلاة في درجات حرارة منخفضة. يُدار المحلول الملحي المركز الناتج من عملية التبخير لضمان الحد الأدنى من فقدان المياه العذبة والتحكم في تدرجات تركيز الملح.
يُعدّ أحد الابتكارات الرئيسية للنظام المقترح دورة إدارة ملح شبه مغلقة، حيث يُعاد تعويض الملح المستنفد من المنطقة غير الحرارية (NCZ) نتيجة الانتشار والاضطرابات التشغيلية باستمرار من خلال استعادة الملح وإعادة تدويره من وحدة التبخير. يقلل هذا النهج بشكل كبير من الطلب الخارجي على الملح مع الحفاظ على تدرج الملوحة الحرج اللازم لاستقرار البركة على المدى الطويل. يتضمن النموذج العددي قيودًا مترابطة لانتقال الحرارة وانتشار الكتلة وتدفق مدفوع بقوة الطفو، مما يوفر منصة قابلة للتطوير لإجراء حسابات تفصيلية ودراسات تحسين مستقبلية.
تُظهر نتائج المحاكاة إمكانية الحفاظ على استخلاص حرارة يصل إلى 30 واط/م² دون زعزعة استقرار المنطقة غير الحرارية، شريطة تطبيق استراتيجيات إعادة تدوير الملح التكيفية وسحب الملح المُتحكم به. يُعطي التكوين المقترح أساسًا فيزيائيًا متسقًا وقابلًا للتوسيع لنمذجة دمج البرك الشمسية مع إنتاج البخار القائم على التبخر، مما يوفر مسارًا واعدًا نحو أنظمة الطاقة الحرارية المستدامة منخفضة التكلفة مع كفاءة محسنة في استخدام الموارد.
المراجع
Celestino Angeli, Erminia Leonardi (2003),” A one-dimensional numeric -al study of the salt diffusion in a salinity-gradient solar pond.
H.Tabor 1981,” Review article solar ponds “, Solar Energy,Vo.27,No. 3,pp.181-194.
Huanmin Lu, John C. Walton, Andrew H.P. Swift (2001) “Desalination coupled with salinity-gradient solar ponds “Desalination, pp 13-23.
Abdul-Ghani Mohammed Ramadan, “Design Methodology and Maintenance strategy for a salt gradient solar pond coupled with an evaporation pond”, M.sc Thesis, Alfateh University, Tripoli-Libya, 1999.
Safi.M.J (1998) “ performance of a flash Desalination unit intended to be coupled to a solar pond “Retable Energy, Vol. 14, Nos. 1-4, pp. 339-343.
M.Posnansky(1987)“Technical and Economical Aspects of Solar Desalination with Particular Emphasis on Solar Pond Powered Distillation Plants”, Desalination Vol. 67 pp 81-95.
W. Rivera, R.J. Romero (2000) “Evaluation of a heat transformer powered by a solar pond “ Solar Energy Materials & Solar Cells Vol. 63 413-422.
Khaled and Greshon (1988) “ presses steam generation by temperature boosting of heat from solar ponds “Solar Energy Vol.41 No.1.pp 81-89.
H.Tabor and B.Done, The Beit Ha’Arava 5 MW (e) solar pond power plant- progress report. Proceedings of conference on international progress in solar ponds Cuernavaca , Mexico, March 1987.
Adel O. Sharif, Hazim Al-Hussaini, Ibrahim A. Alenezi, New Method for Predicting the Performance of Solar Pond in any Sunny Part of the World, World Renewable Energy Congress 2011-Sweden 8-13 may 2011.
Assad H. Sayer and Hazim Al-Hussaini1, New Theoretical Modelling of Heat Transfer in Solar Ponds, Publication Year: 2016,Volume and Pages: Volume 125, Pages 207–218.
Safwan Mohammed Jameel Ahmed Kanan ,Modelling Of A Solar Pond As A Combined Heat Source And Store To Drive An Absorption Cooling System For A Building In Iraq, A thesis submitted to The University of Manchester for the degree of Doctor of Philosophy in the Faculty of Science and Engineering, University of Manchester 2017.
OAH Al-Musawi, AA Khadom, FRB Ahmadun, DR Biak, water distillation in a combined solar still and solar pond system: Iraq as a case study, Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration, 2018.
Osamah A.H.AL-Musawi,Aness A. Khadom,Haammed B.Manhood, Mustafa S. Mahdi ,Solar Pond as a low grade energy source for water desalination and power generation Renew. Energy Environ. Sustain. 5, 4 (2020).
Abdessamad Nait Brahim1, Yassmine Rghif1 and Fatima Bahraoui1, Numerical investigation of solar energy storage by a salt gradient solar pond in several Moroccan cities, E3S Web of Conferences 336, 00020 (2022) ,ICEGC'2021, Corresponding author : rghifyassmine@gmail.com.
Basim Sachit Atiyah , Investigation the performance of thermoelectric generator coupled with solar pond. A Thesis ,Submitted to the College of Engineering / University of Kerbala in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Mechanical Engineering, Thermo-fluid Mechanics 2023.
Machler, M.A.; Iqbal, M.’’ A modification of the ASHRAE clear sky irradiation model’’. Ashrae Trans. 1967, 91, 106–115.
Lunde,P.J.,’’ Solar Thermal Engineering-Space Heating And Hot Water System ’’,John Wiley and Sons, new York,(1980).
Jaefarzadeh, M. R. (2004) Thermal behavior of a small salinity-gradient solar pond with wall shading effect. Solar Energy, 77(3), 281-290.
Bansal, P. K., Kaushik, N.D., 1981. Salt gradient stabilized solar pond collector Energy Convers. & Mgmt. 21, 81-95.
McAdams, W.H., 1954. Heat transmission. 3rd edition, McGraw-Hill Kogakusha, Tokyo, 565 Japan.
Kishore, V.V.N., Veena, J., 1984. A practical collector efficiency equation for non-convecting solar ponds. Solar Energy 33 (5), 391-395.
Safwan Kanan, Jonathan Dewsbury, and Gregory F. Lane-Serff, “Simulation of Solar Air-Conditioning System with Salinity Gradient Solar Pond,” Energy Procedia, vol. 79, pp. 746–751, 2015.
Khaled Gommed and Gershon Grossman (1988),” Process steam generation by temperature boosting of heat from solar ponds”, solar Energy,Vo.41,No.1,pp.81-89.
A.Rab1 and Nielsen(1975)“solar ponds for space Heating “solar Energy,17,pp1-12.
التنزيلات
منشور
كيفية الاقتباس
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2026 Nooreddin Kreer

هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
هذا المقال منشور بموجب رخصة المشاع الإبداعي نَسب المُصنَّف 4.0 الدولية (CC BY 4.0)،
والتي تتيح الاستخدام وإعادة التوزيع والنشر بشرط الإشارة إلى المصدر.





