نمذجة أداء المقطر الشمسي بمدينة طرابلس

الملخص

 محور هذه الدراسة يتمركز على إمكانية محاكاة وعمل مقطر شمسي في ظل  ظروف مناخية مختلفة لمدينة طرابلس, ليبيا و التي تمثل الفصول الأربعة من السنة , للحصول على إنتاجية عالية من الماء المقطر وفقا  للظروف المناخية و القيم التصميمية. يلعب الموقع الجغرافي والظروف المناخية دورًا رئيسيًا في تحسين أداء جهاز التقطير الشمسي, الكفاءة الحرارية, السعة الإنتاجية. بالإضافة إلى التصميم الهندسي, البنية الداخلية للمادة والتي تدخل تحت دراسة علم المواد. في هذه الورقة تم تقديم دراسة تحليلية على مدى تأثير ظروف الإشعاع و درجة حرارة الجو المحيطة وسرعة الرياح على أداء المقطر الشمسي. الدراسة تتضمن نموذجا لحل ثلاثة معادلات تفاضلية للغطاء الزجاجي, وماء الحوض و بطانة الحوض بالنسبة للمقطر شمسي التقليدي مؤسسة على توازن الطاقة (Energy Balances)  وذلك باستخدام رانج كوتا أربعة, باعتبار تأثير درجة حرارة الجو المحيطة و الإشعاع الشمسي المؤسس على نموذج آشري (ASHRAE Mode) .حيث تم الحصول على نتائج باستخدام نموذج رياضي طُور باستعمال برمجة لغة فورتران95 للمحاكاة الرئيسية، لانتقال الحرارة والكتلة في المقطر الشمسي على أساس عرض مقدم في صورة أنماط و مخططات وجداول, توضح تغير مؤثرات الأداء مثل درجة حرارة الغطاء الزجاجي , ماء الحوض, بطانة الحوض, الكفاءة الحرارية, والإنتاجية الساعية واليومية تحت ظروف محيطة مختلفة  درجة الحرارة المحيطة و الإشعاع الشمسي. أظهرت النتائج تحقيق أعلى كفاءات حرارية ساعية للأشهر الأربعة يناير، أبريل، يوليو، وأكتوبر:44 %، 49.7% ،69.5 %، و47.6 % على التوالي., وبالمثل، بلغت إنتاجية جهاز التقطير التقليدي 0.537 لتر/م²ساعة، 1.292 لتر/م²ساعة، 1.303 لتر/م²ساعة، و0.935 لتر/م²ساعة, كقيمة قصوى خلال منتصف النهار لشهر يناير، وأبريل، ويوليو، وأكتوبر من العام على التوالي. ومع ذلك، بلغ إجمالي الإنتاجية من الساعة 08:00 صباحًا حتى الساعة 20:00 مساءً لأشهر يناير وأبريل ويوليو وأكتوبر 3.042 لتر/م²/يوم، و8.621 لتر/م²/يوم، و8.945 لتر/م²/يوم، و5.664 لتر/م²/يوم على التوالي. و كما يلاحظ أيضا من النتائج أن درجات الحرارة الأعلى لماء الحوض  48.23 م^o,  67.776 م^o, 71.032 م^o, 60.509 م^o لشهر  يناير، وأبريل، ويوليو، وأكتوبر على التوالي, هذا وبشكل ملحوظ ذو أهمية كبيرة من حيث الطاقة الشمسية وما مدى الاستفادة من درجة حرارة تبخر الماء.