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$ 1.5 कॉम्पैक्ट एयरगेल, एल्यूमीनियम और कागज तौलिया डिस्टिलर



हमारा ग्रह कई मायनों में अद्वितीय है, खासकर जब सौर मंडल में अपने पड़ोसियों के साथ तुलना की जाती है। लगभग 70% पृथ्वी की सतह पर महासागरों, समुद्रों, नदियों और झीलों का कब्जा है। हालांकि, इन जल भंडारों का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही ताजा है। शेर का हिस्सा समुद्र और समुद्र का पानी है, जिसे केवल तभी पिया जा सकता है जब आप निर्जलित होना चाहते हैं, आपके गुर्दे में समस्या है और वास्तव में "विचारों के कमरे" में एक एयर फ्रेशनर के निर्देशों को फिर से पढ़ना पसंद करते हैं। दूसरे शब्दों में, इसके प्रत्यक्ष उपयोग से खारे पानी को अच्छे से अधिक नुकसान होगा।

आज हम आपके साथ एक अध्ययन में मिलेंगे जिसमें मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (यूएसए) के वैज्ञानिकों के एक समूह ने एक ऐसा उपकरण विकसित किया है जो बिना किसी मानवीय भागीदारी के सौर ऊर्जा का उपयोग करके पानी के विलवणीकरण की अनुमति देता है। आविष्कार की विशेषताएं क्या हैं, इसके संचालन का सिद्धांत क्या है और यह कितना प्रभावी है? हम इस बारे में अनुसंधान समूह की रिपोर्ट से सीखते हैं। जाओ।

अध्ययन का आधार


ग्रह के विशाल जल भंडार के बावजूद, यह देखते हुए कि उनमें से केवल एक अंश उपभोग के लिए उपयुक्त है, दुनिया की आबादी का लगभग एक तिहाई पीने के पानी की कमी से ग्रस्त है। ताजे पानी के स्रोत के रूप में समुद्री जल का उपयोग करना इस वैश्विक समस्या को हल करने के तरीके को लागू करने के लिए सबसे तर्कसंगत और अपेक्षाकृत आसान है।

जैसा कि वैज्ञानिक खुद कहते हैं, आधुनिक अलवणीकरण संयंत्र काफी कुशलता से काम करते हैं, लेकिन उनके पास बहुत अधिक संख्या में कमियां हैं। जिनमें से एक उनकी उच्च लागत और एक विकसित बुनियादी ढांचे की आवश्यकता है जो इस तरह के एक जटिल तंत्र के काम का समर्थन कर सकते हैं।

निष्क्रिय डिसेलिनेशन सिस्टम जो सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं, वे भी काफी प्रभावी हैं। लेकिन उनके द्वारा उत्पादित ताजे पानी की लागत काफी अधिक है, ताजे पानी में सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने की कम दक्षता का उल्लेख नहीं है।

हाल ही में, विकास का जोर अधिक कुशल निष्क्रिय प्रणालियों के निर्माण पर रखा गया है। इस तरह के अध्ययनों के ढांचे में, सौर ताप के स्थानीयकरण के आधार पर सिस्टम बनाना संभव था। हालांकि, वाष्पीकरण की तापीय धारिता पर्यावरण में खो जाने पर भाप के लिए सौर विकिरण की रूपांतरण दक्षता 100% से नीचे है।
बाष्पीकरणीय थैलीपी * - एक तरल पदार्थ को गैसीय में बदलने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा।
वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि अलवणीकरण प्रणालियों की दक्षता बढ़ाने की कुंजी वाष्पीकरण की थैली का संग्रह और पुन: उपयोग हो सकता है। यह विचार पहले ही बड़े आसवन संयंत्रों में लागू हो चुका है। हालांकि, छोटे आकार के आसवन पौधों के साथ, कुछ तकनीकी कठिनाइयां पैदा होती हैं।

पिछले अध्ययनों ने पहले से ही कॉम्पैक्ट सौर गर्मी स्थानीयकरण प्रणालियों का प्रदर्शन किया है जो बिजली उत्पन्न करने के लिए वाष्पीकरण की थैली को पुन: उपयोग करते हैं, समुद्र के पानी को भाप में परिवर्तित करते हैं, या दोनों। हालांकि, एक सिद्धांत है कि इस तरह के तंत्र की प्रभावशीलता अब की तुलना में बहुत अधिक हो सकती है।

आज हम जिस काम पर विचार कर रहे हैं उसके लेखक बताते हैं कि समग्र उत्पादकता की मूल सीमाएं और अलवणीकरण संयंत्रों के लिए संबंधित डिजाइन रणनीतियों का अच्छी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है। इस कारण से, हमें पता नहीं है कि उत्पादन में सटीक रूप से कॉम्पैक्ट और सस्ती अलवणीकरण प्रणाली को बनाना और सुधारना कितना सही है।

इस पहेली को हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने डिवाइस के अंदर गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण का एक मौलिक विचार प्राप्त करने के लिए विश्लेषण की एक श्रृंखला आयोजित की। यह ज्ञान बनाया जा रहा अलवणीकरण डिवाइस के अनुकूलन में बहुत योगदान दे सकता है, जो अधिक कुशलता से काम करेगा।

वैज्ञानिकों ने एक दस- चरण टीएमएसएस (थर्मली -स्थानीयकृत मल्टीस्टेज सौर अभी भी का एक प्रोटोटाइप बनाया) नमक के संचय के बिना, सस्ती सामग्री का उपयोग करना, और प्रति घंटे 5.78 एल / एम 2 की उत्पादकता के साथ भाप (385%) में सौर विकिरण के रूपांतरण की रिकॉर्ड उच्च दक्षता दिखाई ।

शोध का परिणाम



छवि 1: टीएमएसएस प्रोटोटाइप डिजाइन आरेख।

प्रोटोटाइप का पहला चरण, जिस पर सूरज की रोशनी गिरती है, इसमें वैकल्पिक रूप से पारदर्शी सिलिका (SiO 2 , सिलिकॉन डाइऑक्साइड) एयरगेल थर्मल इन्सुलेशन, एक सौर कलेक्टर, एक केशिका बाती * और एक संधारित्र की एक परत होती है । ये सभी परतें सौर विकिरण ( 1 ए ) की दिशा में स्थित हैं ।
कैपिलारिटी * - संकीर्ण ट्यूब, चैनल या झरझरा निकायों (केशिका बाती - एक मिट्टी के दीपक में बाती से) के माध्यम से तरल को ऊपर उठाने या कम करने का प्रभाव।
बाद के प्रत्येक चरण में एक केशिका बाती और एक कंडेनसर हवा ( 1 बी ) द्वारा अलग होता है । अंतिम चरण का संघनित्र अपने तापमान को पर्यावरण के करीब बनाए रखने के लिए ब्राइन (अत्यधिक केंद्रित नमकीन) में स्थित है, जो प्रत्येक चरण में एक बड़े वाष्प दबाव ढाल प्रदान करता है।

सौर कलेक्टर, सिलिका परत और पहली केशिका बाती के बीच स्थित है, सौर ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित करता है। सिलिका की एअरजेल परत सौर कलेक्टर से ऊष्मा की हानि को दबाती है, क्योंकि यह अल्ट्रा-लो थर्मल चालकता और अवरक्त रेंज में उच्च अपारदर्शिता के कारण चालकता, संवहन और विकिरण के कारण होती है।

थर्मल ऊर्जा को कलेक्टर से पीछे की तरफ से जुड़ी एक केशिका बाती में स्थानांतरित किया जाता है, जहां नमकीन केशिका उगता है और ऊंचा तापमान के कारण वाष्पित हो जाता है। वाष्पीकरण और संघनित्र के बीच हवा के अंतराल से भाप गुजरती है, संक्षेपण के माध्यम से तापीय ऊर्जा जारी करती है। प्रत्येक चरण में गाढ़ा शुद्ध पानी एकत्र किया जाता है, जबकि जारी की गई तापीय ऊर्जा को अगले चरण में वाष्पीकरण शुरू करने के लिए स्थानांतरित किया जाता है, जो कि थैलेपी के पुनरुत्थान को महसूस करता है।

टीएमएसएस वास्तुकला तीन प्रमुख विशेषताओं के लिए उच्च-प्रदर्शन अलवणीकरण प्रदान करता है जो गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण का अनुकूलन करते हैं।

सबसे पहले, वाष्पीकरण के थैलेपी को एक मल्टी-स्टेज कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से पुन: प्रसारित किया जाता है जिसमें पिछले चरण में उत्पन्न अव्यक्त गर्मी का उपयोग वाष्पीकरण को सक्रिय करने के लिए अगले चरण में किया जाता है।

दूसरे, सौर ताप के स्थानीयकरण के पारंपरिक दृष्टिकोणों के विपरीत, जिनमें से प्रदर्शन गर्मी-इन्सुलेट शोषक सामग्री पर निर्भर करता है जो एक इंटरफ़ेस पर सौर ऊर्जा और पानी के वाष्पीकरण का अवशोषण प्रदान करता है, टीएमएसएस वास्तुकला इन कार्यों को साझा करता है: सौर ऊर्जा का अवशोषण सामने की तरफ होता है, जबकि जबकि इंटरएक्टिव हीटिंग और परिणामस्वरूप धुएं मंच के दूसरी तरफ हैं।

यह डिजाइन विकास में सस्ती सामग्री के उपयोग की अनुमति देता है, क्योंकि नमी को अवशोषित करने वाले गुणों के साथ या विशेष अवशोषण के साथ विशेष केशिका विक्स में सौर कलेक्टर की कोई आवश्यकता नहीं होती है।

तीसरा, समायोज्य झुकाव कोणों के साथ लंबवत स्थित अधिष्ठापन कदम, पतली-फिल्म बाष्पीकरणकर्ता और बल्क ब्राइन ( 1 ए ) के बीच छोटे संपर्क क्षेत्र के कारण काफी गर्मी के नुकसान को कम कर सकते हैं । इसके अलावा, यह वास्तुकला भूगोल या मौसमी परिवर्तनों के कारण सूर्य के विभिन्न पदों पर काम करने की अनुमति देता है।

शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि सर्वोत्तम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, डिवाइस की चौड़ाई ( ए) सहित कई डिज़ाइन मापदंडों को अनुकूलित किया जाना चाहिए), डिवाइस के प्रत्येक चरण और चरणों की कुल संख्या ( एन ) के बीच वायु अंतर ( बी ) की मोटाई । इस प्रोटोटाइप के लिए, 10 सेमी की एक ऊंचाई को चुना गया था, क्योंकि यह केशिका बाती की लंबाई के बराबर है। बी और एन की पसंद को प्रत्येक चरण में गर्मी और बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को ध्यान में रखते हुए निर्धारित किया गया था। उदाहरण के लिए, घटती बी वाष्प अंतरण प्रतिरोध को कम कर सकती है, लेकिन अंतराल के माध्यम से चालकता के नुकसान को बढ़ा सकती है। इस स्तर पर चालकता के नुकसान को वाष्पीकरण में तेजी लाने के लिए अगले चरण द्वारा पुन: उपयोग किया जा सकता है, हालांकि, यह पिछले उच्च तापमान वाले चरण में भाप के गठन को कम करता है, जो सौर विकिरण को भाप में परिवर्तित करने की समग्र दक्षता को कम करता है। यदि आप चरणों की संख्या बढ़ाते हैं (



n ), सिद्धांत रूप में, दक्षता में वृद्धि होगी, लेकिन यह "बोनस" कम हो जाएगा जब चरणों की संख्या महत्वपूर्ण होती है और चरणों की दीवारों की ओर से अपरिहार्य गर्मी के नुकसान के कारण दक्षता गिरना शुरू हो जाती है।

यह निर्धारित करने के लिए कि a , b और n का मान क्या होना चाहिए , वैज्ञानिकों ने एक सैद्धांतिक मॉडल बनाया।

मॉडल ने दिखाया कि इस तरह के उपकरण (10 सेमी ऊंचे) के लिए, हवा का अंतर ( बी ) 2.5 मिमी होना चाहिए, जो भाप में सौर विकिरण के रूपांतरण की चरम दक्षता (650%) से मेल खाती है।

यह जानते हुए कि ए = 10 सेमी और बी= 2.5 मिमी, आप चरणों की संख्या के लिए इष्टतम मान सेट कर सकते हैं। यह पाया गया कि चरणों की संख्या ( n ) 20 टुकड़े (लगभग 600% की दक्षता) से अधिक होने पर स्थापना की दक्षता बहुत कम बढ़ जाएगी ।

वैज्ञानिकों ने 2.5 नहीं, बल्कि 5 मिमी के एक हवाई अंतराल का उपयोग करने का निर्णय लिया। इस प्रकार, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि अंतर कंडेनसर पर विशिष्ट छोटी बूंद के आकार से बड़ा है, फिर कंडेनसेट बाष्पीकरणकर्ता को स्पर्श नहीं करेगा और एकत्र किया जा सकता है।

चरणों की संख्या यह प्रदर्शित करने के लिए 10 थी कि इतने छोटे उपकरण भी कुशलता से काम कर सकते हैं।

चयनित मापदंडों ( एक = 10 सेमी, बी = 5 मिमी और एन = 10) को देखते हुए , वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया कि दक्षता लगभग 417% होगी।

चरणों की साइड की दीवारों के बारे में मत भूलना, चूंकि उनकी संख्या में वृद्धि के कारण गर्मी का नुकसान डिवाइस की दक्षता को कम कर सकता है। इसलिए, इन्सुलेटर परतें 1.27 सेमी मोटी पक्षों में जोड़ दी गईं।

इसके अलावा, सैद्धांतिक मॉडल दक्षता में कमी दिखाता है जब हवा की खाई 100 मिमी (417% से 300%) और 1.5 सेमी (417% से 250% से कम) तक बढ़ जाती है।


चित्र संख्या 2

अनुकार परिणाम TMSS प्रोटोटाइप था, चित्र 2a में दिखाया गया है। इस दस-चरण डिवाइस में ग्यारह नायलॉन फ्रेम (नायलॉन PA12) शामिल हैं, जो 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करके बनाए गए थे। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध 10x10 सेमी सौर कलेक्टर (बी-एसएक्स / टीएल / जेडजेड-1.88) पहले फ्रेम के पीछे स्थापित किया गया था। कलेक्टर ( 2a ) की सुरक्षा के लिए सामने की तरफ एंटीरफ्लेक्शन कोटिंग के साथ 1 मिमी की मोटाई के साथ 10x10 सेमी ग्लास प्लेट भी थी । सौर कलेक्टर और कांच की प्लेट के बीच एक अखंड सिलिका एयरगेल (9.5x9.5 सेमी और 5 मिमी मोटी) को रखा गया और पारदर्शी थर्मल इन्सुलेशन के रूप में कार्य किया गया। शेष 10 फ्रेम एक-दूसरे के समान थे। उनमें से प्रत्येक में, 10x10 सेमी एल्यूमीनियम प्लेट और 0.5 मिमी मोटी का एक संधारित्र रखा गया था ( 2 बी) संधारित्र को 1 माइक्रोन टेफ्लॉन परत के साथ लेपित किया गया था, जिसने बूंदों को संधारित्र पर नाली और नाली नहीं करने की अनुमति दी थी। हाइड्रोफोबिक कोटिंग पर संपर्क और अग्रिम कोण क्रमशः 108.2 ° और 103.2 ° थे, ( 2c और 2d )। एक छोटे से संपर्क कोण () 5 °) के साथ हिस्टैरिसीस ने गुरुत्वाकर्षण की कार्रवाई के तहत मिलीमीटर पैमाने की संघनित बूंदों को निकालना आसान बना दिया। प्रभावी रूप से अलवणीकृत पानी को इकट्ठा करने के लिए, फ्रेम के निचले हिस्से में made 5.7 ° के झुकाव कोण के साथ एक भट्ठा बनाया गया था, जो आउटलेट से जुड़ा था।

ग्लास और सिलिका एयरगेल की उच्च पारदर्शिता (% 95%), साथ ही सौर कलेक्टर की उच्च अवशोषण क्षमता (solar 93%), एक यूवी-विज़-एनआईआर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर ( 2e ) का उपयोग करके मापा गया था ।

सबसे दिलचस्प बात यह है कि साधारण पेपर टॉवेल 10 सेमी चौड़ा और 15 सेमी लंबा, जो प्रत्येक कैपेसिटर ( 2 एफ ) के पीछे से जुड़ा हुआ था , एक केशिका बाती के रूप में इस्तेमाल किया गया था । इन तौलियों के सेल्यूलोज फाइबर 10 से 100 माइक्रोन ( 2 जी और 2 एच ) तक के व्यास वाले कई माइक्रोप्रोर्स बनाते हैं, जो केशिका दबाव बनाते हैं और पानी का त्वरित परिवहन प्रदान करते हैं।

संपूर्ण स्थापना बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की कुल लागत लगभग 1.54 डॉलर थी। इसी समय, लागत का 70% नायलॉन फ्रेम पर पड़ता है। वे आंशिक रूप से खोखले हैं, लेकिन यदि आप पूरी तरह से खोखले फ्रेम का उपयोग करते हैं, तो लागत कम हो जाएगी।


छवि संख्या 3

परीक्षण की गई स्थापना की विशेषताओं का प्रारंभिक मूल्यांकन (योजना 3 ए)) प्रयोगशाला स्थितियों में किया गया था। कृत्रिम सूर्य ने 1000 वाट प्रति मीटर 2 का प्रवाह उत्पन्न किया ।

थर्मल विशेषताओं के एक विस्तृत मूल्यांकन के लिए, 12 थर्मोक्यूल्स का एक साथ उपयोग किया गया था, जिसने वास्तविक समय में तापमान प्रतिक्रिया को मापा: 10 जोड़े ने प्रत्येक चरण के वाष्पीकरण / कंडेनसर के तापमान को नियंत्रित किया ( टी 1 - टी 10 ); 1 जोड़ी ने अंतिम चरण कैपेसिटर ( टी बी ) का तापमान दर्ज किया और 1 और जोड़ी ने परिवेशी तापमान ( टी एटीएम ) ( 2 ए और 3 ए ) दर्ज किया। तापमान और द्रव्यमान के नुकसान पर एकत्र किए गए डेटा को एक कंप्यूटर द्वारा संसाधित किया गया था। 3 घंटे के लिए 10 चरणों के तापमान की गतिशीलता को दिखाया गया है3 बी ।

वायुमार्ग के उच्च तापीय प्रतिरोध और कदमों की साइड की दीवारों के अलगाव के कारण, पहले चरण का तापमान सचमुच 15 मिनट ( टी 1 ) में 15 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गया , और फिर यह 72 डिग्री सेल्सियस की स्थिर स्थिति में पहुंच गया। शेष चरण भी धीरे-धीरे विकिरण की शुरुआत से 100 मिनट बाद ऐसी स्थिर स्थिति में पहुंच गए।

यद्यपि अंतिम चरण के संधारित्र को पानी की टंकी में डाला गया था, लेकिन एक पतली एल्यूमीनियम शीट के माध्यम से थर्मल प्रतिरोध के कारण इसका तापमान स्थिर अवस्था में परिवेश के तापमान ( T b in 25 ° C) से थोड़ा अधिक था ।

एक 10-चरण डिवाइस के लिए बड़े पैमाने पर परिवर्तन दर धीरे-धीरे बढ़ी और थर्मल स्थिर राज्य की स्थापना के बाद g 0.89 ग्राम / मिनट के निरंतर स्तर पर बनाए रखी गई थी।

चरणों के व्यवहार का एक समान गतिशीलता मॉडलिंग चरण ( 3 सी ) में वर्णित किया गया था , जो सेटअप के प्रत्येक चरण में तापमान पर निर्भर वाष्प एकाग्रता और प्रसार पर विचार करता है।

कृत्रिम सूरज को चालू करने के लगभग 8 मिनट बाद पहले चरण के आउटलेट से गाढ़ा पानी निकलने लगा। इसके बाद के चरणों के साथ यह हुआ।


टीएमएसएस की स्थापना की शुरुआत का प्रदर्शन।

जब टीएमएसएस 100 मिनट के बाद स्थिर अवस्था में प्रवेश किया, तो सभी दस छिद्रों से पानी का प्रवाह जारी था।


स्थिर मोड में स्थापना का प्रदर्शन।

कुल वजन लगभग 150 ग्राम था, और 3 घंटे के ऑपरेशन के बाद लगभग 113 ग्राम पानी एकत्र किया गया था। खोए हुए पानी को ज्यादातर उन बूंदों द्वारा दर्शाया जाता है जो कंडेनसर पर बने रहते हैं, और स्थापना के संचालन के दौरान भाप रिसाव। यदि हम अयोग्य परिस्थितियों में वाष्पीकरण के योगदान को घटाते हैं, तो यह पता चलता है कि
स्थिर मोड में दस-चरण टीएमएसएस की भाप उत्पादन दर प्रति घंटे 5.78 एल / एम 2 थी।

इसके अलावा, टीएमएसएस के अंदर गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण के तंत्र को बेहतर ढंग से समझने के लिए, एक स्थिर राज्य ( 3 डी ) में प्रत्येक चरण के तापमान और भाप के प्रवाह का विश्लेषण किया गया था । प्रत्येक चरण का तापमान माप के अंतिम घंटे (यानी, परीक्षण के 120 मिनट से 180 मिनट तक) पर औसतन था।

तापमान माप ने उनमें से प्रत्येक के समान थर्मल प्रतिरोध के कारण चरणों के बीच एक रैखिक गिरावट दिखाई। प्रत्येक चरण के योगदान का आकलन करने के लिए, बाष्पीकरण और वाष्प की धारा के तापमान के आधार पर संतृप्त भाप की एकाग्रता की गणना की गई थी।

बगल की दीवार पर गर्मी के नुकसान और तापमान और वाष्प सांद्रता के बीच गैर-रैखिक संबंध के कारण भाप प्रवाह में प्रत्येक बाद के चरण (3 डी) के साथ एक घातीय कमी देखी गई। कुल में, पहले तीन चरणों ने सबसे बड़ा योगदान दिया - कुल भाप प्रवाह का लगभग 45%। अभ्यास में यह अवलोकन बताता है कि बड़ी संख्या में चरणों को जोड़ना केवल अक्षम और तर्कहीन होगा।

वाष्पीकरण के आंत्रशोथ के पुनरावृत्ति के महत्व को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करने के लिए, एक एकल-चरण के साथ दस-चरण डिवाइस के प्रदर्शन का तुलनात्मक विश्लेषण किया गया था। एकल-चरण प्रणाली की दक्षता केवल 81% ( 3 ) थी, जैसा कि सैद्धांतिक मॉडल (लगभग 83%) द्वारा भविष्यवाणी की गई थी। संबंधित जल उत्पादन 1.21 l / m 2 प्रति घंटा था, जो कि दस-चरण स्थापना ( 3% ) की क्षमता से लगभग पांच गुना कम है ।

साइड की दीवारों के इन्सुलेशन और इसके महत्व का भी परीक्षण किया गया है। इन्सुलेशन की अनुपस्थिति में, दक्षता घटकर 286% हो गई, जबकि अलगाव की उपस्थिति में यह 326% ( 3 ) तक पहुंच जाना चाहिए ।


चित्र संख्या 4

ऊपर दिया गया ग्राफ़ परीक्षण किए गए टीएमएसएस इंस्टॉलेशन (तारांकन चिह्न के साथ चिह्नित) और पहले से विकसित समकक्षों की प्रभावशीलता की तुलना दिखाता है। जैसा कि हम देख सकते हैं, विकसित स्थापना के संकेतक शाब्दिक रूप से सभी रिकॉर्ड तोड़ते हैं।

अगला महत्वपूर्ण संकेतक जो शोधकर्ताओं ने जांचा, वह उदाहरण के रूप में 3.5% NaCl सामग्री के साथ पानी का उपयोग करके TMSS प्रोटोटाइप के विलवणीकरण की डिग्री था। अलवणीकरण के बाद, पानी का खनिजकरण (0.0005 wt।%) परिमाण के चार आदेशों ( 5a ) से कम हो गया था ।


छवि नंबर 5

इसके अलावा, विश्व स्वास्थ्य संगठन द्वारा स्थापित पेयजल के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानक 0.02 wt।% है।

एक अन्य महत्वपूर्ण पहलू लवण का संचय है, जो स्थापना के निरंतर संचालन में हस्तक्षेप कर सकता है। इस समस्या के प्रोटोटाइप के प्रतिरोध का परीक्षण करने के लिए, एक परीक्षण किया गया था जिसमें स्थापना को 1.5 घंटे के लिए 1500 डब्ल्यू / मी 2 पर प्रकाश के साथ विकिरणित किया गया था । कुल प्रयोगशाला सौर विकिरण 5.25 kWh प्रति m 2 था , जो संयुक्त राज्य अमेरिका में औसत वार्षिक दैनिक सौर विकिरण से अधिक है। इन 3.5 घंटों ने दिन का अनुकरण किया, जिसके बाद रात को अनुकरण करने के लिए विकिरण को बंद कर दिया गया। इस तरह की स्थितियों से लवण का तेजी से संचय होता है और प्रसार समय में कमी आती है। 5 बी पर 5.18 घंटे के परीक्षण के लिए संचय और नमक अस्वीकृति की गतिशीलता को दर्शाता है। सामान्य तौर पर, बाष्पीकरणकर्ता ने पूरे परीक्षण में नमक निकालने की उच्च क्षमता दिखाई।

नमक संचय केवल दो ऊपरी कोनों में मनाया गया था, जिसमें सबसे बड़ा प्रसार प्रतिरोध था, क्योंकि वे नमकीन पानी से सबसे दूर की दूरी पर थे (इन कोनों में नमक संचय की गतिशीलता 5 बी पर एक सफेद धराशायी लाइन द्वारा दिखाया गया है )।

नमक के पहले दो घंटे जमा नहीं हुए, क्योंकि NaCl में पानी में उच्च प्रसार विलेयता है। लेकिन 2 घंटे के बाद, नमक क्रिस्टलीकृत होने लगा, और 3.5 घंटे के बाद, 4x4 सेमी कोनों में लगभग 45% क्षेत्र नमक के साथ कवर किया गया। हालांकि, सामान्य ऑपरेशन के 15 घंटों के बाद, संचित नमक पूरी तरह से फैलता है।

परीक्षणों और टिप्पणियों के उपरोक्त सभी परिणाम प्रयोगशाला स्थितियों में प्राप्त किए गए थे। स्वाभाविक रूप से, पर्यावरण की स्थितियों को नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, जैसे कि प्रयोगशाला में। इसलिए, इसी तरह के परीक्षण किए गए थे, लेकिन पहले से ही खुली हवा में (जुलाई 2019 में परीक्षण किया गया था)।


छवि संख्या 6

प्रोटोटाइप संस्थान के परिसर ( 6 ए और 6 बी ) की छत पर स्थित था । तापमान में परिवर्तन का आकलन करने के लिए, 12 थर्मोक्यूलेशन का भी उपयोग किया गया था, और घटना सौर प्रवाह में परिवर्तन का आकलन करने के लिए एक पायरोमीटर का उपयोग किया गया था। कैमरे ने सभी बदलावों को दर्ज किया, जिसमें एक विशेष सिलेंडर में 100 मिलीलीटर की मात्रा के साथ पानी की मात्रा शामिल है।

ओपन-एयर प्रयोग स्थानीय समयानुसार 11:10 बजे शुरू हुआ और 16:00 बजे समाप्त हुआ। प्रत्येक चरण का तापमान पहले घंटे के दौरान तेजी से बढ़ा, जब सौर कलेक्टर का तापमान परिवेश के तापमान से 30 डिग्री सेल्सियस ( 6 एस ) से अधिक हो गया ।


खुले में परीक्षण के दौरान स्थापना का प्रदर्शन।

20 मिनट के बाद पहले चरण से पानी निकलना शुरू हुआ। बिखरे हुए बादलों ( 6d ) के कारण सौर प्रवाह 200 से 800 W मी 2 से काफी भिन्न था , जिसके कारण सौर कलेक्टर ( 6c ) के तापमान में उतार-चढ़ाव आया । क्लाउड कवर के कारण, सौर कलेक्टर के तापमान में 50 से 65 डिग्री सेल्सियस के तापमान में काफी अपेक्षित उतार-चढ़ाव देखा गया। छवियों 6e में, यह स्पष्ट रूप से दिखाई देता है कि प्रयोग के दौरान कितना पानी एकत्र किया गया था: 4.5 घंटे में 72 मिलीलीटर, अर्थात्। 2.6 एल किलोवाट -1 प्रति घंटा।



यह तर्कसंगत है कि इस तरह के एक छोटे उपकरण को सक्षम नहीं किया जाएगा, जो मौसम की परिवर्तनशीलता को देखते हुए, मनुष्यों के लिए दैनिक जल दर को संतुष्ट करता है (लगभग 3.2 एल)। ऐसा करने के लिए, आपको 1 मीटर 2 (10 प्रति 10 टुकड़े) के क्षेत्र के साथ प्रोटोटाइप की एक सरणी को इकट्ठा करने की आवश्यकता है , जो मौसम की स्थिति और मौसम के आधार पर, प्रति दिन लगभग 10-20 लीटर पानी एकत्र कर सकता है।

अध्ययन की बारीकियों के साथ एक अधिक विस्तृत परिचित के लिए, मैं अनुशंसा करता हूं कि आप वैज्ञानिकों की रिपोर्ट और इसके लिए अतिरिक्त सामग्रियों पर ध्यान दें।

उपसंहार


इस कार्य में, वैज्ञानिकों ने सूरज की रोशनी का उपयोग करते हुए उनके प्रोटोटाइप विलवणीकरण संयंत्र की विशेषताओं का वर्णन किया। जबकि अधिकांश आधुनिक प्रतिष्ठानों के लिए या तो बड़े वित्तीय निवेश या कुछ शर्तों (प्राकृतिक और बुनियादी ढाँचे दोनों) की आवश्यकता होती है, बनाया गया प्रोटोटाइप बहुत सस्ता और बहुत प्रभावी होता है। सामग्रियों की कुल लागत केवल 1.54 डॉलर है, और पानी की उपज 5.7 एल एम 2 प्रति घंटे है।

वैज्ञानिक अपने निर्माण की नींव को विकसित किए जा रहे उपकरण के अंदर थर्मल और बड़े पैमाने पर हस्तांतरण के सिद्धांतों की समझ कहते हैं। आखिरकार, यदि आप जानते हैं कि प्रक्रिया में विभिन्न प्रतिभागियों के साथ क्या और कैसे हो रहा है, तो आप उनके व्यवहार को समायोजित कर सकते हैं।

मीठे पानी की समस्या हर साल अधिक से अधिक होती जा रही है, हालांकि कई इस पर ध्यान नहीं देते हैं, क्योंकि वे जल संसाधनों तक काफी परेशानी मुक्त स्थिति में रहते हैं। हालांकि, एक समस्या है और इसे नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। यह अध्ययन बताता है कि प्राकृतिक विज्ञान के मूलभूत सिद्धांतों को लागू करने वाले सरल और सस्ते उपकरण कितने प्रभावी हो सकते हैं। सभी सरल सरल है। यह वाक्यांश अक्सर पर्याप्त लगता है, हालांकि कभी-कभी इसका उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए किया जाता है, लेकिन आज हमने जिस प्रोटोटाइप की जांच की, वह पूरी तरह से फिट बैठता है।

शुक्रवार को ऑफ-टॉप:

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आपका ध्यान के लिए धन्यवाद, जिज्ञासु बने रहें और हर किसी के लिए एक शानदार सप्ताहांत हो, दोस्तों! :)

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