جنرال لواء

جهاز التقاط البخار الجديد يستعيد المياه العذبة من محطات توليد الطاقة

جهاز التقاط البخار الجديد يستعيد المياه العذبة من محطات توليد الطاقة



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كل عام ، تنتج الولايات المتحدة حولها 4 تريليون كيلوواط / ساعة من الكهرباء ، 90 بالمائة يتم إنتاجها باستخدام محطات الطاقة الحرارية - محطات تحويل الحرارة إلى طاقة كهربائية.

تعتمد معظم محطات الطاقة الحرارية على توربينات بخارية مدفوعة بالضغط الناتج عن غليان الماء. داخل محطة توليد الكهرباء ، يخدم الماء وظيفتين رئيسيتين ؛ توليد ضغط كافٍ لتدوير التوربينات ، وكذلك تبريد المحطة إلى مستويات تشغيل آمنة.

نظام جديد لالتقاط البخار: كيفية توفير مليارات الجالونات من المياه سنويًا

الحل الذي ابتكره باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لحل أزمة هدر المياه بسيط للغاية: اكتشفوا من خلال إطلاق الضباب بحزمة من الجسيمات المشحونة كهربائيًا (المعروفة باسم الأيونات) ، قطرات الماء فجأة مشحونة كهربائيًا ، مما يجبر القطرات على الانجذاب إليها. شبكة.

المؤلفون المشاركون ماهر داماك Ph.D. "18 والأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية ، كريبا فاراناسي ، وصف مؤخرًا نظام التقاط البخار في المجلة تقدم العلم.

ما هي كمية المياه المستخدمة في توليد الكهرباء

محطات الطاقة الحرارية اليوم ضخمة. وتبريدها أصبح مهمة ضخمة بنفس القدر. تستهلك جميع محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالوقود الأحفوري أكثر من 500 مليار لتر من المياه العذبة يوميًا في الولايات المتحدة وحدها. لكن محطات الطاقة النووية أسوأ ، وتستهلك ما يزيد مليار لترمن الماء العذب يوميا.

إنها عملية حيوية في توليد الطاقة ولكنها تؤدي إلى فقدان مئات المليارات من المياه النظيفة كل عام بسبب التبخر. وفقًا لـ IEEE Spectrum ، ترك مصباح بقدرة 60 وات قيد التشغيل لـ 12 ساعة يمكن أن تستهلك بقدر 60 لترًا من الماء.

في الواقع، 39 بالمائة من جميع المياه العذبة المستخرجة من جميع الأنهار والبحيرات والخزانات في الولايات المتحدة مخصصة لخدمة جميع احتياجات التبريد لمحطات الطاقة الحرارية التي تستخدم الوقود الأحفوري أو الطاقة النووية. لسوء الحظ ، يتم فقد الكثير منه بسبب التبخر حيث يطفو بعيدًا في الغلاف الجوي.

الخسائر كبيرة ، لكن النظام الجديد الذي اقترحه باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يمكنه استعادة جزء كبير من تلك المياه المفقودة. يمكن إعادة استخدام المياه المستصلحة في المحطة أو يمكن أن تصبح مصدرًا رئيسيًا للمياه العذبة الصالحة للشرب للمدن الساحلية التي تستخدم مياه البحر لتبريد محطات الطاقة الحرارية.

بناء جهاز جمع الضباب مدفوعا كهربائيا

ولدت فكرة بناء مثل هذا الجهاز من رؤية فاراناسي لتطوير نظام عالي الكفاءة لاستعادة المياه مصمم لاستعادة قطرات الماء من كل من الضباب الطبيعي وأعمدة البخار من أبراج التبريد الصناعية.

يهدف فاراناسي إلى تحسين أوجه القصور الحالية في التقاط قطرات الماء من البخار. عادةً ما تتكون الأنظمة السابقة الأخرى من شبكة بلاستيكية أو معدنية يتم تعليقها عموديًا في مناطق ذات تركيزات عالية من البخار. هم أيضا غير فعالين بشكل رهيب ، فقط قادرون على جمع 1 - 3 بالمائةبخار الماء من أبراج التبريد. عندما يمر البخار فوق البوابة ، يصطدم بعضه بسطح الشبكة حيث يتجمع حتى يتساقط في وعاء التجميع.

مشكلة أجهزة تجميع البخار (السابقة)

تعاني معظم أجهزة تجميع البخار من الديناميكا الهوائية للنظام. تعمل الشبكة الموجودة في البوابات كحاجز للتدفق ، مما يجبر الهواء على الانحراف حول شاشة تجميع الضباب. يصف معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى حد كبير الطريقة التي يقسم بها جناح الطائرة هواء تدفق الهواء الذي يسافر فوق الجناح أو تحته.

في الصورة أعلاه ، المياه غير معالجة والشبكة غير مشحونة. يمكن ملاحظة أن غالبية البخار ينتقل بين الفتحات الموجودة في الشبكة.

ولكن حتى البخار المتجه نحو الشبكة يتم دفعه للخارج ، مما يسمح فقط بكميات صغيرة من الماء بالتوجه مباشرة نحو السلك للتجمع على السطح. يتم استعادة كميات صغيرة بشكل ضئيل من بخار الماء ، مما يسمح لأعلى من 99 بالمائة لبقية البخار للهروب إلى الغلاف الجوي.

كيف يعمل نظام استعادة المياه العذبة

كان تصميم فاراناسي وتجريبها الدقيق هو ما دفعها إلى اكتشاف حل أكبر بكثير. بمجرد انطلق قطرات الماء بحزمة أيونية وتحفيز الجهد عبر الشبكة ، لم تعد جزيئات الماء تنحرف حول الأسلاك ، بل تتجه نحوها مباشرةً. حتى جزيئات الماء الموجهة نحو الثقوب في الشبكة تم إعادة توجيهها إلى مسار تصادم مع السلك. بشكل فعال ، يمكن لقطرات الماء التغلب على القوى الديناميكية الهوائية التي دفعتها في السابق إلى الشبكة.

في 30 دقيقة للمحاكمة، تمكن الباحثون من جمعها 30 مل من الماء مع شبكة مشحونة كهربائيًا بينما الشبكة بدون جهد ينتج ثلاث قطرات من الماء.

المياه التي يتم حصادها نقية بالفعل ، ويقول الباحثون إنها مورد هائل ضائع.

يقول فاراناسي: "إنه ماء مقطر عالي الجودة ، أصبح الآن ضائعًا". "هذا ما نحاول التقاطه."

التحدي: إقناع الشركات المحافظة باعتماد نظام اصطياد البخار

وفقًا لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، يميل مشغلو محطات الطاقة إلى أن يكونوا متحفظين إلى حد ما عندما يتعلق الأمر بتبني تقنيات جديدة. لا تهتم الشركات بالضرورة بالحلول المحتملة بل تلتزم بالتقنيات المثبتة بالفعل. إذا لم يتم توظيفها في مكان آخر ، فلن تعتمد محطات الطاقة عادةً التقنيات التي لم يتم إثباتها بعد على نطاق صناعي.

لطمأنة الشركات بالأدلة على أن النظام يعمل في الواقع ، يقوم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتركيب نسخة اختبارية واسعة النطاق لجهاز استعادة المياه الخاصة بهم أعلى برج التبريد الخاص بهم في محطة المرافق المركزية الخاصة بهم ، وهي محطة توليد طاقة مشتركة للغاز الطبيعي توفر حاليًا معظم من احتياجات الحرم من الكهرباء والتدفئة والتبريد.

معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لتثبيت جهاز التقاط البخار بحلول نهاية الصيف

من خلال القيادة من خلال القدوة ، فإن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا "يزيل المخاطر" عن التكنولوجيا من خلال تنفيذها بأنفسهم لإثبات مدى كفاءة الجهاز ، مما يحفز الشركات على التفكير في التكنولوجيا الجديدة.

أعلاه ، يستعد باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لتثبيت نموذج أولي لجهاز التقاط البخار في محطة الطاقة المركزية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

التكنولوجيا بسيطة وفعالة. يتم دمجه بسهولة في محطات الطاقة دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة. في الوقت الحالي ، يقوم فريق مهندسي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتركيب الجهاز الذي من المتوقع أن يتم تركيبه بحلول نهاية الصيف.

سيمكن جهاز التقاط البخار محطات الطاقة الكهروحرارية من توفير بلايين لا حصر لها من الجالونات من المياه ، مما يقلل من تكلفة التشغيل ويزيد الكفاءة مع تقليل الخسائر الثقيلة التي تسببها نفايات المياه في بعض مناطق العالم.


شاهد الفيديو: تفاصيل تعاقد مصر مع سيمنز الألمانية لإنشاء قطار كهربائى سريع بطول 1000 كم. Egypt Electric Train (أغسطس 2022).