Modeling and analysis of thermoelectric atmospheric water generation in the economic city of Iraq
- 1. University of Karbala
- 2. University of Technology - Iraq
- 3. Kafrelsheikh University
Description
Atmospheric Water Generation assumes substantial significance as an innovative remedy for addressing water scarcity and augmenting water resilience. This technology facilitates water extraction directly from the atmosphere, presenting a sustainable and decentralized approach to water supply. The investigation into the feasibility of attaining the dew point temperature for a heatsink operating in the climatic conditions of Basra was conducted using Fluent 22.1 software. The minimum dew point temperature under extreme conditions was determined to be 10.52℃. A thermoelectric device was a primary component in cooling the moisture-laden air to produce water from atmospheric air. Simulations were executed using two complementary and two integrated heatsinks under turbulent airflow conditions ranging from 4 to 20 m/s. The results indicated an inverse relationship between heat distribution within the heatsink and fluid flow velocity, emphasizing the crucial role of airflow passage arrangement in the condensation process. Enhancing the heatsink's surface area and reducing airflow quantity proved effective in achieving the dew point temperature. The lowest temperature attained was 9.2℃, featuring intersecting heat exchangers with a flow velocity of 4 m/s. The result indicated that altering the flow pattern affects the condensation process's surface temperature by as much as 38%, while the rise in pressure difference can reach 20%. Under the same operational conditions, the difference in thermal conductivity between two distinct heat exchanger configurations, attributed to pressure variations, is notably 8%. The study concludes that the Qurna region benefits from favorable weather conditions, encompassing temperature and relative humidity, thereby enabling water generation from atmospheric air, notwithstanding the consideration of the dew point temperature as a limiting factor.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يكتسب توليد المياه في الغلاف الجوي أهمية كبيرة كعلاج مبتكر لمعالجة ندرة المياه وزيادة مرونة المياه. تسهل هذه التكنولوجيا استخراج المياه مباشرة من الغلاف الجوي، وتقدم نهجًا مستدامًا ولا مركزيًا لإمدادات المياه. تم إجراء التحقيق في جدوى تحقيق درجة حرارة نقطة الندى لمشتت حراري يعمل في الظروف المناخية للبصرة باستخدام برنامج Fluent 22.1. تم تحديد الحد الأدنى لدرجة حرارة نقطة الندى في ظل الظروف القاسية ليكون 10.52درجة مئوية. كان الجهاز الكهربائي الحراري مكونًا أساسيًا في تبريد الهواء المحمل بالرطوبة لإنتاج الماء من الهواء الجوي. تم تنفيذ عمليات المحاكاة باستخدام اثنين من المشتتات الحرارية التكميلية واثنين من المشتتات الحرارية المتكاملة في ظل ظروف تدفق هواء مضطربة تتراوح من 4 إلى 20 م/ث. أشارت النتائج إلى وجود علاقة عكسية بين توزيع الحرارة داخل المشتت الحراري وسرعة تدفق السوائل، مما يؤكد على الدور الحاسم لترتيب مرور تدفق الهواء في عملية التكثيف. أثبت تعزيز مساحة سطح المشتت الحراري وتقليل كمية تدفق الهواء فعاليته في تحقيق درجة حرارة نقطة الندى. كانت أدنى درجة حرارة تم الوصول إليها 9.2درجة مئوية، وتتميز بمبادلات حرارية متقاطعة بسرعة تدفق 4 م/ث. وأشارت النتيجة إلى أن تغيير نمط التدفق يؤثر على درجة حرارة سطح عملية التكثيف بنسبة تصل إلى 38 ٪، في حين أن ارتفاع فرق الضغط يمكن أن يصل إلى 20 ٪. في ظل نفس ظروف التشغيل، يكون الفرق في الموصلية الحرارية بين تكويني مبادل حراري متميزين، والذي يعزى إلى تغيرات الضغط، 8 ٪ بشكل ملحوظ. وخلصت الدراسة إلى أن منطقة القرنة تستفيد من الظروف الجوية المواتية، بما في ذلك درجة الحرارة والرطوبة النسبية، وبالتالي تمكين توليد المياه من الهواء الجوي، على الرغم من اعتبار درجة حرارة نقطة الندى عاملاً مقيدًا.Translated Description (French)
La production d'eau atmosphérique revêt une importance considérable en tant que remède innovant pour remédier à la pénurie d'eau et accroître la résilience de l'eau. Cette technologie facilite l'extraction de l'eau directement de l'atmosphère, présentant une approche durable et décentralisée de l'approvisionnement en eau. L'enquête sur la faisabilité d'atteindre la température du point de rosée pour un dissipateur thermique fonctionnant dans les conditions climatiques de Bassora a été menée à l'aide du logiciel Fluent 22.1. La température minimale du point de rosée dans des conditions extrêmes a été déterminée à 10,52℃. Un dispositif thermoélectrique était un composant principal dans le refroidissement de l'air chargé d'humidité pour produire de l'eau à partir de l'air atmosphérique. Les simulations ont été exécutées à l'aide de deux dissipateurs thermiques complémentaires et de deux dissipateurs thermiques intégrés dans des conditions de flux d'air turbulent allant de 4 à 20 m/s. Les résultats ont indiqué une relation inverse entre la distribution de la chaleur dans le dissipateur thermique et la vitesse d'écoulement du fluide, soulignant le rôle crucial de l'agencement du passage de l'écoulement d'air dans le processus de condensation. L'amélioration de la surface du dissipateur thermique et la réduction de la quantité de flux d'air se sont avérées efficaces pour atteindre la température du point de rosée. La température la plus basse atteinte était de 9,2℃, avec des échangeurs de chaleur croisés avec une vitesse d'écoulement de 4 m/s. Le résultat a indiqué que la modification du schéma d'écoulement affecte la température de surface du processus de condensation jusqu'à 38 %, tandis que l'augmentation de la différence de pression peut atteindre 20 %. Dans les mêmes conditions de fonctionnement, la différence de conductivité thermique entre deux configurations distinctes d'échangeurs de chaleur, attribuée aux variations de pression, est notamment de 8%. L'étude conclut que la région de Qurna bénéficie de conditions météorologiques favorables, englobant la température et l'humidité relative, permettant ainsi la production d'eau à partir de l'air atmosphérique, nonobstant la prise en compte de la température du point de rosée comme facteur limitant.Translated Description (Spanish)
La generación de agua atmosférica asume una importancia sustancial como un remedio innovador para abordar la escasez de agua y aumentar la resiliencia del agua. Esta tecnología facilita la extracción de agua directamente de la atmósfera, presentando un enfoque sostenible y descentralizado para el suministro de agua. La investigación sobre la viabilidad de alcanzar la temperatura del punto de rocío para un disipador de calor que opera en las condiciones climáticas de Basora se realizó utilizando el software Fluent 22.1. Se determinó que la temperatura mínima del punto de rocío en condiciones extremas era de 10.52℃. Un dispositivo termoeléctrico era un componente principal en el enfriamiento del aire cargado de humedad para producir agua a partir del aire atmosférico. Las simulaciones se ejecutaron utilizando dos disipadores de calor complementarios y dos integrados en condiciones de flujo de aire turbulento que oscilan entre 4 y 20 m/s. Los resultados indicaron una relación inversa entre la distribución de calor dentro del disipador de calor y la velocidad del flujo de fluido, enfatizando el papel crucial de la disposición del paso del flujo de aire en el proceso de condensación. La mejora del área de superficie del disipador de calor y la reducción de la cantidad de flujo de aire demostraron ser efectivas para alcanzar la temperatura del punto de rocío. La temperatura más baja alcanzada fue de 9.2℃, con intercambiadores de calor que se cruzan con una velocidad de flujo de 4 m/s. El resultado indicó que la alteración del patrón de flujo afecta la temperatura de la superficie del proceso de condensación hasta en un 38%, mientras que el aumento de la diferencia de presión puede alcanzar el 20%. En las mismas condiciones operativas, la diferencia en la conductividad térmica entre dos configuraciones distintas de intercambiadores de calor, atribuida a las variaciones de presión, es notablemente del 8%. El estudio concluye que la región de Qurna se beneficia de condiciones climáticas favorables, que abarcan la temperatura y la humedad relativa, lo que permite la generación de agua a partir del aire atmosférico, a pesar de considerar la temperatura del punto de rocío como un factor limitante.Files
article_183172_e27dbde7107d5d162f18533991f19591.pdf.pdf
Files
(0 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
|
0 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نمذجة وتحليل توليد المياه في الغلاف الجوي الحراري في المدينة الاقتصادية العراقية
- Translated title (French)
- Modélisation et analyse de la production d'eau atmosphérique thermoélectrique dans la ville économique d'Irak
- Translated title (Spanish)
- Modelado y análisis de la generación termoeléctrica de agua atmosférica en la ciudad económica de Irak
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4396230050
- DOI
- 10.30684/etj.2024.145961.1671