alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2024.09.080-095alternative-2486Research ArticleI. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 8. Энергокомплексы на основе ВИЭI. RENEWABLE ENERGY. 8. Energy of biomassИсследование пассивного солнечного опреснителяStudy of an passive solar stillМолаА. Х.МолаA.

Мола Ахмед,  аспирант, инженер-исследователь кафедры «Атомные станциии возобновляемые источники энергии»

Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Багдад, Ирак

Мола Ахмед, PhD student, research Engineer of the Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources

Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Mira st., 19

ЩеклеинС. Е.ShchekleinS. E.

Щеклеин Сергей Евгеньевич, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»

Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Shcheklein Sergey Evgenievich, Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of the Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources

Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Mira st., 19

s.e.shcheklein@urfu.ruДубининА. М.DubininA. M.

Дубинин Алексей Михайлович, доктор техническихнаук; профессор кафедры «Теплоэнергетики и Теплотехники»

Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Dubinin Alexey Mikhailovich, Doctor of TechnicalSciences, Professor of the Departmentof Heat Power Engineering and HeatEngineering

Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Mira st., 19

АлванН. Т.АлванN.

Алван Насир, кандидат технических наук, инженер-исследователь кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»  

Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Киркук, Ирак

Алван Насир, Candidate of Technical Sciences, Research Engineer of the Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources 

Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Mira st., 19

НемихинЮ. Е.NemikhinYu. E.

Немихин Юрий Евгеньевич, старший преподаватель

Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Nemikhin Yurii Evgenievich, Physics teacher

Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Mira st., 19

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина; Технологический университет, факультет машиностроенияРоссияUral Federal University named after the first President of Russia B. N. YeltsinRussian FederationУральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University named after the first President of Russia B. N. YeltsinRussian FederationУральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина; Северный технический университет, факультет машиностроенияРоссияUral Federal University named after the first President of Russia B. N. YeltsinRussian Federation202418102024098095Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20242024Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2486

Показано, что в опреснителе традиционного типа солнечная энергия проникает в воду бассейна через светопрозрачное покрытие, одновременно являющееся и конденсатором пара. Однако светопропускание этого покрытия значительно снижается во время конденсации из-за образования пленок, струй и капель конденсата.

Установлено, что использование отдельного, встроенного в конструкцию конденсатора пара дает положительный эффект при всех регистрируемых уровнях солнечной инсоляции и температур окружающей среды.

Показано сильное влияние температуры жидкости на скорость испарения со свободной поверхности. Использование данного эффекта путем установки дополнительного пародинамического контура (с низкокипящим теплоносителем) для солнечного подогрева бассейна дает значительный положительный эффект при достижении теплоносителем (ацетоном) температуры, превышающей требуемую для начала кипения.

Использование дополнительного экрана у задней стенки опреснительной установки не дает положительного эффекта, температура стенки остается на уровне выше температуры без защитного экрана на 2-3 °C.

Выполненное экспериментальное исследование показало возможность значительного повышения эффективности системы солнечного опреснения воды для г. Екатеринбурга. Предлагаемая конструкция опреснителя будет ещё более эффективна в климатических условиях с высоким уровнем солнечной инсоляции и температуры окружающей среды.

The study demonstrates that, in a traditional desalination plant, solar energy penetrates the pool water through a translucent coating, which also functions as a steam condenser. However, the light transmission of this coating is significantly reduced during condensation due to the formation of films, jets, and droplets of condensate.

The research establishes that incorporating a separate steam condenser within the system structure produces beneficial effects across all recorded levels of solar insolation and ambient temperatures. A significant influence of liquid temperature on the evaporation rate from the free surface is observed. By leveraging this effect, the installation of an additional steam-dynamic circuit, using a low-boiling coolant, for solar heating of the pool yields a considerable positive outcome, particularly when the coolant (acetone) reaches a temperature exceeding its boiling point.

Furthermore, the addition of a screen at the rear wall of the desalination plant does not provide a beneficial effect; the wall temperature remains 2-3 °C higher than without the protective screen.

The experimental study highlights the potential for significantly enhancing the efficiency of the solar water desalination system, particularly for the city of Yekaterinburg. The proposed design of the desalination plant is expected to be even more effective in regions with higher levels of solar insolation and ambient temperatures.

солнечное опреснениепародинамический контурнизкокипящий теплоносительинсоляцияклиматsolar desalinationsteam-dynamic circuitlow-boiling coolantinsolationclimateReferencesG. N. Tiwari, H. N. Singh and R. Tripathi. Present status of solar distillation, Sol. Energy. – Vol. 75, no. 5, pp. 367-373, 2003, doi: 10.1016/j.solener.2003.07.005.G. N. Tiwari, H. N. Singh and R. Tripathi, Present status of solar distillation, Sol. Energy. – Vol. 75, no. 5, pp. 367-373, 2003, doi: 10.1016/j.solener.2003.07.005.D. Khawaji, I. K. Kutubkhanah and J. M. Wie, Advances in seawater desalination technologies. Desalination. – Vol. 221, no. 1-3, pp. 47-69, 2008, doi: 10.1016/j.desal.2007.01.067.D. Khawaji, I. K. Kutubkhanah and J. M. Wie. Advances in seawater desalination technologies, Desalination. – Vol. 221, no. 1-3, pp. 47-69, 2008, doi: 10.1016/j.desal.2007.01.067.L. García-Rodríguez. Seawater desalination driven by renewable energies: A review, Desalination. – V ol. 143, no. 2, pp. 103-113, 2002, doi: 10.1016/S00119164(02)00232-1.L. García-Rodríguez, Seawater desalination driven by renewable energies: A review, Desalination. – Vol. 143, no. 2, pp. 103-113, 2002, doi: 10.1016/S00119164(02)00232-1.F. Muhammad-Sukki et al. Solar photovoltaic in Malaysia: The way forward, Renew. Sustain. Energy Rev. – Vol. 16, no. 7, pp. 5232-5244, 2012, doi: 10.1016/j.rser.2012.05.002.F. Muhammad-Sukki et al. Solar photovoltaic in Malaysia: The way forward, Renew. Sustain. Energy Rev. – Vol. 16, no. 7, pp. 5232-5244, 2012, doi: 10.1016/j.rser.2012.05.002.REN21, Renewables 2016 Global Status Report. 2016.REN21, Renewables 2016 Global Status Report. 2016.M. Tyagunov. Distributed energy system’s is the future of the world’s power industry, in 2017 2nd International Conference on the Applications of Information Technology in Developing Renewable Energy Processes & Systems (IT-DREPS). – 2017, pp. 1-4.M. Tyagunov. Distributed energysystem’s is the future of the world’s power industry, in 2017 2nd International Conference on the Applications of Information Technology in Developing Renewable Energy Processes & Systems (IT-DREPS), 2017, pp. 1-4.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein, O. M. Ali. Case Studies in Thermal Engineering Experimental investigation of modified solar still integrated with solar collector. Case Stud. Therm. Eng. 19 (2020) 100614.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein, O. M. Ali. Case Studies in Thermal Engineering Experimental investigation of modified solar still integrated with solar collector, Case Stud. Therm. Eng. 19 (2020) 100614.N. T. Alwan, S. Е. Shcheklein, О. М. Ali. Investigation of the coefficient of heat transfer and daily cumulative production in a single-slope solar distiller at different water depths, Energy Sources, Part A Recover. Util. Environ. Eff. (2020) 1-18.N. T. Alwan, S. Е. Shcheklein, O. М. Ali. Investigation of the coefficient of heat transfer and daily cumulative production in a single-slope solar distiller at different water depths. Energy Sources, Part A Recover. Util. Environ. Eff. (2020) 1-18.Alwan N. T., Majeed M. H., Shcheklein S. E., Ali O. M. & Praveen Kumar S. (2021). Experimental study of a tilt single slope solar still integrated with aluminum condensate plate. Inventions, 6(4), 77.Alwan N. T., Majeed M. H., Shcheklein S. E., Ali O. M. & Praveen Kumar S. (2021). Experimental study of a tilt single slope solar still integrated with aluminum condensate plate. Inventions, 6(4), 77.Alwan N. T., Shcheklein S. E., Ali O. M. Experimental investigation of modified solar still integrated with solar collector // Case Studies in Thermal Engineering. – 2020. – Т. 19. – Р. 100614.Alwan N. T., Shcheklein S. E., Ali O. M. Experimental investigation of modified solar still integrated with solar collector // Case Studies in Thermal Engineering. – 2020. – V. 19. – P. 100614.Alwan N. T., Shcheklein S. E. & Ali O. M. (2021). Experimental analysis of thermal performance for flat plate solar water collector in the climate conditions of Yekaterinburg, Russia. Materials Today: Proceedings, 42, 2076-2083.Alwan N. T., Shcheklein S. E. & Ali O. M. (2021). Experimental analysis of thermal performance for flat plate solar water collector in the climate conditions of Yekaterinburg, Russia. Materials Today: Proceedings, 42, 2076-2083.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein, O. M. Ali. A practical study of a rectangular basin solar distillation with single slope using paraffin wax (PCM) cells, Int. J. Energy Convers. 7 (2019) 162-170.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein, O. M. Ali. A practical study of a rectangular basin solar distillation with single slope using paraffin wax (PCM) cells, Int. J. Energy Convers. 7 (2019) 162-170.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein, O. M. Ali. Productivity of enhanced solar still under various environmental conditions in Yekaterinburg city / Russia, in: IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., Institute of Physics Publishing, 2020.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein, O. M. Ali. Productivity of enhanced solar still under various environmental conditions in Yekaterinburg city / Russia, in: IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., Institute of Physics Publishing, 2020.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Evaluation of the productivity for new design single slope solar still at different saltwater depth. J. Phys. Conf. Ser., vol. 1706, no. 1, 2020.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Evaluation of the productivity for new design single slope solar still at different saltwater depth. J. Phys. Conf. Ser., vol. 1706, no. 1, 2020.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Experimental investigation of solar distillation system integrated with photoelectric diffusion-absorption refrigerator (DAR), vol. 2290, p. 50023, 2020.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Experimental investigation of solar distillation system integrated with photoelectric diffusion-absorption refrigerator (DAR). – Vol. 2290, p. 50023, 2020.T. A. Naseer, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Effect of Hollow Drum Rotational Speed Variation on the Productivity of Modified Solar Still According to Yekaterinburg City, Russia, Appl. Sol. Energy (English Transl. Geliotekhnika), vol. 56, no. 4, pp. 276-283, 2020.T. A. Naseer, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Effect of Hollow Drum Rotational Speed Variation on the Productivity of Modified Solar Still According to Yekaterinburg City, Russia, Appl. Sol. Energy (English Transl. Geliotekhnika). – Vol. 56, no. 4, pp. 276-283, 2020.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein, O. M. Ali. Experimental investigations of single-slope solar still integrated with a hollow rotating cylinder, in: IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., Institute of Physics Publishing, 2020.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein, O. M. Ali. Experimental investigations of single-slope solar still integrated with a hollow rotating cylinder, in: IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., Institute of Physics Publishing, 2020.N. T. Alwan, S. Е. Shcheklein and O. M. Ali. Experimental Investigation of Modified Solar Still Productivity under Variable Climatic Conditions, Int. J. Des. Nat. Ecodynamics, vol. 15, no. 1, pp. 57-64, 2020.N. T. Alwan, S. E. Shcheklein and O. M. Ali. Experimental Investigation of Modified Solar Still Productivity under Variable Climatic Conditions, Int. J. Des. Nat. Ecodynamics. – Vol. 15, no. 1, pp. 57-64, 2020.Марков И. И. О скорости испарения жидкости с её свободной поверхности и с поверхности нагрева / Марков И. И., Хащенко А. А., Вечер О. В. // МО РФ, СКГТУ, Северо-Кавказское отделение технологических наук РФ. – Сб. научн. тр. – Вып. 6. – Ставрополь. – 2002. – С. 48-55.Markov I. I. On the rate of evaporation of liquid from its free surface and from the heating surface / Markov I. I., Khashchenko A. A., Vecher O. V. // MO RF, SKGTU, North Caucasian Branch of Technological Sciences of the Russian Federation. – Sb. nauchn. tr. – V. 6. – Stavropol’. – 2002 – Рр. 48-55.Марков И. И. О механизме парообразования на границе раздела двух сред / Марков И. И., Хащенко А. А., Вечер О. В. // МО РФ, СКГТУ, Северо-Кавказское отделение технологических наук РФ. – Сб. научн. тр. – Серия «Физико-химическая». – Ставрополь. – 2004. – С. 73-76.Markov I. I. On the mechanism of vaporization at the interface between two media / Markov I. I., Khashchenko A. A., Vecher O. V. // Ministry of Defense of the Russian Federation, SKGTU, North Caucasian Branch of Technological Sciences of the Russian Federation. – Collection of scientific papers. – Series «Physicochemical». – Stavropol. – 2004. – Рр. 73-76.Воробьев И. Н. Экспериментальные исследования по определению значений скорости испарения и кипения жидкостей // Молодежный научный форум: Естественные и медицинские науки: электр. сб. ст. по мат. II междунар. студ. науч.-практ. конф. № 2 (2). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/2.pdf (дата обращения: 28.03.2019).Vorob’ev I. N. Experimental studies to determine the values of the evaporation and boiling rate of liquids // Youth Scientific Forum: Natural and Medical Sciences: elec. collection of articles on mat. II international student scientific and practical conference № 2(2). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/2.pdf (дата обращения: 28.03.2019).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.