تمت مناقشة أطروحة الدكتوراه الموسومة (دراسة نظرية وعملية لمقطر شمسي مقترن مع سخان هواء شمسي وأنابيب حرارية) المقدمة من لدن الطالب “ نجم عبد كاظم الدليمي ” في قسم الهندسة الميكانيكية / كلية الهندسة / جامعة بغداد في يوم الاحد المصادف 15/9/2019 , وقد اشرف على إعداد الأطروحة “أ.د نجم عبد جاسم والدكتور كمال حسين لطيف” وتألفت لجنة المناقشة من ” أ.د حسين يوسف محمود/ رئيساً-جامعة بغداد, أ.م.د احمد عبد محمد /عضواً-الجامعة التكنولوجية, أ.م.د احمد وحيد مصطفى/عضواً-جامعة النهرين, أ.م.د لمى فاضل علي/عضواً-جامعة بغداد/قسم الهندسة الميكانيكية, أ.م.د محمد عبد الرؤوف نعمة/ عضواً-جامعة بغداد/قسم الهندسة الميكانيكية, أ.د نجم عبد جاسم/ عضواً ومشرفاً/جامعة بغداد/قسم الهندسة الميكانيكية والدكتور كمال حسين لطيف عضوا ومشرفا/ وزارة العلوم والتكنولوجيا . بعد مناقشة اللجنة الطالب في محتويات الأطروحة, قررت اللجنة منح الطالب شهادة الدكتوراه في الهندسة الميكانيكية / موائع وحراريات.
مستخلص بحث الطالب كالآتي:
أجريت دراسة نظرية وتجريبية لمقطرة شمسية مقترنة مع سخان هواء شمسي وأنابيب حرارية . ابعاد حوض المقطر الشمسي تبلغmm 1000 ×mm 500 ، ويميل الغطاء الزجاجي بزاوية 33 درجة. وهي تساوي تقريبًا خط العرض لمدينة بغداد [خط العرض: (°33.34 شمالًا) خط الطول: (°44.4 شرقًا) ] وعلى ارتفاع 34 مترًا فوق مستوى سطح البحر.
المقطرات الشمسية الشائعة انتاجيتها منخفضة ، و في هذا البحث ، تم التغلب على هذه المشكلة عن طريق تصنيع نظامين ، المنظومة الاولى تم تصنيعها من أربعة أنابيب حرارية على التوالي متصلة بالمقطر الشمسي مثبتة على عاكس تركيزي ذو القطع المكافئ لزيادة درجة حرارة الماء الساخن داخل حوض المقطر إلى أكثر من 90 درجة سيليزية ، والمنظومة الثانية تم تصنيعها من سخان هواء شمسي مصنوعة من أربع انابيب مفرغة من الهواء تم توصيلها على التوالي وبداخل كل انبوب مفرغ من الهواء انبوب على شكل حرف U)) مصنوع من النحاس والمنظومة مثبتة على عاكس تركيزي ذو القطع المكافئ لزيادة درجة حرارة الماء الساخن داخل الحوض إلى أكثر من 150 درجة سيليزية ، ونتيجة لذلك ، تزداد الانتاجية.
البحث النظري تضمن دراسة عددية للنمذجة الحرارية التي تم إجراؤها على ثلاثة أنواع من المقطرات الشمسية وهي: المقطر الشمسي الشائع ، والمقطر الشمسي المقترن بانابيب حرارية و المقطر الشمسي المقترن مع سخان هواء شمسي . تم حل معادلات توازن الطاقة بواسطة برنامج بلغة ماتلاب لكل مكون من مكونات المقطر الشمسي مع العديد من العوامل المؤثرة في ذلك مثل الانعكاسية ، والنفوذية ، وزاوية الغطاء الزجاجي ، وعمق الماء وحالة المناخ (درجة حرارة المحيط ، وشدة الإشعاع الشمسي). ويغطي البحث النظري الحالي أعماق مياه داخل حوض المقطر هي: (1.5 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm).
البحث العملي تضمن مجموعة من التجارب التي أجريت على ثلاثة أنواع من المقطرات الشمسية لدراسة العوامل التي تؤثر على أداء وكفاءة المقطرات الشمسية الثلاثة عن طريق تغيير عمق المياه في بطانة حوض المقطر الشمسي وهي نفس اعماق الماء المستخدمة في الجزء النظري من هذه الدراسة ، في ظل ظروف مناخية خارجية مختلفة تتعلق بالأنواع الثلاثة من المقطرات الشمسية ، وربط حوض المقطر بأنابيب حرارية و سخان هواء شمسي.
النتائج المستخرجة من البحث النظري هي كالاتي: الحصول على نتائج عددية مثلت توزيع درجات الحرارة لكل مكون من مكونات المقطرات الشمسية الثلاثة ، ومعاملات انتقال الحرارة داخل المقطر وخارجه ، وضغط الماء المشبع ، والامتصاصية ، ومعدل الطاقة الفاعلة ( exergy ) لكل مكون ، وأداء وكفاءة المقطرات الشمسية الثلاثة. كانت كفاءة الطاقات اليومية للمقطر الشائع ، والمقطر الشمسي المقترن مع انابيب حرارية والمقطر الشمسي المقترن مع سخان هواء شمسي هي كالاتي: % 32.5 ،% 47.35 ، و % 35.9 على التوالي ، وكفاءة الطاقات الفاعلة (exergy) اليومية المقابلة لها كانت كالاتي: (%1.64 ، % 7.7 ، و% 4.8) على التوالي ايضا وتم حساب جميع النتائج أعلاه عندما يكون عمق الماء ) cm 2) وفي يوم مشمس (3 – أبريل – 2018). وأظهرت الدراسة ان معظم الطاقة المنتقلة الى المقطر الشمسي يتم ضياعها في حوض المقطر وهي كمية كبيرة مقارنة مع السطح الزجاجي والماء.
النتائج المستخرجة من البحث العملي هي كالاتي : المنظومة الاولى مكونة من مقطر شمسي شائع أعطى انتاجية kg/m2.day 4.8 والثانية مقطر شمسي مقترن مع انابيب حرارية لزيادة درجة حرارة الماء وأعطت كمية ماء بحدود kg/m2.day 7.2 والمنظومة الثالثة هي استعمال مقطر شمسي مقترن مع سخان هواء شمسي لتسخين الماء وأعطت انتاجية بحدود kg/m2.day 6 وجميع النتائج اعلاه تم حسابها عندما يكون عمق الماء في حوض المقطر ( (1.5 cm وفي يوم مشمس (14 – ايار – 2018).
اجريت مقارنة بين الدراستين النظرية والعملية . وتبين من الدراسة ان سلوك الانتاجية النظرية هو نفسه للانتاجية العملية مع معدل فرق (%5) للمقطر الشمسي الشائع. و( %6 ) للمقطر الشمسي المقترن مع انابيب حرارية. و (%4) للمقطر الشمسي المقترن مع سخان هواء شمسي. وكذلك اجريت مقارنة بين نتائج الدراسة النظرية الحالية ودراسات اخرى لمعامل انتقال الحرارة بالتبخير مع معدل اختلاف (%14) . ومعدل اختلاف ( %10) لمعامل انتقال الحرارة بالحمل. ومعدل اختلاف بحدود (%11) لمعامل انتقال الحرارة بالاشعاع.
