Chapter-4 SOLAR DISTILLATION 4.1 G

Chapter-4
SOLAR DISTILLATION


4.1 General

Decline in drinking water quality is affecting millions in developing countries.Though many
remediation technologies are available, for common peopleit‘s a distinct dream and many
options lack appropriateness.Sunlight is the most abundant natural resource in the world. Areas
reeling under water stress receive upto 200-300 sunny days a year. Renewably, steam is the
purest form of water. Solar Desalination/ Distillation involves heating of raw water, producing
steam and condensing steam into drinking water. Dissolved Solids level in Solar Distilled water
is less than 3 ppm and Bacteria free. The water is 100% safe, with no taste of hardness.

Solar Desalination is applicable in all areas with =sunlight and facing water contaminations
from sea water, excess of iron, fluoride, nitrates, arsenic, calcium hardness etc. The temperature
developed inside the still is over 850 Cel. During rainy days, the still can be altered for Rain
Water collection if needed. Up to 90% of the input water is recovered as distilled water,
ecologically sound and no energy costs. Solar distillation is a relatively simple treatment of
brackish (i.e. contain dissolved salts) water supplies. Distillation is one of many processes that
can be used for water purification and can use any heating source. Solar energy is a low tech
option. In this process, water is evaporated, using the energy of the sun then the vapour
condenses as pure water.This process removes salts and other impurities. Solar distillation is
used to produce drinking water or to produce pure water for lead acid batteries, laboratories,
hospitals and in producing commercial products such as rose water. It is recommended that
drinking water has 100 to 1000 mg/l of salt to maintain electrolyte levels and for taste. Some
saline water may need to be added to the distilled water for acceptable drinking water.
Solar water distillation is a very old technology. An early large-scale solar still was built in 1872
to supply a mining community in Chile with drinking water. It has been used for emergency
situations including navy introduction of inflatable stills for life boats.

25






There are a number of other approaches to desalination, such as photovoltaic powered
reverseosmosis, for which small-scale commercially available equipment is available; solar
distillation has to be compared with these options to determine its appropriateness to any
situation. If treatment of polluted water is required rather than desalination, slow sand filtration is
a low cost option .

4.2 Energy requirements for water distillation

The energy required to evaporate water, called the latent heat of vaporisation of water, is 2260
kilojoules per kilogram (kJ/kg). This means that to produce 1 litre (i.e. 1kg as the density of
water is 1kg/litre) of pure water by distilling brackish water requires a heat input of 2260kJ. This
does not allow for the efficiency of the system sued which will be less than 100%, or for any
recovery of latent heat that is rejected when the water vapour is condensed.
It should be noted that, although 2260kJ/kg is required to evaporate water, to pump a kg of water
through 20m head requir es only 0.2kJ/kg. Distillation is therefore normally considered only
where there is no local source of fresh water that can be easily pumped or lifted.

4.3 How a simple solar still works















Fig 4.1 Schematic of a single-basin solar still

26






The main features are the same for all solar stills. The solar radiation is transmitted through the
glass or plastic cover and captured by a black surface at the bottom of the still. A shallow layer
of water absorbs the heat which then produces vapour within the chamber of the still. This layer
should be 20mm deep for best performance.
The vapour condenses on the glass cover, which is at a lower temperature because it is in contact
with the ambient air, and runs down into a gutter from where it is fed to a storage tank.
4.4 Design objectives for an efficient solar still

For high efficiency the solar still should maintain
• a high feed (undistilled) water temperature
• a large temperature difference between feed water and condensing surface
• low vapour leakage.
A high feed water temperature can be achieved if:
• a high proportion of incoming radiation is absorbed by the feed water as heat. Hence low
absorption glazing and a good radiation absorbing surface are required
• heat losses from the floor and walls are kept low
• the water is shallow so there is not so much to heat.
A large temperature difference can be achieved if :
• the condensing surface absorbs little or none of the incoming radiation
• condensing water dissipates heat which must be removed rapidly from the condensing
surface by, for example, a second flow of water or air, or by condensing at night.
4.5 Solar Stills:
Single-basin stills have been much studied and their behaviour is well understood. The
efficiency of solar stills which are well-constructed and maintained is about 50% although
typical efficiencies can be 25%. Daily output as a function of solar irradiation is greatest in the
early evening when the feed water is still hot but when outside temperatures are falling. At very
high air temperatures such as over 45ºC, the plate can become too war m and condensation on it
can become problematic, leading to loss of efficiency.
Some problems with solar stills which would reduce their efficiency include:-
• Poor fitting and joints, which increase colder air flow from outside into the still
Cracking, breakage or scratches on glass, which reduce solar transmission or let in air

27

Kết quả (Việt) 1:

Chương-4 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHƯNG CẤT 4.1 tổng Sự suy giảm chất lượng nước uống là ảnh hưởng đến hàng triệu người ở các nước đang phát triển. Mặc dù nhiều khắc phục công nghệ có sẵn, cho peopleit phổ biến của một giấc mơ khác nhau và nhiều người tùy chọn không phù hợp. Ánh sáng mặt trời là tài nguyên thiên nhiên phong phú nhất trên thế giới. Khu vực quay cồng dưới nước căng thẳng nhận được tối đa 200-300 ngày nắng mỗi năm. Renewably, hơi nước là các dạng tinh khiết nhất của nước. Năng lượng mặt trời khử muối / chưng cất bao gồm việc sưởi ấm của nước thô, sản xuất hơi nước và ngưng tụ hơi vào nước uống. Hòa tan chất rắn cấp nước chưng cất năng lượng mặt trời là ít hơn 3 ppm và vi khuẩn miễn phí. Nước là 100% an toàn, với không có hương vị của độ cứng. Năng lượng mặt trời khử muối được áp dụng trong mọi lĩnh vực với = ánh sáng mặt trời và phải đối mặt với nước contaminations từ nước biển, dư thừa của sắt, florua, nitrat, asen, độ cứng canxi vv. Nhiệt độ phát triển bên trong vẫn còn là hơn 850 Cel. Trong những ngày mưa, vẫn có thể được thay đổi cho mưa Nước bộ sưu tập nếu cần thiết. Lên đến 90% đầu vào nước được khôi phục dưới dạng nước cất, sinh thái âm thanh và không có chi phí năng lượng. Năng lượng mặt trời chưng cất là một điều trị tương đối đơn giản nước lợ (tức là chứa muối hòa tan) nguồn cung cấp nước. Chưng cất là một trong rất nhiều xử lý mà có thể được sử dụng làm sạch nước và có thể sử dụng bất kỳ nguồn hệ thống sưởi. Năng lượng mặt trời là một công nghệ cao thấp tùy chọn. Trong quá trình này, nước bốc hơi, bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời sau đó hơi ngưng tụ như nước tinh khiết. Quá trình này loại bỏ muối và các tạp chất. Năng lượng mặt trời chưng cất là được sử dụng để sản xuất nước uống hoặc để sản xuất nước tinh khiết cho ác quy axít chì, Phòng thí nghiệm, bệnh viện và trong sản xuất các sản phẩm thương mại như nước hoa hồng. Đó khuyến cáo rằng nước uống có 100-1.000 mg/l muối để duy trì mức độ chất điện phân và cho hương vị. Một số nước mặn có thể cần phải được thêm vào nước cất nước uống được chấp nhận. Chưng cất nước năng lượng mặt trời là một công nghệ rất cũ. Một vẫn còn năng lượng mặt trời quy mô lớn đầu tiên được xây dựng vào năm 1872 để cung cấp một cộng đồng khai thác mỏ ở Chile với nước uống. Nó đã được sử dụng cho trường hợp khẩn cấp trường hợp bao gồm các giới thiệu Hải quân của khí thổi tĩnh cho cuộc sống thuyền. 25 Có một số phương pháp tiếp cận khác để khử muối, chẳng hạn như quang điện cung cấp reverseosmosis, cho thiết bị thương mại có quy mô nhỏ có sẵn; năng lượng mặt trời chưng cất đã được so sánh với các tùy chọn để xác định của nó phù hợp với bất kỳ tình hình. Nếu điều trị của nước bị ô nhiễm là cần thiết hơn là khử muối, chậm cát lọc là một lựa chọn chi phí thấp. 4.2 năng lượng yêu cầu cho chưng cất nước Năng lượng cần thiết để bốc hơi nước, được gọi là nhiệt ẩn của vaporisation nước, là 2260 kilojoules cho mỗi kg (kJ/kg). Điều này có nghĩa là để sản xuất 1 lít (tức là 1kg là mật độ nước là 1 kg/lít) nước tinh khiết bởi chưng cất nước lợ đòi hỏi một đầu vào nhiệt của 2260kJ. Điều này does not allow for the efficiency of the system sued which will be less than 100%, or for any recovery of latent heat that is rejected when the water vapour is condensed. It should be noted that, although 2260kJ/kg is required to evaporate water, to pump a kg of water through 20m head requir es only 0.2kJ/kg. Distillation is therefore normally considered only where there is no local source of fresh water that can be easily pumped or lifted. 4.3 How a simple solar still works Fig 4.1 Schematic of a single-basin solar still 26 The main features are the same for all solar stills. The solar radiation is transmitted through the glass or plastic cover and captured by a black surface at the bottom of the still. A shallow layer of water absorbs the heat which then produces vapour within the chamber of the still. This layer should be 20mm deep for best performance. The vapour condenses on the glass cover, which is at a lower temperature because it is in contact with the ambient air, and runs down into a gutter from where it is fed to a storage tank. 4.4 Design objectives for an efficient solar still For high efficiency the solar still should maintain • a high feed (undistilled) water temperature • a large temperature difference between feed water and condensing surface • low vapour leakage. A high feed water temperature can be achieved if: • a high proportion of incoming radiation is absorbed by the feed water as heat. Hence low absorption glazing and a good radiation absorbing surface are required • heat losses from the floor and walls are kept low • the water is shallow so there is not so much to heat. A large temperature difference can be achieved if : • the condensing surface absorbs little or none of the incoming radiation • condensing water dissipates heat which must be removed rapidly from the condensing surface by, for example, a second flow of water or air, or by condensing at night.4.5 Solar Stills: Single-basin stills have been much studied and their behaviour is well understood. The efficiency of solar stills which are well-constructed and maintained is about 50% although typical efficiencies can be 25%. Daily output as a function of solar irradiation is greatest in the early evening when the feed water is still hot but when outside temperatures are falling. At very high air temperatures such as over 45ºC, the plate can become too war m and condensation on it can become problematic, leading to loss of efficiency. Some problems with solar stills which would reduce their efficiency include:- • Poor fitting and joints, which increase colder air flow from outside into the still Cracking, breakage or scratches on glass, which reduce solar transmission or let in air 27

Kết quả (Việt) 2:

Chương-4
chưng cất SOLAR 4.1 Tổng Giảm chất lượng nước uống có ảnh hưởng đến hàng triệu người trong phát triển countries.Though nhiều công nghệ xử lý có sẵn, cho peopleit'sa phổ biến giấc mơ khác biệt và nhiều tùy chọn thiếu appropriateness.Sunlight là tài nguyên thiên nhiên phong phú nhất trên thế giới. Khu vực quay cuồng thiếu nước nhận được tối đa 200-300 ngày nắng một năm. Renewably, hơi nước là dạng tinh khiết nhất của nước. Solar khử muối / Chưng cất nhiệt của nước thô, sản xuất hơi và ngưng tụ hơi nước thành nước uống. Hòa tan chất rắn trong nước cất cấp năng lượng mặt trời là ít hơn 3 ppm và vi khuẩn miễn phí. Các nước là 100% an toàn, không có hương vị của độ cứng. Solar lọc nước muối là được áp dụng tại tất cả các khu vực có ánh sáng mặt trời và mặt = nước nhiễm bẩn từ nước biển, dư thừa chất sắt, florua, nitrat, asen, độ cứng canxi vv Nhiệt độ phát triển bên trong vẫn còn hơn 850 Cel. Trong những ngày mưa, vẫn còn có thể được thay đổi cho Mưa thu nước nếu cần thiết. Lên đến 90% lượng nước đầu vào bị thu hồi làm nước cất, sinh thái và không có chi phí năng lượng. Solar chưng cất là một điều trị tương đối đơn giản của lợ (tức là chứa muối hòa tan) nguồn cung cấp nước. Chưng cất là một trong nhiều quá trình đó có thể được sử dụng để lọc nước và có thể sử dụng bất kỳ nguồn nhiệt. Năng lượng mặt trời là một công nghệ cao thấp tùy chọn. Trong quá trình này, nước bị bốc hơi, sử dụng năng lượng mặt trời thì hơi ngưng tụ quá trình water.This như tinh khiết loại bỏ muối và các tạp chất khác. Solar chưng cất được sử dụng để sản xuất nước uống hoặc để sản xuất nước tinh khiết chì axit pin, phòng thí nghiệm, bệnh viện và trong sản xuất các sản phẩm thương mại như nước hoa hồng. Đó là khuyến cáo rằng nước uống có 100-1.000 mg / l muối để duy trì mức độ chất điện phân và cho hương vị. Một số nước mặn có thể cần phải được thêm vào nước cất cho nước uống có thể chấp nhận. chưng cất nước năng lượng mặt trời là một công nghệ rất cũ. Một năng lượng mặt trời quy mô lớn đầu vẫn được xây dựng vào năm 1872 để cung cấp một cộng đồng khai thác mỏ ở Chile với nước uống. Nó đã được sử dụng cho các trường hợp khẩn cấp tình huống bao gồm giới thiệu hải quân của ảnh tĩnh inflatable thuyền cuộc sống. 25 Có một số phương pháp khác để khử muối, như quang điện cung reverseosmosis, mà quy mô nhỏ thiết bị thương mại có sẵn có sẵn; năng lượng mặt trời chưng cất đã được so sánh với các tùy chọn để xác định sự phù hợp của nó với bất kỳ tình huống. Nếu xử lý nước ô nhiễm là cần thiết chứ không phải là khử muối, lọc cát chậm là một lựa chọn chi phí thấp. 4.2 Yêu cầu về năng lượng cho quá trình chưng cất nước Năng lượng cần thiết để làm bay hơi nước, được gọi là nhiệt ẩn của vaporisation nước, là 2260 calo mỗi kilogram (kJ / ki-lô-gam). Điều này có nghĩa rằng để sản xuất 1 lít (tức là 1kg khi mật độ của nước là 1kg / lít) nước tinh khiết bằng cách chưng cất nước lợ đòi hỏi một đầu vào nhiệt của 2260kJ. Điều này không cho phép hiệu quả của hệ thống bị kiện mà sẽ được ít hơn 100%, hoặc cho bất kỳ thu hồi nhiệt tiềm ẩn mà bị từ chối khi hơi nước ngưng tụ. Cần lưu ý rằng, mặc dù 2260kJ / kg được yêu cầu để làm bay hơi nước, bơm một kg nước thông qua đầu 20m es requir chỉ 0.2kJ / kg. Chưng cất là do đó thường được coi là chỉ nơi không có nguồn nước nước ngọt có thể dễ dàng bơm hoặc dỡ bỏ. 4.3 Làm thế nào một năng lượng mặt trời đơn giản vẫn hoạt hình 4,1 Schematic của một mặt trời duy nhất lưu vực vẫn còn 26 Các tính năng chính là như nhau cho tất cả các năng lượng mặt trời ảnh tĩnh. Các bức xạ năng lượng mặt trời được truyền qua thủy tinh hoặc nhựa nắp và bắt giữ bởi một bề mặt màu đen ở phía dưới vẫn còn. Một lớp nông của nước hấp thụ nhiệt mà sau đó tạo hơi trong buồng của vẫn còn. Lớp này nên 20mm sâu cho hiệu suất tốt nhất. Hơi ngưng tụ lại trên vỏ thủy tinh, mà là ở một nhiệt độ thấp hơn vì nó tiếp xúc với không khí xung quanh, và chạy xuống thành một rãnh từ nơi nó được đưa vào một bể chứa. 4.4 Mục tiêu thiết kế cho một năng lượng mặt trời hiệu quả vẫn Đối với hiệu quả cao các năng lượng mặt trời vẫn nên duy trì • một nguồn cấp dữ liệu cao (undistilled) Nhiệt độ nước • một sự khác biệt lớn giữa nhiệt độ nước cấp và ngưng tụ trên bề mặt • rò rỉ hơi thấp. Nhiệt độ nước cấp cao có thể đạt được nếu : • một tỷ lệ cao của bức xạ đến được hấp thụ bởi nước cấp dưới dạng nhiệt. Do đó thấp kính hấp thụ và bức xạ tốt hấp thụ bề mặt được yêu cầu • tổn thất nhiệt từ sàn nhà và các bức tường được giữ ở mức thấp • các nước nông nên không có quá nhiều nhiệt. Một sự khác biệt nhiệt độ lớn có thể đạt được nếu: • bề mặt ngưng tụ hấp thụ rất ít hoặc không có các bức xạ tới • Nước ngưng tụ giải nhiệt mà phải được loại bỏ nhanh chóng từ ngưng tụ trên bề mặt bằng, ví dụ, một dòng thứ hai của nước hoặc không khí, hoặc bằng cách ngưng tụ vào ban đêm. 4,5 Stills năng lượng mặt trời: ảnh tĩnh đơn lưu vực có được nghiên cứu nhiều và hành vi của họ cũng được hiểu. Các hiệu quả của ảnh tĩnh năng lượng mặt trời được xây dựng tốt và duy trì khoảng 50% mặc dù hiệu quả điển hình có thể là 25%. Sản lượng hàng ngày là một chức năng của ánh sáng mặt trời là lớn nhất trong buổi tối đầu khi nước cấp vẫn còn nóng nhưng khi nhiệt độ bên ngoài đang rơi xuống. Tại rất nhiệt độ không khí cao như trên 45ºC, tấm có thể trở thành chiến tranh quá m và ngưng tụ trên nó có thể trở thành vấn đề, ​​dẫn đến mất hiệu quả. Một số vấn đề với ảnh tĩnh mà năng lượng mặt trời sẽ làm giảm hiệu quả của họ bao gồm: - • lắp nghèo và các khớp, làm tăng dòng chảy không khí lạnh hơn từ bên ngoài vào vẫn Cracking, vỡ hoặc trầy xước trên kính, mà làm giảm sự truyền năng lượng mặt trời hoặc để trong không khí 27