آب‌شیرین‌کن خورشیدی متمرکز

بندانگشتی|تبخیرکننده چندمرحله‌ای (Multiple-Effect Evaporator)
**آب‌شیرین‌کن خورشیدی متمرکز** (به انگلیسی: Concentrated solar still) سیستمی است که از همان مقدار ورودی گرمای خورشیدی (همان سطح جمع‌آوری خورشیدی) مشابه یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی ساده استفاده می‌کند، اما می‌تواند حجمی از آب شیرین تولید کند که چندین برابر بیشتر است.

در حالی که یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی ساده روشی برای تقطیر آب با استفاده از گرمای خورشید برای پیش‌بردنِ تبخیر از منبع آب و استفاده از هوای محیط برای خنک کردن فیلمِ کندانسور (چگالنده) است، یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی متمرکز از یک جمع‌کننده گرمایی خورشیدی متمرکز استفاده می‌کند تا گرمای خورشید را متمرکز کرده و آن را به یک فرایند تبخیر چندمرحله‌ای (Multiple-effect evaporation) برای تقطیر تحویل دهد، که بدین ترتیب نرخ طبیعی تبخیر را افزایش می‌دهد. آب‌شیرین‌کن خورشیدی متمرکز قادر به تولید آب در مقیاس بزرگ در مناطقی با انرژی خورشیدی فراوان است.

## عملکرد
آب‌شیرین‌کن خورشیدی متمرکز می‌تواند تا بیست برابر بیشتر از حداکثرِ نظریِ یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی استاندارد آب تولید کند و در عمل می‌تواند تا ۳۰ برابر حجم آب تولید نماید.

یک آب‌شیرین‌کن خورشیدی استاندارد با بازده معمولی ۲۵٪ (بدون در نظر گرفتن هیچ‌گونه بازیابی گرمای نهان دفع شده)، با توجه به اینکه گرمای نهان تبخیر آب ۲٫۲۶ مگاژول بر کیلوگرم است، باید ۲٫۴ کیلوگرم (یا لیتر) آب در هر متر مربع در روز در منطقه‌ای با میانگین تابش خورشیدی روزانه ۲۱٫۶ مگاژول بر متر مربع (۲۵۰ وات بر متر مربع) تبخیر کند، یا ۸۷۳ لیتر در سال (مانند ارتفاع بارش ۸۷۳ میلی‌متر). یک دستگاه با بهره‌وری بیست برابر بیشتر، خروجی روزانه ۴۸ میلی‌متر یا سالانه ۱۷٫۵ متر خواهد داشت.

## یکپارچه‌سازی حرارتی
### تبخیر چندمرحله‌ای
آب‌شیرین‌کن خورشیدی متمرکز روشی را برای بازیابی گرمای نهانِ بخارِ تقطیرشده که توسط یک آب‌شیرین‌کن استاندارد گرفته و مجدداً استفاده نمی‌شود، پیاده‌سازی می‌کند. این کار با استفاده از چندین مرحله تبخیر به صورت سری انجام می‌شود (نگاه کنید به تبخیرکننده چندمرحله‌ای). گرمای نهان بخار تقطیرشده تولید شده در مرحله (یا اثر) n-1، در مرحله n با جوشاندن شورابه (Brine) غلیظِ باقی‌مانده از مرحله n-1 بازیابی می‌شود که این خود بخار تقطیرشده‌ای تولید می‌کند که گرمای نهان آن در مرحله n+1 با جوشاندن شورابه غلیظ باقی‌مانده از مرحله n بازیابی خواهد شد. از آنجا که شورابه در هر مرحله به‌طور مداوم غلیظ می‌شود، نقطه جوش آن در شرایط استاندارد همچنان افزایش می‌یابد. برای غلبه بر افزایش نقطه جوش شورابه، هر مرحله تبخیرکننده در فشاری کمتر از مرحله قبلی عمل می‌کند، که به‌طور مؤثر نقطه جوش را کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد تا انتقال حرارت کافی در هر مرحله انجام شود. این فرایند می‌تواند تا زمانی که شرایط تقطیر به اندازه کافی تنزل یابد (یعنی فشار و دما بسیار پایین و حجم بخار تقطیر بسیار زیاد باشد) تکرار شود.

### پمپ حرارتی
مرحله نهایی تبخیر، بخار تقطیری تولید می‌کند که در شرایط حالتی بسیار نامطلوب در نظر گرفته می‌شود. این بخار می‌تواند در یک کندانسور نهایی میعان شود، که در این صورت گرمای نهان آن به عنوان ضایعات دفع می‌شود، یا می‌تواند با استفاده از یک پمپ حرارتی میعان شود که در این صورت گرمای نهان آن (یا بخشی از آن) قابل بازیابی است. در مورد دوم، پمپ حرارتی به‌طور مؤثر شرایط حالت گرمای نهان را با انجام کار (مانند فشرده‌سازی) به شرایط قابل استفاده‌تر (دما و فشار بالاتر) «ارتقا» می‌دهد. شرایط می‌تواند به اندازه‌ای ارتقا یابد که گرمای بازیابی‌شده بتواند برای تأمین گرمای اضافی جهت تبخیر در اولین مرحله (اثر) استفاده شود.

## منابع

رده:تصفیه آب
رده:نیروی خورشیدی