تألیف و ترجمه: حمید وثیق زاده انصاری
منبع:راسخون
منبع:راسخون
این پروژه یک پروژه علمی بسیار جالب از اندیشمندان جوان و نو پا است که از انرژی خورشیدی برای جدا سازی نمک از آب شور استفاده می کنند. دستگاه و یا مواد مورد نیاز برای این پروژه به آسانی در دست رس بوده و مطمئن باشید برای همه کسانی که در گیر این پروژه شوند بسیار سرگرم کننده و الهام بخش خواهد بود.
کم بود آب بحرانی است که برای آینده پیش بینی شده است، به طوری که روی داد آن دیر یا زود گریبان گیر بشر می شود. در واقع در حال حاضر نیز این پدیده در بسیاری از مناطق در سراسر جهان رخ داده است. در حال حاضر یکی از بهترین راه ها برای حل این بحران تقطیر یا نمک زدایی آب شور دریا است که تشکیل دهنده حدود بیش از 90 درصد از کل آب موجود در کره زمین است. سه روش نمک زدایی آب وجود دارد:
روش اول غشاء اسمزی است که توسط آن آب فیلتر شده و فقط اجازه عبور مولکول های آب را می دهد فرآیندهای غشایی با استفاده از غشاء نیمه تراوا و فشار، نمک را از آب جدا می کنند. سیستم واحدهای اسمز معکوس به طور معمول با انرژی کمتر نسبت به روش تقطیر حرارتی کار می کنند، که منجر به کاهش کلی هزینه آب شیرین کن ها در طول دهه گذشته شده است. نمک زدایی کماکان انرژی زیادی مصرف می کند، با این حال، هزینه های بعدی آن، هم به قیمت انرژی بستگی خواهد داشت و هم به قیمت فن آوری نمک زدایی.)
روش دوم روش تقطیر معمولی است (روش سنتی مورد استفاده در این عملیات تقطیر در خلاء می باشد که اساس آن جوشش آب در فشار کمتر از اتمسفر و در نتیجه دمای بسیار پایین تر از حد نرمال است. دلیل آن این است که جوشش یک مایع زمانی اتفاق می افتد که فشار بخار برابر فشار محیط باشد. فشار بخار با دما افزایش می یابد. بنا بر این، به دلیل کاهش درجه حرارت، انرژی ذخیره می شود. روش پیش رفته تقطیر چند مرحله ای، ۸۵ درصد از نیاز جهان در سال ۲۰۰۴ را برآورده کرده است).
روش سوم استفاده از سوخت برای تجزیه سلولی آب می باشد، به طوری که با استفاده از انرژی سوخت اتم های آب تجزیه شده و سپس دو باره به شکل مولکولی خود در می آید.
انرژی خورشیدی به راحتی می تواند برای تقطیر و نمک زدایی آب شور و تولید آب کاملاً خالص استفاده شود. در ادامه مجموعه ای از دستور العمل هایی ارائه خواهد شد که به شما پروژه علمی آب شیرین کن با استفاده از انرژی خورشیدی را توضیح خواهد داد.
اول از همه، شما نیاز به 3 - 5 تکه شیشه ذره بینی با اندازه های مختلف به همراه آنتن بشقابی تلویزیون که بلا استفاده است، خواهید داشت. هم چنین اطمینان حاصل کنید که انتخابتان پایه داشته باشد تا بر روی زمین بایستد.
دوم شما نیاز به 3 - 5 پایه و یا سه پایه خواهید داشت و یا همچنین می توانید از سه پایه دوربین برای این منظور استفاده کنید. این مورد برای نگه داشتن تکه های شیشه مورد نیاز است.
سپس، شما نیاز به چند تکه آینه با برش منحنی دارید که متناسب با ساختار آنتن بشقابی باشد. اگر نتوانستید آینه هایی را پیدا کنید که به راحتی در آنتن بشقابی قرار بگیرند، از سه آینه صاف پشتیبان به صورت جای گزین استفاده نمایید، هر چند آینه ها باید مقعر باشند.
در مرحله بعدی، از فروشگاهی باز دید نمایید که دستگاه های آزمایشات علمی را به فروش می رساند. در آن جا شما به دنبال سه چیز مهم بگردید. یک بشر یا ظرف پتری قوی و ضخیم، سه پایه و یا یک پایه ایستاده، که شما بتوانید بشر و سپس دستگاه تقطیر را بر روی آن قرار دهید. این دستگاه یک دستگاه استاندارد متشکل از یک در پوش یا پوششی است که متناسب با بشر باشد. پس از آن، یک لوله زاویه دار شیشه ای (90 / 45 درجه) را وارد درپوش نموده و در آخر لوله را بر روی پایه ایستاده نگه دارید.
در نهایت، شما به مقداری پارچه نیاز دارید که به اندازه لوله شیشه ای باشد. علاوه بر آن مقداری آب سرد، یک قطره چکان کوچک، یک لیوان و یک مداد تهیه نمایید.
جمع آوری مواد که بخش مشکل پروژه بود، به اتمام رسید، اکنون به سراغ راه اندازی دستگاه می رویم.
ابتدا آینه درون آنتن بشقابی را رو به خورشید قرار دهید. اگر شما از آینه ها استفاده می نمایید، آنها باید زاویه ای حدود 80 تا 85 درجه داشته باشند. با استفاده از نوار اندازه گیری، سعی کنید وسط آینه را بیابید. این کار خیلی نیاز به دقت ندارد. مقدار اندازه گیری شده را با یک مداد علامت گذاری کنید.
در مرحله بعدی، سه پایه به علاوه بشر و دستگاه تقطیر با آب شور را در جلوی آینه قرار دهید. لوله را با پارچه بپوشانید، البته می توانید آن را گره بزنید. نیمه باقی مانده لوله که وارد بشر می شود را نپوشانید.
حال قسمت سخت کار یعنی هماهنگی آینه ها و ذره بین ها شروع می شود. ابتدا، آینه ها را به شیوه ای قرار دهید که کاملاً در مواجهه با نور خورشید قرار گرفته و بشر در بهترین حالت، نور خورشید را جذب نماید. جهت و زاویه آینه را آن قدر تغییر دهید تا به یک نقطه عالی از تابش اشعه برسد.
عینک خود را بپوشید و شروع به تنظیم ذره بین ها کنید. هنگامی که آنها را بر روی سه پایه تنظیم نمودید باز تاب های دریافتی از آینه را، به طور مستقیم بر روی سطح آب متمرکز نمایید. این کار ممکن است کمی طول بکشد اما اشعه ها در بهترین حالت ممکن به سطح آب متمرکز می شوند. در واقع، اگر شما واقعاً این کار را به درستی انجام دهید، یک اشعه کامل متمرکز از نور خورشید را دریافت می کنید.
مرحله بعد کمی دشوار و در عین حال اختیاری است. شیشه های ذره بین به شما خواهند گفت که "فاصله کانونی از نقطه کانونی چقدر است". این طول از سطح شیشه ای تا نقطه ای است که انرژی اشعه می تواند تا حد اکثر ممکن متمرکز شود. شما می توانید نقطه را بر روی زمین به عنوان نقطه کانونی در نظر گرفته و با کمک یک چوب و مداد آن نقطه را مشخص نمایید. این نقطه را با چوب بر جسته کنید تا کار برایتان راحت تر شود. سپس دستگاه تقطیر را بر روی آن نقطه قرار دهید و لنزهای بزرگ نمایی را به شیوه ای قرار دهید که همه لنزها دارای یک نقطه کانونی مشترک، یعنی بشر باشند. شما برای این کار نیاز به متر و یا نوار اندازه گیری خواهید داشت. به این ترتیب، شما بهترین نقطه تمرکز از اشعه را دریافت می کنید.
با استفاده از آب سرد و قطره چکان پارچه را مرطوب نگه دارید.
به آرامی آب شروع به بخار شدن و تبخیر می کند. از آن جایی که بخار آب سبک تر از هواست، بالا می رود و وارد لوله می شود و نمک ها باقی می مانند. سرمای پارچه بخار را متراکم و منقبض نموده و آن را به صورت آب شیرین بدون نمک تبدیل می-نماید. این فرایند به راحتی می تواند با کمک انرژی بسیار فراوان خورشیدی برای نمک زدایی آب شور استفاده شود.
کم بود آب بحرانی است که برای آینده پیش بینی شده است، به طوری که روی داد آن دیر یا زود گریبان گیر بشر می شود. در واقع در حال حاضر نیز این پدیده در بسیاری از مناطق در سراسر جهان رخ داده است. در حال حاضر یکی از بهترین راه ها برای حل این بحران تقطیر یا نمک زدایی آب شور دریا است که تشکیل دهنده حدود بیش از 90 درصد از کل آب موجود در کره زمین است. سه روش نمک زدایی آب وجود دارد:
روش اول غشاء اسمزی است که توسط آن آب فیلتر شده و فقط اجازه عبور مولکول های آب را می دهد فرآیندهای غشایی با استفاده از غشاء نیمه تراوا و فشار، نمک را از آب جدا می کنند. سیستم واحدهای اسمز معکوس به طور معمول با انرژی کمتر نسبت به روش تقطیر حرارتی کار می کنند، که منجر به کاهش کلی هزینه آب شیرین کن ها در طول دهه گذشته شده است. نمک زدایی کماکان انرژی زیادی مصرف می کند، با این حال، هزینه های بعدی آن، هم به قیمت انرژی بستگی خواهد داشت و هم به قیمت فن آوری نمک زدایی.)
روش دوم روش تقطیر معمولی است (روش سنتی مورد استفاده در این عملیات تقطیر در خلاء می باشد که اساس آن جوشش آب در فشار کمتر از اتمسفر و در نتیجه دمای بسیار پایین تر از حد نرمال است. دلیل آن این است که جوشش یک مایع زمانی اتفاق می افتد که فشار بخار برابر فشار محیط باشد. فشار بخار با دما افزایش می یابد. بنا بر این، به دلیل کاهش درجه حرارت، انرژی ذخیره می شود. روش پیش رفته تقطیر چند مرحله ای، ۸۵ درصد از نیاز جهان در سال ۲۰۰۴ را برآورده کرده است).
روش سوم استفاده از سوخت برای تجزیه سلولی آب می باشد، به طوری که با استفاده از انرژی سوخت اتم های آب تجزیه شده و سپس دو باره به شکل مولکولی خود در می آید.
انرژی خورشیدی به راحتی می تواند برای تقطیر و نمک زدایی آب شور و تولید آب کاملاً خالص استفاده شود. در ادامه مجموعه ای از دستور العمل هایی ارائه خواهد شد که به شما پروژه علمی آب شیرین کن با استفاده از انرژی خورشیدی را توضیح خواهد داد.
خرید لوازم مورد نیاز
اکنون، لیست زیر را بردارید و به خرید بروید زیرا شما نیاز خواهید داشت که برای تهیه این لیست به مکان های مختلف بروید. برخی از موارد آن ممکن است حتی در گاراژ و یا حیاط خلوت شما یافت شود. آماده هستید؟ بنا بر این شروع می کنیم:اول از همه، شما نیاز به 3 - 5 تکه شیشه ذره بینی با اندازه های مختلف به همراه آنتن بشقابی تلویزیون که بلا استفاده است، خواهید داشت. هم چنین اطمینان حاصل کنید که انتخابتان پایه داشته باشد تا بر روی زمین بایستد.
دوم شما نیاز به 3 - 5 پایه و یا سه پایه خواهید داشت و یا همچنین می توانید از سه پایه دوربین برای این منظور استفاده کنید. این مورد برای نگه داشتن تکه های شیشه مورد نیاز است.
سپس، شما نیاز به چند تکه آینه با برش منحنی دارید که متناسب با ساختار آنتن بشقابی باشد. اگر نتوانستید آینه هایی را پیدا کنید که به راحتی در آنتن بشقابی قرار بگیرند، از سه آینه صاف پشتیبان به صورت جای گزین استفاده نمایید، هر چند آینه ها باید مقعر باشند.
در مرحله بعدی، از فروشگاهی باز دید نمایید که دستگاه های آزمایشات علمی را به فروش می رساند. در آن جا شما به دنبال سه چیز مهم بگردید. یک بشر یا ظرف پتری قوی و ضخیم، سه پایه و یا یک پایه ایستاده، که شما بتوانید بشر و سپس دستگاه تقطیر را بر روی آن قرار دهید. این دستگاه یک دستگاه استاندارد متشکل از یک در پوش یا پوششی است که متناسب با بشر باشد. پس از آن، یک لوله زاویه دار شیشه ای (90 / 45 درجه) را وارد درپوش نموده و در آخر لوله را بر روی پایه ایستاده نگه دارید.
در نهایت، شما به مقداری پارچه نیاز دارید که به اندازه لوله شیشه ای باشد. علاوه بر آن مقداری آب سرد، یک قطره چکان کوچک، یک لیوان و یک مداد تهیه نمایید.
جمع آوری مواد که بخش مشکل پروژه بود، به اتمام رسید، اکنون به سراغ راه اندازی دستگاه می رویم.
تنظیمات و راه اندازی دستگاه
همه چیز در مورد تنظیمات و راه اندازی دستگاه است. در طول فرآیند راه اندازی، دستگاهی که شما باید سر هم کنید باید به شیوه ای باشد که، اشعه های خورشید را به بهترین شکل در بشر متمرکز کند. این کار ساعت ها به طول می انجامد، پس خود را با یک کلاه آفتاب گیر و عینک مجهز نمایید.ابتدا آینه درون آنتن بشقابی را رو به خورشید قرار دهید. اگر شما از آینه ها استفاده می نمایید، آنها باید زاویه ای حدود 80 تا 85 درجه داشته باشند. با استفاده از نوار اندازه گیری، سعی کنید وسط آینه را بیابید. این کار خیلی نیاز به دقت ندارد. مقدار اندازه گیری شده را با یک مداد علامت گذاری کنید.
در مرحله بعدی، سه پایه به علاوه بشر و دستگاه تقطیر با آب شور را در جلوی آینه قرار دهید. لوله را با پارچه بپوشانید، البته می توانید آن را گره بزنید. نیمه باقی مانده لوله که وارد بشر می شود را نپوشانید.
حال قسمت سخت کار یعنی هماهنگی آینه ها و ذره بین ها شروع می شود. ابتدا، آینه ها را به شیوه ای قرار دهید که کاملاً در مواجهه با نور خورشید قرار گرفته و بشر در بهترین حالت، نور خورشید را جذب نماید. جهت و زاویه آینه را آن قدر تغییر دهید تا به یک نقطه عالی از تابش اشعه برسد.
عینک خود را بپوشید و شروع به تنظیم ذره بین ها کنید. هنگامی که آنها را بر روی سه پایه تنظیم نمودید باز تاب های دریافتی از آینه را، به طور مستقیم بر روی سطح آب متمرکز نمایید. این کار ممکن است کمی طول بکشد اما اشعه ها در بهترین حالت ممکن به سطح آب متمرکز می شوند. در واقع، اگر شما واقعاً این کار را به درستی انجام دهید، یک اشعه کامل متمرکز از نور خورشید را دریافت می کنید.
مرحله بعد کمی دشوار و در عین حال اختیاری است. شیشه های ذره بین به شما خواهند گفت که "فاصله کانونی از نقطه کانونی چقدر است". این طول از سطح شیشه ای تا نقطه ای است که انرژی اشعه می تواند تا حد اکثر ممکن متمرکز شود. شما می توانید نقطه را بر روی زمین به عنوان نقطه کانونی در نظر گرفته و با کمک یک چوب و مداد آن نقطه را مشخص نمایید. این نقطه را با چوب بر جسته کنید تا کار برایتان راحت تر شود. سپس دستگاه تقطیر را بر روی آن نقطه قرار دهید و لنزهای بزرگ نمایی را به شیوه ای قرار دهید که همه لنزها دارای یک نقطه کانونی مشترک، یعنی بشر باشند. شما برای این کار نیاز به متر و یا نوار اندازه گیری خواهید داشت. به این ترتیب، شما بهترین نقطه تمرکز از اشعه را دریافت می کنید.
با استفاده از آب سرد و قطره چکان پارچه را مرطوب نگه دارید.
به آرامی آب شروع به بخار شدن و تبخیر می کند. از آن جایی که بخار آب سبک تر از هواست، بالا می رود و وارد لوله می شود و نمک ها باقی می مانند. سرمای پارچه بخار را متراکم و منقبض نموده و آن را به صورت آب شیرین بدون نمک تبدیل می-نماید. این فرایند به راحتی می تواند با کمک انرژی بسیار فراوان خورشیدی برای نمک زدایی آب شور استفاده شود.
/ج
