Thermally driven reverse osmosis: thermodynamics of a novel process that uses heat for desalination and water purification
Notice bibliographique
Résumé
Thermal energy is available from a variety of renewable sources, and can be an important energy source for sustainable water desalination, treatment, and reuse. In this study, we describe the thermodynamic limits of a novel thermally driven reverse osmosis (TDRO) process and compare its performance to other water separation technologies. The proposed TDRO system consists of a piston set that uses the thermal expansion of a saturated working fluid to act on an impaired feed water source to drive clean water permeate across a RO membrane. Applying the first and second laws, we show that the amount of heat needed is highly sensitive to feed concentration, recovery ratio, selection of the working fluid, operating temperature, and size of the working piston. A minimum specific heat of 20 kWh/m 3 is achieved for 50 % recovery of a seawater feed source, when (i) water is selected as the working fluid, (ii) the working fluid is operated at 247 °C, and (iii) the piston is sized properly. This translates to a first law efficiency of 7.9 %, a second law efficiency of 18.1 %, and a gain output ratio above 32. At lower working temperatures of 110 °C, specific heat increases slightly to 24 kWh/m 3 and the gain output ratio drops to 26. These metrics compare favorably with other thermal separation technologies, suggesting that TDRO can be an important means of harnessing low-grade heat for water production.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».