Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc

Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc

Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt MỤC LỤC Trang tựa TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC……………………………………………………………… i LỜI CAM ĐOAN…………………………………………………………………… iii LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………… iv TÓM TẮT………………………………………………………………………… .v ABSTRACT………………………………………………………………………… vi MỤC LỤC……………………………………………………… vii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU……………………………………………………… x DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ……………………………………………………… xi DANH SÁCH CÁC BẢNG………………………………………………………… xv Chƣơng TỔNG QUAN 1.1Tổng quan kết nghiên cứu liên quan 1.1.1 Khái quát nhu cầu sử dụng lƣợng giới nƣớc ta 1.1.2 Nhu cầu sử dụng thu khơng khí dùng lƣợng mặt trời 1.1.3 Khả ứng dụng đề tài nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài 19 1.3 Mục đích đề tài 21 1.4 Nhiệm vụ , đối tƣợng giới hạn đề tài 21 1.4.1 Nhiệm vụ đề tài 21 1.4.2 Đối tƣợng nghiên cứu 21 1.4.3 Giới hạn đề tài 21 1.5 Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu 22 1.5.1 Phƣơng pháp nghiên cứu 22 1.5.2 Phƣơng pháp tiếp cận 22 vii Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 2.1Tổng quan chung nguồn lƣợng mặt trời 23 2.1.1 Mặt trời 23 2.1.2 Nguồn xạ mặt trời 25 2.2 Lý thuyết lƣợng xạ mặt trời 28 2.2.1Tính tốn lƣợng mặt trời 28 2.2.2 Tính tốn góc tới xạ trực xạ 28 2.3 Lý thuyết tính tốn thu 31 2.3.1 Kết cấu thu phẳng gia nhiệt khơng khí 31 2.3.2 Tính tốn nhiệt thu phẳng 32 2.3.3 Tính hiệu suất thu 41 Chƣơng MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT BỘ THU KHƠNG KHÍ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI VÁCH SÓNG DỌC 43 3.1 Giới thiệu phần mềm Comsol multyphysics 5.2a 43 3.2 Giải tốn mơ phƣơng pháp số 44 3.2.1 Các bƣớc thực tốn mơ số 44 3.2.2 Phƣơng pháp dùng để giải toán truyền nhiệt 45 3.3 Mô tả toán 46 3.4 Điều kiện biên 46 3.5 Mô tả hình học 48 3.5.1 Hộp thu bên 48 3.5.2 Cánh sóng dọc 49 3.5.3 Bộ gom khơng khí 49 3.5.4 Kính phủ 50 3.5.5 Khối khơng khí 50 3.6 Các bƣớc mô xạ thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 51 3.7 Các bƣớc mô đối lƣu thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 57 3.8 Kết mô đối lƣu thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 63 3.8.1 Kết hình dạng dòng chảy 63 viii Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt 3.8.2 Kết phân bố vận tốc 68 3.8.3 Kết nhiệt độ khơng khí thu 69 3.8.4 Kết mô xạ 72 3.8.5 Kết mô truyền nhiệt thu khơng khí dạng phẳng 75 Chƣơng MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 76 4.1 Mô tả hệ thống thiết bị thực nghiệm 76 4.2 Cấu tạo thu 79 4.3 Lắp đặt thu 83 4.4 Các thiết thị đo 85 4.5 Phƣơng pháp thí nghiệm 89 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 90 5.1 So sánh kết thực nghiệm mơ nhiệt độ khơng khí 90 5.2 Kết thực nghiệm phân bố nhiệt độ khơng khí kênh dẫn 91 5.3 Đánh giá yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất thu vách sóng dọc 92 5.3.1 Cấu trúc hình học cánh 92 5.3.2 Chiều cao cánh 93 5.3.3 Ảnh hƣởng số lƣợng cánh lƣu lƣợng đến hiệu suất 94 5.3.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ môi trƣờng đến hiệu suất thu 96 5.3.5 Ảnh hƣởng cƣờng độ xạ đến hiệu suất thu ngày nắng 97 5.3.6 Ảnh hƣởng cƣờng độ xạ đến hiệu suất thu ngày có mây 98 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 6.1 Kết luận 99 6.2 Kiến Nghị 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤC LỤC 104 ix Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ac Diện tích thu, m2 Cp Nhiệt dung riêng khơng khí, J/kg độ Eng Bức xạ ngồi khí đƣợc đo mặt phẳng vng góc,W/m2 h Hệ số tỏa nhiệt đối lƣu, W/m2.K H Năng lƣợng xạ đơn vị diện tích, W/m2 k Hệ số dẫn nhiệt, W/m.K m Lƣu lƣợng khối lƣợng, Kg/s QL Năng lƣợng tổn thất, W Qu Năng lƣợng hữu ích thu, W Qs Năng lƣợng tích trữ, W Rb Hệ số dịch chuyển nhiệt thu Ta Nhiệt độ môi trƣờng Tin Nhiệt độ khơng khí đầu vào thu, Tout Nhiệt độ khơng khí đầu thu, Tp Nhiệt độ hấp thụ, Ub Hệ số tổn thất nhiệt qua mặt đáy thu,W/m2.K Ue Hệ số tổn thất nhiệt qua mặt bên thu,W/m2.K Ut Hệ số tổn thất qua nhiệt mặt thu,W/m2.K Góc vĩ độ, Góc nghiêng, Góc mặt trời, Góc lệch, Góc tới, Góc phƣơng vị, x Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mức tiêu thụ lƣợng giới từ 1970-2025 Hình 1.2 Tiêu thụ lƣợng phân theo khu vực từ 1970-2015 Hình 1.3 So sánh diễn biến giá dầu giới năm 2003-2004 Hình 1.4 Mức tiêu thụ nguồn lƣợng giới 1970-2025 Hình 1.5 Lƣợng khí thải CO2 sinh sử dụng lƣợng hóa thạch Hình 1.6 Tiêu thụ lƣợng giới theo nguồn lƣợng Hình 1.7 Biểu đồ tiêu thụ lƣợng giới nguồn lƣợng (%) Hình 1.8 Bộ thu kiểu chắn ngang Hình 1.9 Bộ thu kiểu bề mặt hấp thụ nhám Hình 1.10 Bộ thu kiểu cánh ngang kết hợp hấp thụ kiểu lƣới 10 Hình 1.11 Bộ thu kiểu nếp gấp 10 Hình 1.12 Bộ thu kiểu hai dòng 12 Hình 1.13 Bộ thu kiểu cánh xen kẽ 13 Hình 1.14 Bộ thu kiểu hấp thụ gấp nếp 14 Hình 1.15 Bộ thu kiểu cánh gây rối dòng chảy 14 Hình 1.16 Bộ thu kiểu cánh song song 15 Hình 1.17 Bộ thu kiểu khối cầu 16 Hình 2.1 Mặt cắt ngang mặt trời 24 Hình 2.2 Góc nhìn mặt trời 26 Hình 2.3 Quan hệ góc hình học tia xạ mặt trời 30 Hình 2.4 Cấu tạo nung khơng khí có kênh dẫn 31 Hình 2.5 Trao đổi nhiệt xạ kính phủ hấp thụ 32 Hình 2.6 Quy ƣớc góc 35 Hình 2.7 Mạng lƣới nhiệt trở thu phẳng 37 xi Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt Hình 3.1 Các bƣớc thực tốn mơ 44 Hình 3.2 Hộp thu thu 48 Hình 3.3 Cánh sóng dọc 49 Hình 3.4 Bộ chia khơng khí 49 Hình 3.5 Kính phủ 50 Hình 3.6 Khối khơng khí 50 Hình 3.7 Chọn Module truyền nhiệt xạ 51 Hình 3.8 Lựa chọn lời giải 52 Hình 3.9 Thiết lập hàm xạ q(t) 54 Hình 3.10 Thiết lập mơ hình mơ 54 Hình 3.11 Thiết lập Module 55 Hình 3.12 Thiết lập điều kiện biên bề mặt khuếch tán 56 Hình 3.13 Chọn điều kiện biên nguồn nhiệt 56 Hình 3.14 Chia lƣới 57 Hình 3.15 Thiết lập module truyền nhiệt đối lƣu 58 Hình 3.16 Thiết lập điều kiện biên ban đầu 60 Hình 3.17 Thiết lập điều kiện biên vách 60 Hình 3.18 Thiết lập điều kiện biên biên đầu vào 61 Hình 3.19 Thiết lập điều kiện biên bề mặt hấp thụ 61 Hình 3.20 Chia lƣới 62 Hình 3.21 Hình dạng dịng chảy cánh bán kính cung R = 50mm, chiều dài cung L=210.40mm 63 Hình 3.22 Hình dạng dịng chảy cánh bán kính cung R = 90mm, chiều dài cung L=264.77mm 64 Hình 3.23 Phân bố nhiệt độ kiểu dịng có tồn xốy khí 65 Hình 3.24 Phân bố nhiệt độ kiểu dịng có tồn xốy khí 65 xii Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt Hình 3.25 Hình dạng dịng chảy cánh bán kính cung kính R=20mm,chiều dài cung L=183.82mm 67 Hình 3.26 Vận tốc phân bố thu 68 Hình 3.27 Nhiệt độ khơng khí thời điểm 7h 69 Hình 3.28 Nhiệt độ khơng khí thời điểm 9h 70 Hình 3.29 Nhiệt độ khơng khí thời điểm 11.6h 71 Hình 3.30 Nhiệt độ hấp thụ tƣơng ứng thời điểm ban đầu 72 Hình 3.31 Nhiệt độ hấp thụ tƣơng ứng thời gian 9h 73 Hình 3.32 Nhiệt độ hấp thụ tƣơng ứng thời gian 11.5h 74 Hình 3.33 Kết mô xạ thu phẳng 75 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý 77 Hình 4.2 Kích thƣớc mặt cắt ngang 78 Hình 4.3 Cấu tạo thu 78 Hình 4.4 Thiết bị thực tế 79 Hình 4.5 Kính phủ 80 Hình 4.6 Chế tạo cánh sóng dọc 81 Hình 4.7 Vật liệu cách nhiệt 82 Hình 4.8 Quạt hƣớng trục 83 Hình 4.9 Vị trí lắp đặt thu 84 Hình 4.10 Máy đo xạ 85 Hình 4.11 Cách đo xạ 86 Hình 4.12 Máy đo tốc độ gió 87 Hình 4.13 Máy đo nhiệt độ 88 Hình 4.14 Cách đo nhiệt độ 80 Hình 4.15 Dimer 89 Hình 5.1 Thay đổi cƣờng độ xạ mặt trời theo thời gian ngày 90 Hình 5.2 Phân bố nhiệt độ khơng khí kênh 91 xiii Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt Hình 5.3 Thơng số kích thƣớc lƣợn sóng 92 Hình 5.4 Ảnh hƣởng tỉ lệ chiều dài cung cánh bƣớc sóng 92 Hình 5.5 Ảnh hƣởng chiều cao cánh đến hiệu suất 93 Hình 5.6 Ảnh hƣởng số lƣợng cánh lƣu lƣợng đến hiệu suất 94 Hình 5.7 Ảnh hƣởng trung bình nhiệt độ mơi trƣờng đến hiệu suất 96 Hình 5.8 Ảnh hƣởng trung bình cƣờng độ xạ ngày nắng đến hiệu suất 97 Hình 5.9 Ảnh hƣởng trung bình cƣờng độ xạ ngày có đến hiệu suất 98 xiv Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1 Số liệu cƣờng độ xạ mặt trời bề mặt hấp thụ 53 Bảng 3.2 Nhiệt độ khơng khí đầu vào nhiệt độ hấp thụ 58 Bảng 3.3 Thiết lập domain thiết lập vật liệu 59 Bảng 3.4 Thiết lập biên cho mơ hình 59 xv Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1Tổng quan kết nghiên cứu liên quan 1.1.1 Khái quát nhu cầu sử dụng lƣợng giới nƣớc ta  Nhu cầu sử dụng lƣợng giới: * Tình hình lƣợng giới: Vào đầu kỷ thứ 21 giới đứng trƣớc nhiều vấn đề cần phải đối mặt Trong đó, vấn đề đƣợc xem nóng bỏng khủng hoảng lƣợng Theo dự báo Cơ quan thông tin lƣợng (EIA) vào năm 2004, vòng 24 năm kể từ năm 2001 đến năm 2025, mức tiêu thụ lƣợng tồn giới tăng thêm 54% (ƣớc tính khoảng 404 nghìn triệu triệu Btu năm 2001 tới 623 nghìn triệu triệu Btu vào năm 2025) mà nhu cầu chủ yếu rơi vào quốc gia có kinh tế phát triển mạnh mẽ, ví dụ nhƣ Trung Quốc hay Ấn Độ châu Á Hình 1.1 Mức tiêu thụ lƣợng giới từ 1970-2025 ( đơn vị nghìn triệu triệu Btu)[1] Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt 4.4.4 Dimer Điều chỉnh lƣu lƣợng khơng khí thiết bị dimer 220V-1000W Hình 4.15 Dimer 4.5 Phƣơng pháp thí nghiệm Thực nghiệm đƣợc thực Biên Hịa, Đồng Nai Lƣu lƣợng khơng khí đƣợc điều chỉnh qua thu từ 0.01kg/s đến 0.04kg/s Các thông số cần ghi nhận q trình thí nghiệm bao gồm: xạ lƣợng mặt trời, nhiệt độ khơng khí vào, nhiệt độ khơng khí ra, nhiệt độ hấp thụ, nhiệt độ kính, nhiệt độ mơi trƣờng Số liệu đƣợc ghi lại xử lý phần mềm Excel Thiết bị đo bao gồm: Điều chỉnh lƣu lƣợng khơng khí thiết bị dimer 220V-1000W quạt hƣớng trục có thơng số cơng suất 22W, lƣu lƣợng khơng khí 161.41 m3/h Bức xạ mặt trời đƣợc xác định máy đo xạ TM-750 sai số ±5%, tốc độ lƣu lƣợng khơng khí qua thu đƣợc xác định máy đo vận tốc gió HT-81 sai số ± (3% - 0,20 m/s), nhiệt độ khơng khí đầu vào đầu ra, nhiệt độ kênh dẫn khơng khí, nhiệt độ hấp thụ nhiệt độ mơi trƣờng xung quanh đƣợc xác định AmPe kìm VC3267 sai số ±1.0% Thông số đo đƣợc thời gian phút/lần, thời gian thực nghiệm từ 20 tháng năm 2017 đến ngày tháng năm 2018 thu thập số liệu thí nghiệm, tồn hệ thống phải đƣợc làm nóng trƣớc 30 phút xạ mặt trời thu gần nhƣ cân nhiệt Thời gian lấy số liệu từ 7h00 đến 17h00 89 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 5.1 Kết so sánh thực nghiệm mơ nhiệt độ khơng khí Hình 5.1 thể hai thông số cƣờng độ xạ mặt trời nhiệt độ đầu khơng khí thay đổi theo thời gian kết hợp mô thực nghiệm tƣơng đồng Nhiệt độ đầu không khí cao khoảng 80 tƣơng ứng với giá trị cƣờng độ xạ khoảng 900W/m2 khoảng thời gian khoảng 11h00 đến 12h00 Nhiệt độ khơng khí đầu thấp khoảng 40 tƣơng ứng với cƣờng độ xạ khoảng 200 W/m2 Hình 5.1 Thay đổi cƣờng độ xạ mặt trời nhiệt độ đầu khơng khí theo thời gian ngày 90 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt 5.2 Kết thực nghiệm phân bố nhiệt độ khơng khí kênh dẫn Bộ thu khơng khí lƣợng mặt trời cánh sóng dọc bố trí cánh sóng dọc chia thành kênh dẫn khơng khí Khơng khí qua gom khơng khí trƣớc vào kênh dẫn để phân bố lƣu lƣợng khơng khí di chuyển kênh nhằm mục đích tận dụng tối đa bề mặt trao đổi nhiệt với hấp thụ để nâng cao hiệu thu hồi nhiệt thu Kết thực nghiệm đƣợc thể hình 5.2 nhiệt độ khơng khí kênh dẫn tƣơng đối đồng nhiệt độ tăng dần từ đầu đến kênh đến cuối kênh trƣớc khơng khí khỏi thu Điều chứng tỏ không khí vào gom phân phối khơng khí kênh, dẫn đến nhiệt độ đồng từ kênh dẫn kênh dẫn Hình 5.2 Phân bố nhiệt độ khơng khí kênh 91 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt 5.3 Đánh giá yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất thu vách sóng dọc 5.3.1 Cấu trúc hình học cánh Hình 5.3 Thơng số kích thƣớc lƣợn sóng L-chiều dài cung cánh; λ-Bƣớc sóng cánh; R-bán kính cánh Hình 5.4 Ảnh hƣởng tỉ lệ chiều dài cung cánh bƣớc sóng đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu cánh sóng dọc 92 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt Hình 5.3 hình 5.4 cho thấy tỉ lệ chiều dài cung cánh bán kính lớn với mật độ lƣợn sóng hiệu suất thu hồi nhiệt thấp Nguyên nhân dịng khơng khí di chuyển qua kênh hình thành dịng khí xốy tồn cung cánh Vì khơng khí lƣu lại thu để nhận nhiệt hấp thụ làm tổn thất nhiệt đối lƣu tăng lên nhƣ gây tổn thất áp suất Tuy nhiên tỉ lệ cung cánh bƣớc sóng bé mật độ sóng hạn chế giảm thời gian khơng khí di chuyển thu hạn chế khả rối khơng khí dẫn đến trao đổi nhiệt đối lƣu khơng khí hấp thụ giảm xuống Trƣờng hợp tỉ lệ lúc cánh cánh phẳng khơng có nếp sóng, khơng khí đƣợc phân kênh nhƣng độ rối dịng khí kênh thấp dẫn đến trao đổi nhiệt đối lƣu khơng khí thu hạn chế Với trƣờng hợp kích thƣớc λ = 178mm, chiều dài cung cánh L = 210.40 mm, R = 50mm tƣơng ứng hiệu suất cao trƣờng hợp lại 5.3.2 Chiều cao cánh Hình 5.5 Ảnh hƣởng chiều cao cánh đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu cánh sóng dọc 93 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt Hình 5.5 cho thấy ảnh hƣởng chiều cao cánh đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu Số liệu thực nghiệm cho ta thấy chiều cao cánh trƣờng hợp 43mm hiệu suất cao trƣờng hợp lại Nếu tiếp tục tăng chiều cao cánh với độ dày khe khơng khí 60mm hiệu suất giảm dần xuống Khi chiều cao cánh với độ dày khe khơng khí dẫn đến lớp khơng khí phía kênh dẫn tiếp xúc với mặt kính bên dƣới với cƣờng độ hơn, ngun nhân dẫn tổn thất nhiệt đối lƣu khơng khí kính mơi trƣờng bên ngồi Nhƣng chiều cao cánh q thấp cánh khơng đủ kích thƣớc để chia dịng khơng khí di chuyển thu nhƣ khả tạo chảy rối khơng khí dẫn đến trao đổi nhiệt đối lƣu hiệu khơng khí thu 5.3.3 Ảnh hƣởng số lƣợng cánh lƣu lƣợng đến hiệu suất Hình 5.6 Ảnh hƣởng số lƣợng cánh lƣu lƣợng đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu cánh sóng dọc Hình 5.6 cho thấy ảnh hƣởng số lƣợng cánh lƣu lƣợng đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu cánh sóng dọc Khi điều chỉnh lƣu lƣợng tăng dần qua thu hiệu suất thu hồi nhiệt tăng lên.Tuy nhiên tăng lƣu lƣợng khơng khí qua thu 94 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt nhiệt độ đầu giảm dần Vì phải kiểm sốt lƣu lƣợng khơng khí qua thu nhằm đảm bảo nhiệt độ khơng khí thu để phù hợp với mục đích sử dụng hiệu thu Trƣờng hợp nghiên cứu thực nghiệm lƣu lƣợng qua thu 0.027kg/s số lƣợng cánh bố trí thu cánh hiệu suất thu hồi nhiệt thu đạt 67% cao so với trƣờng hợp lại Trƣờng hợp số lƣợng cánh bố trí thu số lƣợng kênh dẫn khơng khí giảm dẫn đến khả phân phối khơng khí khơng thu, khả tạo rối thấp không tận dụng tối đa diện tích trao đổi nhiệt khơng khí bề mặt hấp thụ Vì nhiệt đạt 67% cao so với trƣờng hợp lại Trƣờng hợp số lƣợng cánh bố trí thu số lƣợng kênh dẫn khơng khí giảm dẫn đến khả phân phối khơng khí không thu, khả tạo rối thấp khơng tận dụng tối đa diện tích trao đổi nhiệt khơng khí bề mặt hấp thụ Vì trao đổi nhiệt đối lƣu khơng khí cánh sóng hấp thụ giảm, nguyên nhân dẫn đến tổn thất xạ Tuy nhiên, mật độ cánh nhiều thu dẫn đến diện tích hấp thụ nhiệt xạ lƣợng mặt trời hấp thụ giảm xuống kênh dẫn khơng khí nhiều ngun nhân gây tổn thất áp suất 95 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt 5.3.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ môi trƣờng đến hiệu suất thu Hình 5.7 Ảnh hƣởng trung bình nhiệt độ môi trƣờng đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu cánh sóng dọc Các kết đƣợc thể hình 5.7 cho thấy nhiệt độ mơi trƣờng có ảnh hƣởng khơng đáng kể đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu cánh sóng dọc Các thơng số hoạt động nhiệt độ xung quanh có ảnh hƣởng đáng kể đến nhiệt độ khơng khí đầu vào, nhƣng ảnh hƣởng đến hiệu thu hồi nhiệt 96 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt 5.3.5 Ảnh hƣởng cƣờng độ xạ đến hiệu suất thu ngày nắng Hình 5.8 Ảnh hƣởng trung bình cƣờng độ xạ đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu cánh sóng dọc ngày có nắng Các kết đƣợc thể hình 5.8 cho thấy cƣờng độ xạ trung bình ngày nắng tăng giảm đồng theo thời gian ngày Hiệu suất thu hồi nhiệt thu thấp khoảng thời gian từ 11h đến 12h tƣơng ứng với giá trị cƣờng độ xạ lớn Nguyên nhân cƣờng độ xạ cao tổn thất nhiệt xạ tổn thất nhiệt đối lƣu qua lớp kính phủ cao trƣờng hợp khác, dẫn đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu giảm nhƣng không đáng kể Có thể kết luận thơng số cƣờng độ xạ mặt trời có ảnh hƣởng đáng kể đến gia tăng nhiệt độ khơng khí, nhƣng ảnh hƣởng đến hiệu thu hồi nhiệt Vì thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc đƣợc áp dụng phạm vi rộng vị trí địa lý 97 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt 5.3.6 Ảnh hƣởng cƣờng độ xạ đến hiệu suất thu ngày có mây Hình 5.9 Ảnh hƣởng trung bình cƣờng độ xạ đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu cánh sóng dọc ngày có mây Các kết đƣợc thể hình 5.9 cho thấy giá trị cƣờng độ xạ trung bình ngày có mây không đồng nhƣng không ảnh hƣởng đáng kể đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu lƣợng mặt trời vách sóng dọc Hiệu suất thu hồi nhiệt thu lƣợng mặt trời vách sóng dọc dao động khoảng 66-68% Vì thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc đƣợc áp dụng điều kiện thời tiết khác 98 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Trong nghiên cứu này, thu lƣợng mặt trời kiểu cánh sóng dọc bên đƣợc phân tích đánh giá dựa kết đƣợc xác minh thông qua hệ thống thực nghiệm dựa kết mơ số Những kết luận sau đƣợc rút từ nghiên cứu: - Việc lắp đặt cánh sóng dọc bên kéo dài thời gian khơng khí thu, tăng cƣờng xáo trộn cục góp phần cải thiện hiệu suất thu - Các dịng xốy khơng khí đƣợc tạo cấu tạo hình học cánh, làm cho khơng khí bị giữ lại vùng cục hình thành số vùng nhiệt độ cao dẫn đến tổn thất nhiệt lớn.Vì việc loại bỏ vùng xốy khơng khí cách hiệu để nâng cao hiệu thu hồi - Sự truyền nhiệt đối lƣu là chủ yếu gây tổng lƣợng nhiệt tổn thất Do đó, thiết kế cấu trúc nên đƣợc tiến hành để giảm mát nhiệt đối lƣu, chẳng hạn nhƣ tính tốn tỉ lệ cung cánh bƣớc sóng, giảm chiều cao cánh, thay đổi bán kính cánh - Đối với tỉ lệ đặc biệt thu với cánh sóng dọc bên trong, có tồn số cánh tỷ lệ bƣớc sóng chiều dài cung cánh để cải thiện hiệu suất thu hồi nhiệt Đối với trƣờng hợp nghiên cứu này, số cánh sóng dọc cánh với chiều dài cánh L=1602mm, bƣớc sóng cánh λ = 178mm, chiều dài cung cánh L = 210.40 mm, R = 50mm tƣơng ứng hiệu suất cao trƣờng hợp lại - Điều chỉnh lƣu lƣợng khơng khí số quan trọng để đánh giá hiệu suất thu có liên quan lớn đến hiệu thu hồi nhiệt, tăng nhiệt độ tổn thất áp suất dịng khí Khi tốc độ dịng chảy tăng lên, hiệu thu hồi nhiệt tổn thất áp suất dòng khí tăng lên, nhiệt độ đầu giảm Vì vậy, cần có cân để đạt đƣợc hiệu suất cao Đối với thu khơng khí lƣơng mặt trời đƣợc xét, lƣu 99 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt lƣợng khơng khí phải đƣợc kiểm soát lƣu khoảng 0.025-0.027 kg/s để đảm bảo nhiệt độ đầu phục vụ cho mục đích sử dụng q trình sấy Các thơng số hoạt động nhƣ cƣờng độ xạ mặt trời nhiệt độ xung quanh có ảnh hƣởng đáng kể đến gia tăng nhiệt độ, nhƣng ảnh hƣởng đến hiệu thu hồi nhiệt Tuy nhiên, tồn cánh sóng dọc bên gây khó khăn vấn đề phân bố lƣu lƣợng khơng khí di chuyển đồng thu nhƣ q trình cơng việc chế tạo, lắp đặt cánh sóng dọc phải đảm bảo thơng số kỹ thuật nhƣ tính tốn nâng cao hiệu suất thu Từ kết nghiên cứu thực nghiệm kết luận thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc đƣợc áp dụng phạm vi rộng lĩnh vực 6.2 Kiến nghị Đây hƣớng nghiên cứu có khả ứng dụng cao lĩnh vực ứng dụng lƣợng tái tạo để tiết kiệm lƣợng cải thiện mơi trƣờng Tuy nhiên cịn số hạn chế độ xác thiết bị, cơng nghệ gia công nhƣ kiến thức chuyên sâu nghiên cứu nên khơng tránh sai sót Do đó, em cần đóng góp ý kiến đánh giá q thầy để giúp đề tài đƣợc hồn thiện Đề xuất hƣớng nghiên cứu cho hệ thống: + Thực nghiệm nhiều vị trí địa lý + Góc đặt thu thay đổi theo thời gian để tăng khả hấp thụ lƣợng mặt trời + Điều chỉnh nhiệt độ khơng khí phù hợp với mục đích sử dụng cƣờng độ xạ thay đổi + Kết hợp thiết bị gia nhiệt bổ sung cƣờng độ xạ thấp + Ứng dụng cập nhật cơng nghệ nhƣ phần mềm mơ phỏng, máy tính đại vào phƣơng pháp mô số để kết đạt đƣợc xác 100 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://sites.google.com/site/vnggenergy/buctranhthegioi [2]Jianjun Hu, Xishan Sun, Jinliang Xuc, Zhixian Li, Numerical analysis of mechanical ventilation solar air collector with internal baffles, Energy and Buildings 62, 2013, pp.230–238 [3] C.H Liang, X.S Zhang, X.W Li, X Zhu, Study on the performance of a solar assisted air source heat pump system for building heating, Energy and Buildings 43, 2011, pp 2188–2196 [4] A Abedi, Utilization of solar air collectors for heating of Isfahan buildings in Iran, Energy Procedia 14, 2012, pp 1509–1514 [5] S Karsli, Performance analysis of new-design solar air collectors for drying applications, Renewable Energy 32, 2007, pp 1645–1660 [6] M.V Ramana Murthy, A review of new technologies, models and experimental investigations of solar driers, Renewable and Sustainable Energy Reviews 13, 2009, pp.835–844 [7] A Fudholi, et al., Review of solar dryers for agricultural and marine products, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14, 2010, pp.23–30 [8] S.V Karmare, A.N Tikekar, Analysis of fluid flow and heat transfer in a rib grit roughened surface solar air heater using CFD, Solar Energy 84, 2010, pp.409–417 [9] M.F EI-khawajah, L.B.Y Aldabbagh, F.E gelioglu, The effect of using transverse fins on a double pass flow solar air heater using wire mesh as an absorber, Solar Energy 85, 2011, pp.1479–1487 [10] A.M EI-Sawi, A.S Wifi, M.Y Younan, E.A Elsayed, B.B Basily, Application of folded sheet metal in flat bed solar air collectors, Applied Thermal Engineering 30 ,2010, pp 864–871 [11] B.S Romdhane, The air solar collectors: comparative study, introduction of baffles to favor the heat transfer, Solar Energy 81, 2007, pp.139–149 101 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt [12] X.Q Zhai, Y.J Dai, R.Z Wang, Experimental investigation on air heating and natural ventilation of a solar air collector, Energy and Building 37, 2005, pp.373–381 [13] D.G Peng, X.S Zhang, H Dong, K Lv, Performance study of a novel solar air collector Applied Thermal Engineering 30, 2010, pp 2594–2601 [14] K Sopian, M.A Alghoul, E.M Alfegi, M.Y Sulaiman, E.A Musa.Evaluation of thermal efficiency of double-pass solar collector with porous–nonporous media Renewable Energy 34, 2009, pp 640–645 [15] A Ucar, M Inalli.Thermal and exergy analysis of solar air collectors with passive augmentation techniques International Communication Heat and Mass Transfer 33, 2006, pp.1281–1290 [16] M Selmi, M.J AI-Khawaja, A Marafia.Validation of CFD simulation for flat plate solar energy collector Renewable Energy 33, 2008, pp.383–389 [17] Wenfeng Gao, Wenxian Lin, Tao Liu, Chaofeng Xi Analytical and experimental studies on the thermal performance of cross-corrugated and flat-plate solar air heaters Applied Energy 84, 2007, pp 425–441 [18]Ben Slama, Bouabdallah Air solar collectors with baffles: aerodynamics, Heat Transfer and Efficiency International Energy Journal,Vol.18, June 1996 [19] Hachemi Thermal performance enhancement of solar with rectangular fins air heaters International Journal of Energy Research ,Vol.19, pp.567-578, 1995 [20] Tao Liu, Wenxian Lin, Wenfeng Gao, Chuanxu Luo, Ming Li, Qinhong Zheng A Parametric Study on the Thermal Performance of a Solar Air Collector with a VGroove Absorber International Journal of Green Energy,2007, pp.601-622 [21]Ho-Ming yeh,Tong-Tshien Lin Efficiency improvement of flat-plate solar air heaters Energy,Vol 21, No 6, pp 435-443, 1996 [22] Ho-Ming yeh.Theory of baffled solar air heaters Energy ,Vol 17, No 7, pp 697702, 1992 [23]Raj Kumar, Ranchan Chauhan, Muneesh Sethi, Anil Kumar Experimental study and correlation development for Nusselt number and friction factor for discretized 102 Luận văn thạc sỹ TS Lê Minh Nhựt broken V-pattern baffle solar air channel Experimental Thermal and Fluid Science ,2016, pp.201-215 [24]M.S Manjunath, K.Vasudeva Karanth, N.Yagnesh Sharma Numerical Analysis of the Influence of Spherical Turbulence Generators on Heat Transfer Enhancement of Flat Plate Solar Air Heater Energy, 2016, pp.256-282 [25]Prasad , Saini Effect of artificial roughness on heat transfer and friction factor in a solar air heaters Solar Energy,Vol.41, pp 555-560, 1988 [26]A.A.Razak,Z.A.A.Majid,W.H.Azmi,M.H.Ruslan,Sh.Choobchian,G.Najafi, Review onmatrix thermal absorber designs for solar air collector Renewable and Sustainable EnergyReviews, 64, 2016, pp.682–693 [27] Hoàng Dƣơng Hùng Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng NXB Khoa học kỹ thuật, 2000, tr.55-143 [28] Nguyễn Công Vân Năng lượng mặt trời.NXB Khoa học kỹ thuật, 2005, tr.60-111 103 ... suất thu hồi nhiệt thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 1.4.2 Đối tƣợng nghiên cứu Q trình trao đổi nhiệt thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc Bộ thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng. .. xạ thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 51 3.7 Các bƣớc mơ đối lƣu thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 57 3.8 Kết mô đối lƣu thu không khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 63 3.8.1... Nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu mô số thực nghiệm thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc Kiểm tra, so sánh kết mô thực nghiệm trình trao đổi nhiệt thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc Từ đó,