(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng số và mô phỏng bộ thu không khí năng lượng mặt trời vách sóng dọc(Luận văn thạc sĩ) 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 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu mô số thực nghiệm thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc” cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Xuân Lâm iii Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt LỜI CÁM ƠN Lời em xin đƣợc gửi tới thầy TS Lê Minh Nhựt lời cảm ơn chân thành nhất, thầy tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn luân quan tâm, động viên suốt trình thực đồ án để em hoàn thành tốt luận văn “Nghiên cứu mô số thực nghiệm thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc” Em xin đƣợc chân thành cảm ơn đến tất qúy thầy cô môn Công nghệ Kỹ Thuật Nhiệt, khoa Cơ Khí Động Lực, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức vô quý báu thông qua môn học chƣơng trình đào tạo làm tảng để em nghiên cứu hồn thành tốt luận văn Dù cố gắng để thực luận văn nhƣng kiến thức chƣa sâu sắc, thời gian cịn hạn hẹp nên em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến đánh giá từ thầy để luận văn đƣợc hoàn thiện Học viên thực Nguyễn Xuân Lâm iv Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt TĨM TẮT Nghiên cứu trình bày kết nghiên cứu thu khơng khí mặt trời với cánh sóng dọc bên Cấu tạo hệ thống gồm thu phẳng với bảy cánh sóng dọc bên có diện tích bề mặt 2m2 Kết nghiên cứu việc đƣa vào cánh sóng dọc tăng cƣờng trình truyền nhiệt đối lƣu làm giảm nhiệt xạ, góp phần cải thiện hiệu suất thu hồi nhiệt thu Trƣờng hợp số cánh tối ƣu cho nghiên cứu bảy cánh, lƣu lƣợng qua thu kiểm soát khoảng 0.025-0.027kg/s Ảnh hƣởng số lƣợng cánh, chiều cao cánh, tỉ lệ độ dài cung bán kính cánh, nhƣ lƣu lƣợng khơng khí qua thu tới hiệu suất thu đƣợc trình bày nghiên cứu Các thơng số hoạt động nhƣ nhiệt độ xung quanh, cƣờng độ xạ mặt trời có ảnh hƣởng đáng kể đến gia tăng nhiệt độ nhƣng ảnh hƣởng đến hiệu suất thu hồi nhiệt thu, điều cho thấy loại thu khơng khí mặt trời đƣợc áp dụng nhiều khu vực v Luận Văn Thạc Sỹ TS Lê Minh Nhựt ABSTRACT This paper presented the results of a solar air collector with internal crimped fins It consists of a flat plate collectors with seven internal crimped fins and has the total collection surface area of 2m2 The investigation results indicate that the introduction of internal crimped fins can strengthen the convective heat transfer process and lessen the radiation heat loss, which contributes to efficiency improvement In case the optimum number of for this study was seven crimped fins, the volume flow rate should be controlled in a range of 0.025–0.027kg/s The influence of internal crimped fins number, ratio between leght wing and fin pitch, as well as the air volume flow rate on the collector performance presented in this paper The operating parameters such as the surrounding temperature, solar radiation intensity have significant influence on the temperature rise but have little influence on collector efficiency, which indicates that this kind of solar air collector could be applied in a wide range of geographical latitude vi 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 toán 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 MƠ PHỎNG SỐ Q TRÌNH TRUYỀN NHIỆT BỘ THU KHƠNG KHÍ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI VÁCH SĨNG 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 Mơ tả tốn 46 3.4 Điều kiện biên 46 3.5 Mơ 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 không khí 50 3.6 Các bƣớc mô 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 mơ đối lƣu thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 63 3.8.1 Kết hình dạng dịng 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 mơ 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 mô 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 mơi 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 dịng 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 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 khơng 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 không khí khỏi thu Điều chứng tỏ khơng 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 khơng 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 mơi 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 dịng 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 Quá 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 mơ đối lƣu thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc 63 3.8.1... cho hiệu suất thu hồi nhiệt thu không khí lƣợng mặt trời Do vậy, tác giả định chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu mô số thực nghiệm thu khơng khí lƣợng mặt trời vách sóng dọc? ?? 20 Luận văn thạc sỹ TS Lê