Đang tải... (xem toàn văn)
MỞ ĐẦU 1 i. Lý do chọn đề tài................................................................................................1 ii. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án...................................................2 iii. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................................2 iv. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................3 v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..........................................................................3 vi. Điểm mới của Luận án.....................................................................................3 vii. Bố cục của Luận án.........................................................................................4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 5 1.1. Tổng quan hiệu suất có ích của động cơ và nguồn năng lượng nhiệt nước làm mát và nhiệt khí thải..............................................................................................5 1.2. Nghiên cứu tận dụng nhiệt nước làm mát và khí thải để nâng cao hiệu suất nhiệt của hệ động lực............................................................................................6 1.2.1.Tăng áp khí nạp cho động cơ bằng tuabin – máy nén 6 1.2.2. Sử dụng chu trình Rankine hữu cơ (ORC) 7 1.2.3. Nhiệt điện (Thermoelectric Generation TEG) 7 1.2.4. Tận dụng nhiệt khí thải để gia nhiệt cho nồi hơi 9 1.2.5. Nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ từ nhiệt nước làm mát 9 1.3. Nhu cầu sử dụng nước ngọt và các phương pháp chưng cất nước ngọt từ nước biển.............................................................................................................10 1.3.1. Thực trạng nhu cầu sử dụng nước ngọt trên các tàu biển 10 1.3.2. Tính chất hóa lý của nước biển 11 1.3.3. Các giải pháp công nghệ tạo nước ngọt từ nước biển hiện nay 12 1.4. Các nghiên cứu tận dụng nhiệt nước làm mát và khí thải của động cơ diesel trên tàu biển.........................................................................................................20 1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới 20 1.4.2. Các nghiên cứu trong nước 23 1.5. Hướng tiếp cận và nội dung nghiên cứu của luận án....................................25 1.6. Kết luận chương 1........................................................................................25 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 iii 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống...................................................27 2.1.1. Nghiên cứu xây dựng cấu hình hệ thống 27 2.1.2. Xây dựng lưu đồ các bước tính toán thiết bị thu hồi nhiệt CHR, EHR......28 2.2. Cơ sở tính toán xác định nhiệt lượng nước làm mát và khí thải của ĐCĐT trong phần mềm AVLBoost................................................................................30 2.2.1. Giới thiệu phần mềm AVL – Boost 30 2.2.2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trên phần mềm AVL – Boost 31 2.3. Cơ sở tính toán thiết kế các thiết bị thu hồi nhiệt nước làm mát và khí thải của ĐCĐT...........................................................................................................33 2.3.1. Két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR 33 2.3.2. Két thu hồi nhiệt khí thải, EHR 39 2.4. Cơ sở tính toán thiết kế bộ hóa ẩm ngưng tụ (HDH)..................................44 2.4.1. Quá trình trao đổi nhiệt trong bình hóa ẩm 45 2.4.2. Quá trình trình trao đổi nhiệt trong bình ngưng tụ 53 2.5. Cơ sở tính toán các thiết bị phụ của hệ thống...............................................56 2.5.1. Tổn thất áp suất ma sát, Δpm 56 2.5.2. Tổn thất áp suất cục bộ, Δpc 57 2.5.3. Tổn thất áp suất gia tốc, Δpg 57 2.5.4. Tổn thất áp suất trọng trường, Δpo 57 2.6. Cơ sở lý thuyết tính quá trình trao đổi nhiệt trong phần mềm Ansys Fluent.57 2.6.1. Giới thiệu phần mềm Ansys Fluent 57 2.6.2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trong phần mềm Ansys Fluent 58 2.7. Kết luận chương 2........................................................................................61 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT 63 3.1. Xây dựng sơ đồ hệ thống chưng cất nước ngọt từ nước biển.......................63 3.2. Xây dựng mô hình động cơ D243 trên phần mềm AVLBoost.....................64 3.2.1. Giới thiệu về động cơ D243 64 3.2.2. Xây dựng mô hình động cơ D243 trên AVLBoost 66 3.2.3. Đánh giá độ tin cậy của mô hình 66 3.2.4. Chạy mô phỏng và phân tích đánh giá kết quả tại các đặc tính bộ phận của động cơ 67 3.3. Tính toán, thiết kế các thiết bị trong hệ thống..............................................72 3.3.1. Tính toán, thiết kế và mô phỏng két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR 72 3.3.2. Tính toán, thiết kế và mô phỏng két thu hồi nhiệt khí thải, EHR 78 3.3.3. Tính toán, thiết kế bộ hóa ẩm – ngưng tụ kiểu HDH 85 3.5. Kết luận chương 3........................................................................................88 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 90 iv 4.1. Mục tiêu và phạm vi thực nghiệm................................................................90 4.2. Sơ đồ và trang thiết bị thực nghiệm..............................................................90 4.2.1. Sơ đồ bố trí thực nghiệm 90 4.2.2. Trang thiết bị thực nghiệm 92 4.3. Quy trình thực nghiệm.................................................................................96 4.3.1. Chuẩn bị, lắp đặt, hiệu chỉnh động cơ và hệ thống trên băng thử 96 4.3.2. Các chế độ chạy thực nghiệm97 4.4. Kết quả thực nghiệm....................................................................................98 4.4.1. Ảnh hưởng của hệ thống chưng cất đến đặc tính làm việc của động cơ 98 4.4.2. Khả năng thu hồi nhiệt của két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR 99 4.4.3. Khả năng thu hồi nhiệt của két thu hồi nhiệt khí thải, EHR 101 4.4.4. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được của hệ thống 105 4.5. Kết luận chương 4......................................................................................108 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN110 KẾT LUẬN CHUNG........................................................................................110 HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................................................................111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN117 PHỤ LỤC 118 PHỤ LỤC 1. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG AVLBOOST 1.PL PHỤ LỤC 2. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KÉT THU HỒI NHIỆT NƯỚC LÀM MÁT TRÊN ANSYS FLUENT 11.PL PHỤ LỤC 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KÉT THU HỒI NHIỆT KHÍ THẢI TRÊN ANSYS FLUENT 16.PL PHỤ LỤC 4. GIA CÔNG CHẾ TẠO CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG .. …21.PL PHỤ LỤC 4. ĐỒ THỊ LƯU LƯỢNG NƯỚC NGỌT CHƯNG CẤT ĐƯỢC ..… 31.PL PHỤ LỤC 5. BẢN VẼ CÁC THI
LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Phòng Đào tạo, Viện Cơ khí động lực Bộ mơn Động đốt cho phép thực luận án Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn Phịng Đào tạo Viện Cơ khí Động lực hỗ trợ giúp đỡ suốt trình làm luận án Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Khổng Vũ Quảng PGS.TS Nguyễn Thế Lương hướng dẫn tơi tận tình chu tơi thực hồn thành luận án Tôi xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Bộ môn Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu khí thải - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành cho điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài B2017-BKA39 đồng ý cho sử dụng số kết nghiên cứu đề tài để làm luận án Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Ban chủ nhiệm Trung tâm Cơng nghệ Ơ tơ Đào tạo lái xe thầy, cô Trung tâm hậu thuẫn động viên tơi suốt q trình nghiên cứu học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận án đồng ý đọc duyệt góp ý kiến q báu để tơi hoàn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương lai Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên, khuyến khích tơi suốt thời gian nghiên cứu thực cơng trình Nghiên cứu sinh Vũ Minh Diễn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xiv MỞ ĐẦU i Lý chọn đề tài ii Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận án iii Đối tượng phạm vi nghiên cứu iv Phương pháp nghiên cứu .3 v Ý nghĩa khoa học thực tiễn vi Điểm Luận án vii Bố cục Luận án .4 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hiệu suất có ích động nguồn lượng nhiệt nước làm mát nhiệt khí thải 1.2 Nghiên cứu tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải để nâng cao hiệu suất nhiệt hệ động lực 1.2.1.Tăng áp khí nạp cho động tuabin – máy nén 1.2.2 Sử dụng chu trình Rankine hữu (ORC) 1.2.3 Nhiệt điện (Thermoelectric Generation - TEG) 1.2.4 Tận dụng nhiệt khí thải để gia nhiệt cho nồi 1.2.5 Nâng cao hiệu suất nhiệt động từ nhiệt nước làm mát 1.3 Nhu cầu sử dụng nước phương pháp chưng cất nước từ nước biển 10 1.3.1 Thực trạng nhu cầu sử dụng nước tàu biển 10 1.3.2 Tính chất hóa lý nước biển 11 1.3.3 Các giải pháp công nghệ tạo nước từ nước biển 12 1.4 Các nghiên cứu tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải động diesel tàu biển .20 1.4.1 Các nghiên cứu giới 20 1.4.2 Các nghiên cứu nước 23 1.5 Hướng tiếp cận nội dung nghiên cứu luận án 25 1.6 Kết luận chương 25 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 iii 2.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn thiết kế hệ thống 27 2.1.1 Nghiên cứu xây dựng cấu hình hệ thống 27 2.1.2 Xây dựng lưu đồ bước tính tốn thiết bị thu hồi nhiệt CHR, EHR 28 2.2 Cơ sở tính tốn xác định nhiệt lượng nước làm mát khí thải ĐCĐT phần mềm AVL-Boost 30 2.2.1 Giới thiệu phần mềm AVL – Boost 30 2.2.2 Cơ sở lý thuyết mô phần mềm AVL – Boost 31 2.3 Cơ sở tính tốn thiết kế thiết bị thu hồi nhiệt nước làm mát khí thải ĐCĐT 33 2.3.1 Két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR 33 2.3.2 Két thu hồi nhiệt khí thải, EHR 39 2.4 Cơ sở tính tốn thiết kế hóa ẩm - ngưng tụ (HDH) 44 2.4.1 Quá trình trao đổi nhiệt bình hóa ẩm 45 2.4.2 Q trình trình trao đổi nhiệt bình ngưng tụ 53 2.5 Cơ sở tính toán thiết bị phụ hệ thống .56 2.5.1 Tổn thất áp suất ma sát, Δpm 56 2.5.2 Tổn thất áp suất cục bộ, Δpc 57 2.5.3 Tổn thất áp suất gia tốc, Δpg 57 2.5.4 Tổn thất áp suất trọng trường, Δpo 57 2.6 Cơ sở lý thuyết tính q trình trao đổi nhiệt phần mềm Ansys Fluent.57 2.6.1 Giới thiệu phần mềm Ansys Fluent 57 2.6.2 Cơ sở lý thuyết mô phần mềm Ansys Fluent 58 2.7 Kết luận chương 61 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT 63 3.1 Xây dựng sơ đồ hệ thống chưng cất nước từ nước biển .63 3.2 Xây dựng mơ hình động D243 phần mềm AVL-Boost 64 3.2.1 Giới thiệu động D243 64 3.2.2 Xây dựng mơ hình động D243 AVL-Boost 66 3.2.3 Đánh giá độ tin cậy mơ hình 66 3.2.4 Chạy mơ phân tích đánh giá kết đặc tính phận động 67 3.3 Tính tốn, thiết kế thiết bị hệ thống 72 3.3.1 Tính tốn, thiết kế mô két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR 72 3.3.2 Tính tốn, thiết kế mơ két thu hồi nhiệt khí thải, EHR 78 3.3.3 Tính tốn, thiết kế hóa ẩm – ngưng tụ kiểu HDH 85 3.5 Kết luận chương 88 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 90 iv 4.1 Mục tiêu phạm vi thực nghiệm 90 4.2 Sơ đồ trang thiết bị thực nghiệm 90 4.2.1 Sơ đồ bố trí thực nghiệm 90 4.2.2 Trang thiết bị thực nghiệm 92 4.3 Quy trình thực nghiệm .96 4.3.1 Chuẩn bị, lắp đặt, hiệu chỉnh động hệ thống băng thử 96 4.3.2 Các chế độ chạy thực nghiệm 97 4.4 Kết thực nghiệm 98 4.4.1 Ảnh hưởng hệ thống chưng cất đến đặc tính làm việc động 98 4.4.2 Khả thu hồi nhiệt két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR 99 4.4.3 Khả thu hồi nhiệt két thu hồi nhiệt khí thải, EHR 101 4.4.4 Lưu lượng nước chưng cất hệ thống 105 4.5 Kết luận chương 108 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN110 KẾT LUẬN CHUNG 110 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 117 PHỤ LỤC 118 PHỤ LỤC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG AVL-BOOST 1.PL PHỤ LỤC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KÉT THU HỒI NHIỆT NƯỚC LÀM MÁT TRÊN ANSYS FLUENT 11.PL PHỤ LỤC KẾT QUẢ MƠ PHỎNG KÉT THU HỒI NHIỆT KHÍ THẢI TRÊN ANSYS FLUENT 16.PL PHỤ LỤC GIA CÔNG CHẾ TẠO CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG …21.PL PHỤ LỤC ĐỒ THỊ LƯU LƯỢNG NƯỚC NGỌT CHƯNG CẤT ĐƯỢC … 31.PL PHỤ LỤC BẢN VẼ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG 35.PL v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU STT Ký hiệu Tên gọi Đơn vị ηt Hiệu suất nhiệt động % r Nhiệt ẩn hóa nước kJ/kg Qo Tổng lượng nhiệt mà động tỏa J/s Qlm Nhiệt lượng mà động truyền cho nước làm mát J/s Qd Nhiệt lượng mà dầu mang J/s Qthải Lượng nhiệt tổn thất khí thải J/s Qch Lượng nhiệt tổn thất khí sót J/s Qcl Lượng nhiệt tổn thất khác J/s QH Nhiệt trị thấp nhiên liệu J/kg 10 Gnl Lượng nhiên liệu tiêu thụ giây chế độ làm việc động kg/s 11 Ne Công suất động chế độ làm việc kW 12 Gth Lưu khối lượng khí thải động kg/s 13 Gkk-tt Lưu lượng khơng khí thực tế nạp vào động kg/s 14 λ Hệ số dư lượng khơng khí 15 Lo Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy hết kg nhiên liệu kg/kgnl 16 Cpth Nhiệt dung riêng đẳng áp khí thải J/kg.K 17 Δt Độ chênh lệch nhiệt độ 18 tth Nhiệt độ khí thải 19 to Nhiệt độ môi chất vào động 20 Gkk Lưu khối lượng khơng khí kg/s 21 Ikk' Entanpi khơng khí đầu vào thiết bị hóa ẩm kJ/kg 22 Ikk" Entanpi khơng khí đầu thiết bị hóa ẩm kJ/kg 23 Gn Lưu khối lượng nước phun kg/s 24 tn' Nhiệt độ đầu vào nước phun 25 tn" Nhiệt độ đầu nước phun 26 d Độ chứa khơng khí ẩm 27 w Vận tốc mơi chất m/s 28 M Hệ số Mach m/s 29 λdn Hệ số dẫn nhiệt vật liệu - C C C C C kg/kgkk W/m.K vi W/m2.K 30 α Hệ số trao đổi nhiệt 31 tf Nhiệt độ dòng môi chất 32 tw Nhiệt độ bề mặt tường tiếp xúc với dịng mơi chất 33 F Diện tích truyền nhiệt thiết bị m2 34 δ Độ dày vách ống trao đổi nhiệt m 35 υ Độ nhớt động học môi chất m2 36 a Hệ số dẫn nhiệt độ m2 37 β Hệ số giãn nở thể tích 1/K 38 k Hệ số truyền nhiệt W/m2.K 39 Nu Tiêu chuẩn Nusselt - 40 Re Tiêu chuẩn Reynold - 41 Gr Tiêu chuẩn Grashoff - 42 Pr Tiêu chuẩn Prandtl - 43 D Đường kích ngồi ống m 44 d Đường kính ống m 45 lkx Kích thước xác định ống thu hồi nhiệt khí xả m 46 ql Mật độ dòng nhiệt 47 L Chiều dài ống m C C W/m 48 tư Nhiệt độ nhiệt kế ướt 49 ts Nhiệt độ đọng sương 50 Hệ số dính ướt chất lỏng bề mặt đệm 51 kF Hệ số truyền nhiệt quy ước tính cho đơn vị diện tích bề mặt đệm chất lỏng dính ướt tồn bề mặt đệm W/m2.K 52 µ Độ nhớt động lực học khí N.s/m2 53 f Bề mặt cho đơn vị thể tích đệm m2/m3 54 v Thể tích tự đệm m3/m3 55 Ar Tiêu chuẩn Arximed 56 ∆tnlm C C - Độ chênh lệch nhiệt độ C 57 Sm Khối lượng thêm vào pha liên tục từ pha khuếch tán thứ (chẳng hạn bay hơi…) nguồn người dùng định nghĩa 58 u Tốc độ theo phương x m/s 59 p Áp suất tĩnh Pa vii - 60 Bx Lực tác dụng lên đơn vị thể tích theo phương x 61 Vx Các thành phần nhớt thành phần div(μgrad u) 62 YM Hệ số thể biến thiên trình giãn nở so với giá trị trung bình viii m/s - DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ST Ký hiệu Diễn tả T 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 ĐCĐT RO NF CHR EHR MSF MED Động đốt Reverse Osmosis (Phương pháp thẩm thấu ngược) Nano Filtration (Lọc Nano) Cooling Heat Recovery (Két thu hồi nhiệt nước làm mát) Exhaust Heat Recovery (Két thu hồi nhiệt khí thải) Multi Stage Flash Distillation (Phương pháp chưng cất đa tầng) Multiple Effect Distillation (Phương pháp chưng cất kiểu liên hoàn) Low Temperature Thermal Desalination (Phương pháp khử mặn LTTD nhiệt độ thấp) VC Vapour Compression (Phương pháp chưng cất kiểu nén hơi) MVC Mechanical Vapor Compression (Máy nén học) TVC Thermal Vapor Compression (Máy nén nhiệt) Humidification – Dehumidification (Phương pháp chưng cất kiểu hóa HDH ẩm – ngưng tụ) Waste Heat Recovery System (Hệ thống tận dụng nhiệt thừa động WHRS đốt trong) ĐCT Điểm chết ED Electrodialysis (Phương pháp điện phân) ĐCD Điểm chết CFD Computational Fluid Dynamics (Tính tốn động lực học chất lưu) DNS Direct Numerical Simulation (Mô số trực tiếp) LES Large Eddy Simulation (Mô xốy lớn) RANS/URANS Reynolds Averaged Navier-Stokes Simulation (Mơ hình chảy rối RNS) SST Shear Stress Transport Model (Mơ hình dịch chuyển ứng suất) RSM Reynolds Stress Model (Mơ hình ứng suất Reynold) ix DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Đồ thị phân bố nhiệt ĐCĐT Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống tăng áp tuabin-máy nén sử dụng ĐCĐT .6 Hình 1.3 Sơ đồ chu trình ORC [16] Hình 1.4 Sơ đồ tận dụng nhiệt khí thải động để phát điện (TEG) [18] Hình 1.5 Chất bán dẫn p-n thiết bị TEG [18] Hình 1.6 Sơ đồ tận dụng nhiệt khí thải để gia nhiệt nồi [4] Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý tận dụng nhiệt từ nước làm mát phục vụ sinh hoạt [4] 10 Hình 1.8 Các tàu khai thác thủy hải sản Việt Nam 11 Hình 1.9 Các cơng nghệ khử muối giới [24] 12 Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống chưng cất nước kiểu MSF [27] .13 Hình 1.11 Sơ đồ hệ thống chưng cất nước biển kiểu MED [29] .14 Hình 1.12 Hình sơ đồ chưng cất kiểu LTTD [30] .14 Hình 1.13 Sơ đồ chưng cất kiểu VC [31] 15 Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống chưng cất kiểu HDH [34] .16 Hình 1.15 Nguyên lý khử muối theo phương pháp thẩm thấu ngược RO [45] 18 Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý hoạt động khử muối theo phương pháp điện phân, ED [46] 19 Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống tận dụng nhiệt khí thải động để chạy máy phát điện tàu biển [49] 20 Hình 1.18 Hiệu suất nhiệt động khơng có hệ thống tận dụng nhiệt khí thải để chạy máy phát điện tàu biển hãng MAN [49] .20 Hình 1.19 Thiết bị tạo nước hãng Sasakura [50] 21 Hình 1.20 Hệ thống chưng cất nước kiểu Atlas [51] 21 Hình 1.21 Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt thải động diesel 22 Hình 1.22 Sơ đồ chưng cất nước tận dụng nhiệt thừa ĐCĐT tàu khách [53] 23 Hình 1.23 Sơ đồ tận dụng nhiệt khí thải động gia nhiệt cho nước [59] .24 Hình 1.24 Nhiệt lượng khí thải cầần để hầm nóng nhiên li ệu CO100 đ ộng c làm vi ệc theo đường đặc tnh [60] .24 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống chưng cất nước từ nước biển tận dụng nhiệt khí thải nước làm mát động đốt 27 Hình 2.2 Trình tự tính tốn thiết kế hệ thống chưng cất nước từ nước biển .28 Hình 2.3 Lưu đồ thuật tốn bước tính tốn thiết bị thu hồi nhiệt CHR, EHR 29 Hình 2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng 33 Hình 2.5 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống vỏ 34 Hình 2.6 Kết cấu thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống vỏ [63] 34 Hình 2.7 Ảnh hưởng khoảng cánh hưởng dịng đến q trình chuyển động mơi chất [66] .35 Hình 2.8 Sắp xếp ống theo kiểu hình lục giác kiểu đường trịn đồng tâm [65] .35 Hình 2.9 Sơ đồ ngun lý hoạt động CHR 35 Hình 2.10 Truyền nhiệt qua vách trụ lớp 36 x Hình 2.11 Sự biến thiên nhiệt độ nước làm mát nước biển CHR 39 Hình 2.12 Kết cấu loại cánh trao đổi nhiệt [60] 40 Hình 2.13 Thiết bị tận dụng nhiệt khí thải có cánh [69] 40 Hình 2.14 Mặt cắt ngang EHR 41 Hình 2.15 Vách có cánh 41 Hình 2.16 Sự biến thiên nhiệt độ khí thải nước biển EHR 44 Hình 2.17 Nguyên lý hoạt động hóa ẩm - ngưng tụ 45 Hình 2.18 Đồ thị I-d biểu diễn trạng thái khơng khí HDH [60] 45 Hình 2.19 Q trình khơng khí tiếp xúc với nước biển [60] .46 Hình 2.20 Đồ thị I-d trình trao đổi nhiệt chất nước khơng khí [60] 46 Hình 2.21 Đồ thị trình thay đổi trạng thái khơng khí [62] 47 Hình 2.22 Sơ đồ cân nhiệt chất bình hóa ẩm .48 Hình 2.23 Cơ chế dịch chuyển nước khơng khí [72] 48 Hình 2.24 Quá trình trao đổi nhiệt đệm [60] 50 Hình 2.25 Kiểu dáng kích thước loại đệm .51 Hình 2.26 Sơ đồ nguyên lý hoạt động bình ngưng tụ 53 Hình 2.27 Đồ thị I-d trình làm lạnh khơng khí ẩm [60] .54 Hình 2.28 Dàn ngưng tụ kiểu ống - [71] 54 Hình 2.29 Thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ống xoắn bố trí so le .54 Hình 2.30 Sự biến thiên nhiệt độ khơng khí nước biển bình ngưng tụ 55 Hình 2.31 Khối lượng vào phần tử chất lỏng [75] 59 Hình 2.32 Các lực theo phương x [75] 59 Hình 2.33 Chuyển động điểm dòng rối [75] 60 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chưng cất nước từ nước biển tận dụng nhiệt khí thải nước làm mát động 63 Hình 3.2 Động D243 65 Hình 3.3 Mơ hình động D243 AVL-Boost 66 Hình 3.4 So sánh cơng suất tiêu thụ nhiên liệu đường đặc tính ngồi động 67 Hình 3.5 Lượng nhiệt chuyển thành cơng có ích (kW) .68 Hình 3.6 Tỷ lệ lượng nhiệt chuyển thành cơng có ích (%) .68 Hình 3.7 Lượng nhiệt động truyền qua thành vách (kW) 69 Hình 3.8 Tỷ lệ lượng nhiệt động truyền qua thành vách (%) .69 Hình 3.9 Lượng nhiệt mà động truyền cho khí thải (kW) 70 Hình 3.10 Tỷ lệ lượng nhiệt mà động truyền cho khí thải (%) 70 Hình 3.11 Lượng nhiệt mát tổn hao khác động (kW) 71 Hình 3.12 Tỷ lệ lượng nhiệt mát tổn hao khác động (k%) 71 Hình 3.13 Bản vẽ thiết kế CHR 72 Hình 3.14 Các phương án bố trí ơng trao đổi nhiệt CHR 74 Hình 3.15 Mặt cắt mơ hình 3D CHR 75 Hình 3.16 Phân bố vận tốc nước làm mát nước biển dọc theo chiều ngang CHR trường hợp ĐCĐT làm việc 100 % tải 2200 v/ph 76 xi Hình 4.20 Nhiệt độ khí thải vào khỏi EHR động làm việc tốc độ 1800 2000 v/ph với tải thay đổi Hình 4.21 Lưu lượng nước biển qua EHR độ chênh lệch nhiệt độ khí thải động làm việc tốc độ 1800 2000 v/ph với tải thay đổi Hình 4.22 Nhiệt lượng khả thu hồi khí thải động làm việc tốc độ 1800 2000 v/ph với tải thay đổi 105 Kết thực nghiệm (Ex) EHR động làm việc tốc độ 1800 v/ph 2000 v/ph với tải thay đổi thể Hình 4.20 ÷ 4.22 Bảng 4.6; Bảng 4.7 Kết cho thấy tăng tải nhiệt độ khí thải, nhiệt lượng nước biển nhận lưu lượng nước biển qua EHR tăng, nhiên khả thu hồi (hay hiệu suất thu hồi nhiệt EHR) giảm tăng tải 4.4.4 Lưu lượng nước chưng cất hệ thống 4.4.4.1 Lưu lượng nước chưng cất sử dụng két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR Bảng 4.8 Kết lưu lượng nước chưng cất (l/h) sử dụng CHR Gnb/Gkk = 2,5 Gnb/Gkk = 2,25 Gnb/Gkk = 2,0 Tải 1800 2000 2200 1800 2000 2200 1800 2000 2200 (%) v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph 10 4,26 4,90 5,99 4,55 5,25 6,40 4,72 5,44 6,64 20 5,42 5,96 6,80 5,80 6,38 7,27 6,02 6,61 7,54 30 6,24 6,71 7,76 6,68 7,18 8,30 6,93 7,45 8,61 40 7,49 8,09 8,94 8,01 8,65 9,56 8,31 8,98 9,92 Hình 4.23 Lưu lượng nước chưng cất với CHR (Gnb/Gkk = 2,0) Lưu lượng nước chưng cất hệ thống sử dụng két thu hồi nhiệt nước làm mát thể bảng 4.8 với tỷ lệ lưu lượng nước biển/lưu lượng khơng khí là: G nb/Gkk = 2,0; 2,25 2,5 Kết cho thấy lưu lượng nước chưng cất tỷ lệ thuận với tải, tốc độ động tỷ lệ nghịch vơi Gnb/Gkk Trong phạm vi thực nghiệm với CHR, lượng nước chưng cất có giá trị lớn với Gnb/Gkk = 2,0 động chạy 40% tải, 2200 v/ph 9,92 l/h Hình 4.23 thể kết lưu lượng nước chưng cất tỷ lệ G nb/Gkk 2,0 Ngoài đồ thị thể lưu lượng nước chưng cất sử dụng CHR với tỷ lệ Gnb/Gkk lại trình bày phần Phụ lục 4.4.4.2 Lưu lượng nước chưng cất sử dụng két thu hồi nhiệt khí thải, EHR 106 Bảng 4.9 Kết lưu lượng nước chưng cất (l/h) sử dụng EHR Tải (%) Gnb/Gkk = 2,5 1800 2000 2200 v/ph v/ph v/ph 1800 v/ph 10 20 30 40 2,03 2,28 2,52 2,77 2,17 2,44 2,70 2,96 2,13 2,38 2,64 2,90 2,29 2,57 2,84 3,13 Gnb/Gkk = 2,25 2000 2200 v/ph v/ph 2,27 2,55 2,82 3,11 2,45 2,75 3,04 3,34 1800 v/ph 2,23 2,50 2,77 3,05 Gnb/Gkk = 2,0 2000 2200 v/ph v/ph 2,34 2,62 2,90 3,19 2,52 2,82 3,13 3,44 Hình 4.24 Lưu lượng nước chưng cất với EHR (Gnb/Gkk = 2,0) Lưu lượng nước chưng cất hệ thống sử dụng két thu hồi nhiệt khí thải thể bảng 4.9 với tỷ lệ lưu lượng nước biển/lưu lượng khơng khí là: Gnb/Gkk = 2,0; 2,25 2,5 Kết cho thấy lưu lượng nước chưng cất tỷ lệ thuận với tải, tốc độ động tỷ lệ nghịch với G nb/Gkk Trong phạm vi thực nghiệm với EHR, lượng nước chưng cất có giá trị lớn với Gnb/Gkk = 2,0 động chạy 40% tải 2200 v/ph 3,44 l/h Hình 4.24 thể kết lưu lượng nước chưng cất tỷ lệ G nb/Gkk 2,0 Ngoài đồ thị thể lưu lượng nước chưng cất sử dụng EHR với tỷ lệ Gnb/Gkk lại trình bay phần Phụ lục 4.4.4.3 Lưu lượng nước chưng cất sử dụng đồng thời két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR két thu hồi nhiệt khí thải, EHR Bảng 4.10 Lưu lượng nước chưng cất (l/h) sử dụng đồng thời CHR EHR Gnb/Gkk = 2,5 Gnb/Gkk = 2,25 Gnb/Gkk = 2,0 Tải 1800 2000 2200 1800 2000 2200 1800 2000 2200 (%) v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph v/ph 10 6,76 7,46 8,68 7,23 7,98 9,29 7,50 8,28 9,64 20 8,27 8,85 10,14 8,85 9,47 10,64 9,18 10,18 11,25 30 9,41 9,92 11,13 10,06 10,81 11,91 10,44 11,41 12,80 40 11,01 11,32 12,65 11,56 12,34 13,54 11,89 12,79 14,05 107 Lưu lượng nước chưng cất hệ thống sử dụng đồng thời két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR két thu hồi nhiệt khí thải, EHR thể Bảng 4.10 với tỷ lệ Gnb/Gkk khác Kết thực nghiệm cho thấy lưu lượng nước chưng cất tỷ lệ thuận với tải tốc độ động tỷ lệ nghịch với tỷ lệ Gnb/Gkk Hình 4.25 thể lưu lượng nước chưng cất hệ thống trường hợp Gnb/Gkk = 2,0 (2 trường hợp lại thể phần Phụ lục 5) Trong phạm vi thử nghiệm với CHR EHR, lưu lượng nước đạt giá trị lớn là: 14,05 l/h động làm việc chế độ 40% tải tốc độ 2200 v/ph với Gnb/Gkk = 2,0 Hình 4.25 Lưu lượng nước chưng cất sử dụng đồng thời CHR EHR (Gnb/Gkk = 2,0) Bảng 4.11 Hình 4.26 thể kết so sánh lưu lượng nước chưng cất lý thuyết thực nghiệm động làm việc tốc độ 2200 v/ph với tải thay đổi Kết cho thấy lưu lượng nước tỷ lệ thuận với tải (cả lý thuyết thực nghiệm) có xu hướng tương đồng Ngồi ra, kết cho thấy sai số tính tốn lý thuyết thực nghiệm trung bình tồn tải khoảng 16,78% Sai lệch q trình khuếch tán nước vào dịng khơng khí Cooling Pad bình hóa ẩm, ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm độ chứa khơng khí khả ngưng tụ nước bình ngưng tụ (cách bố trị ống ngưng tụ, tốc độ lưu động dịng khơng khí ) ngồi cịn tổn thất nhiệt cụm chi tiết hệ thống Bảng 4.11 Kết so sánh thực nghiệm với lý thuyết động chạy tốc độ 2200 v/ph Gnb/Gkk = 2,0 Gnước (l/h) Tải ΔGnước Sai lệch (%) (l/h) (%) Thực nghiệm Lý thuyết 2,36 19,7 10 9,64 12,0 20 11,25 13,7 2,45 17,89 30 12,80 15,1 2,30 15,23 40 14,05 16,4 2,35 14,33 108 Hình 4.26 Lưu lượng nước chưng cất lý thuyết thực nghiệm động chạy tốc độ 2200 v/ph với tỷ lệ Gnb/Gkk = 2,0 Chất lượng nước chưng cất được: Độ muối nước chưng cất kiểm tra nhanh khúc xạ kế, trình thực nghiệm kết nước chưng cất có độ muối ln nhỏ 0,55 ‰ tương đương hàm lượng clorua 300mg/l, giới hạn độ muối tiêu chất lượng nước sinh hoạt theo quy chuẩn Việt Nam QCVN 02: 2009/BYT [82] Ngoài ra, sản phẩm nước chưng cất được xét nghiệm độ muối Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam, cho kết hàm lượng clorua 276,86 mg/l tương đương độ muối 0,5 ‰ [83] 4.5 Kết luận chương Trên sở nội dung nghiên cứu thực nghiệm hệ thống tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải động để chưng cất nước từ nước biển, NCS đưa số kết luận sau: - Nhiệt lượng thu hồi từ nước làm mát lưu lượng nước biển chảy qua két thu hồi nhiệt nước làm mát CHR tỷ lệ thuận với tải tốc độ động cơ, QRe-CHR = 25,14 (kW), Gnb = 9,13 (l/ph) động làm việc tốc độ 2200 v/ph 40% tải Đồng thời kết cho thấy sai số tính tốn lý thuyết thực nghiệm giảm tăng tải sai lệch trung bình tồn tải khoảng 6,02% - Nhiệt lượng thu hồi từ khí xả, độ giảm nhiệt độ khí thải Δt kx lưu lượng nước biển qua két thu hồi nhiệt khí thải EHR tỷ lệ thuận với tải tốc độ động cơ, QRe-EHR = 8,91 (kW), Δtkx = 112,2 (0C) Gnb = 4,4 (l/ph) động làm việc tốc độ 2200 v/ph 40% tải Kết chạy thực nghiệm cho thấy sai số trung bình tính tốn lý thuyết thực nghiệm khoảng 7,41% - Lưu lượng nước chưng cất tỷ lệ thuận với tải tốc độ động tỷ lệ nghịch với tỷ lệ Gnb/Gkk Cụ thể sử dụng CHR Gnước = 9,92 l/h, sử dụng EHR Gnước = 3,34 l/h sử dụng đồng thời CHR EHR Gnước = 14,05 l/h với động làm việc chế độ 40% tải 2200 v/ph Ngoài so sánh lưu lượng nước chưng cất tính tốn lý thuyết thực nghiệm sai số trung bình khoảng 16,78% - Sau lắp hệ thống chưng cất với động cơng suất động giảm khơng 109 nhiều chế độ tải, mức giảm lớn 4,3% chế độ 10% tải Còn suất tiêu hao nhiên liệu tăng không đáng kể chế độ tải, mức tăng lớn 5,1% chế độ 10% tải - Các kết thực nghiệm cho thấy sai lệch không nhiều thực nghiệm với tính tốn lý thuyết, có xu hướng tương đồng động làm việc từ 10 ÷ 40% tải, điều khẳng định tính đắn quy trình tính tốn lý thuyết 110 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN CHUNG Luận án hoàn thành mục tiêu nghiên cứu đưa sở khoa học, phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải động diesel tàu thủy để chưng cất nước từ nước biển sử dụng phương pháp chưng cất nước kiểu hóa ẩm – ngưng tụ (HDH) Luận án đạt kết cụ thể sau: Đưa quy trình hồn chỉnh từ tính tốn thiết kế tới chế tạo thực nghiệm đánh giá hiểu hệ thống tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải động diesel tàu thủy để chưng cất nước từ nước biển Đã xây dựng thành cơng mơ hình động D243 phần mềm AVL-Boost để tính tốn phân bố lượng nhiệt cho nước làm mát khí thải chế độ làm việc động Các kết sở để tính tốn thiết kế thiết bị thu hồi nhiệt Đã tính tốn thiết kế thiết bị thu hồi nhiệt nước làm mát, thiết bị thu hồi nhiệt khí thải động D243 tính tốn mơ tối ưu kết cấu phần mềm Ansys Fluent Kết mô xác định khả thu hồi nhiệt động làm việc chế độ khác Đã tính tốn thiết kế hóa ẩm - ngưng tụ hệ thống chưng cất nước từ nước biển theo phương pháp HDH Đã gia công chế tạo, lắp đặt kết nối hệ thống tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải để chưng cất nước từ nước biển với động D243 để thực nghiệm băng thử để đánh giá tính kinh tế, kỹ thuật hệ thống động lắp hệ thống chưng cất với chế độ tải động từ 10 ÷ 40% tải Kết cho thấy: - Lưu lượng nước chưng cất tỷ lệ thuận với tải tốc độ động cơ, nhiên tỷ lệ nghịch với tỷ lệ Gnb/Gkk, đạt giá trị 14,05 l/h động làm việc 40% tải 2200 v/ph, Gnb/Gkk = 2,0 - Khi lắp hệ thống chưng cất với động cơng suất động giảm không nhiều, mức giảm lớn 4,3% Suất tiêu hao nhiên liệu tăng không đáng kể, mức tăng lớn 5,1% chế độ 10% tải - Các kết cho thấy sai lệch khơng nhiều thực nghiệm với tính tốn lý thuyết, có xu hướng tương đồng, điều khẳng định tính đắn quy trình tính tốn lý thuyết Luận án việc tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải động để chưng cất nước từ nước biển giải pháp hiệu giải nhu cầu nước mà cịn giảm chi phí lượng, góp phần tăng hiệu chuyến biển tàu khai thác thủy hải sản xa bờ Kết luận án sở tham khảo hữu ích cho nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải động diesel tàu thủy để chưng cất nước từ nước biển 111 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Phạm vi nghiên cứu luận án giới hạn phịng thí nghiệm, nhằm đưa nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn, cần thiết phải bổ sung nghiên cứu sau: Thiết kế, chế tạo tự động điều khiển chế độ làm việc hệ thống như: - Tự động thay đổi tốc độ bơm nước đóng mở van để điều chỉnh lưu lượng nước biển – vào thiết bị hệ thống, đóng mở van đường thải động - Tự động chỉnh tốc độ quạt để thay đổi lưu lượng khơng khí tuần hồn hóa ẩm – ngưng tụ để nâng cao hiệu suất chưng cất Chạy thực nghiệm đánh giá độ bền tính ổn định hệ thống chạy thực nghiệm hệ thống tàu khai thác thủy hải sản xa bờ hành trình thực tế 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] http://baobariavungtau.com.vn/kinh-te/201202/tau-ca-thieu-nuoc-ngot-baitoan-chua-co-loi-giai-238783/ Nguyễn Tất Tiến (2000), “Nguyên lý động đốt trong”, NXB Giáo dục Phạm Minh Tuấn (2008), “Lý thuyết động đốt trong”, NXB Khoa học kỹ thuật Phạm Văn Thể (2006), “Trang bị động lực Điêzen tàu thủy”, NXB Khoa học kỹ thuật John E Heywood (2002), “Internal Combustion Engine Fundmentals”, McGraw-Hill Book Company, Singapore M.S Narayana, Dr.N HariBabu (2015), “Simulation of combined otto and rankine cycle in an i.c.engine”, International Journal of Mechanical Engineering, Vol.3, Issue Jianbing G., Haibo C., Guohong T., Chaochen M., Fei Z (2019) “An analysis of energy flow in a turbocharged diesel engine of a heavy truck and potentials of improving fuel economy and reducing exhaust emissions”, Energy Conversion and Management, Vol.184, pp 456-465 https://global.toyota/en/detail/7893162 Avinash Kumar Agarwalb, at el (2018), “Combustion characteristics of a common rail direct injection engine using different fuel injection strategies”, International Journal of Thermal Sciences, Vol.134, pp 475-484 Ahmet Uyumaz, at el (2020), “The effects of diisopropyl ether on combustion, performance, emissions and operating range in a HCCI engine”, Fuel, Vol.265 Suozhu Pan, at el (2017), “An experimental investigation on multi-cylinder RCCI engine fueled with 2- butanol/diesel”, Energy Conversion and Management, Vol.154, pp 92-101 Yahui Zhang, at el (2019), “Combustion variation control strategy with thermal efficiency optimization for lean combustion in spark-ignition engines”, Applied Energy, Vol.251 Euijoon Shim, at el (2020), “Comparisons of advanced combustion technologies (HCCI, PCCI, and dualfuel PCCI) on engine performance and emission characteristics in a heavyduty diesel engine”, Fuel, Vol 262 Jeff Hartman (2011), “Supercharging performance handbook”, Motorbooks Jianbing Gao, at el (2019), “An analysis of energy flow in a turbocharged diesel engine of a heavy truck and potentials of improving fuel economy and reducing exhaust emissions”, Energy Conversion and Management, Vol 184, pp 456 – 465 FU Jian-qin, LIU Jing-ping, XU Zheng-xin, DENG Bang-lin, LIU Qi (2015), “An approach for IC engine coolant energy recovery based on lowtemperature organic Rankine cycle”, Journal of Central South University, Vol.22, Issue 2, pp 727-734 http://bmwblog-rus.com R Saidur, at el (2012), “Technologies to recover exhaust heat from internal combustion engines”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol 16, 113 [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] pp 5649 – 5659 Xiaodong Zhang K.T Chau (2011), “An automotive thermoelectric– photovoltaic hybrid energy system using maximum power point tracking”, Energy Conversion and Management, Vol 52, Issue 1, pp 641-647 Stobart R Weerasing R (2006), “Heat recovery and bottoming cycles for SI and CI engines—a perspective”, SAE Paper no 2006-01-0662, Presented at SAE 2006 World Congress & Exhibition, Detroit, MI, USA, Session: Advanced Hybrid Vehicle Powertrains (Part of 5) Anbang Liu, at el (2020), “Enhancing the performance of TEG system coupled with PCMs by regulating the interfacial thermal conduction”, Energy Reports, Vol 6, pp 1942 – 1949 http://www.baoquangngai.vn/channel/2025/202002/nuoc-ngot-cho-tau-ca-vanla-bai-toan-kho-2989662/ https://vi.wikipedia.org/wiki/N%C6%B0%E1%BB%9Bc_bi%E1%BB%83n – Thành phần nước biển Charis M and Galanakis Evita Agrafioti (2019), “Sutainable water and wastewater processing”, https://doi.org/10.1016/C2017-0-02118-3 A.M.K El-Ghonemy (2017), “Performance test of a sea water multi-stage flash distillation plant: case study”, Alex Eng J M.A Darwish and A Alsairafi (2004), “Technical comparison between TVC/MEB and MSF”, Desalination, Vol.170, Issue 3, pp 223-239 Ali Al – Karaghouli, at el (2013), “Energy consumption and water production cost of conventional and renewable-energy-powered desalination processes”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol 24, pp 343-356 F.T Najafi (2016), “Environmental impact cost analysis of multi-stage flash, multi-effect distillation, mechanical vapor compression, and reverse osmosis medium-size desalination facilities”, In: 2016 ASEE Annual Conference & Exposition M Al-Shammiri and M Safar (1999), “Multi-effect distillation plants: state of the art”, Desalination, Vol.126, Issue 1, pp 45-59 P.V Sistla, G Venkatesan, P Jalihal and S Kathiroli (2009), “Low temperature thermal desalination plants”, In: Eighth ISOPE Ocean Mining Symposium, International Society of Offshore and Polar Engineers O.K Buros (2000), “The ABCs of Desalting”, International Desalination Association, Topsfield, MA International Atomic Energy Agency (2000), “Introduction of Nuclear Desalination”, A Guide Book F Mandani, H Ettouney and H El-Dessouky (2000), “LiBr H2O absorption heat pump for single-effect evaporation desalination process”, Desalination Vol.128, Issue 2, pp 161-176 E.S Mohamed and G Papadakis (2015), “Advances of renewable energy powered desalination”, In: Handbook of Clean Energy Systems, pp 1-10 E.H Amer, at el (2009), “Theoretical and experimental investigation of humidification–dehumidification desalination unit”, Desalination, Vol 249, pp 949 – 959 Huifang Kang, at el (2015), “Performance of a 3-stage regenerative 114 [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] desalination system based on humidification-dehumidification process”, Applied Thermal Engineering, Vol.90, pp 182-192 A A El-Haroun (2013), “Desalination system with humidification dehumidification of Air”, International Journal of Pure and Applied Sciences and Technology, Vol.14, pp 44 – 52 Li Xu, at el (2020), “Humidification – dehumidification (HDH) desalination system with air-cooling condenser and cellulose evaporative pad”, Water, Vol 12, Issue Hassan E.S.Fath and Ahmad Ghazy (2002), “Solar desalination using humidification - dehumidification technology”, Desalination, Vol 142, Issue 2, pp 119 – 133 Võ Kiến Quốc, Lê chí Hiệp (2013), “Một số kết nghiên cứu ban đầu hệ thống khử muối phương pháp phun tách ẩm”, The 3rd International Conference on Sustainable Energy Nguyễn Công Vinh Nguyễn Lê Châu Thành, “Nghiên cứu xây dựng chương trình tính tốn tháp giải nhiệt ứng dụng kỹ thuật lạnh điều hịa khơng khí”, Vol 189 (13), pp 59 – 65 Tzahi Y.Cath, at el (2006), “Forward osmosis: principles, applications, and recent developments”, Journal of Membrane Sicience, Vol 281, Issue 1-2, pp 70-87 D Mehta, at el (2014), “Forward osmosis in India: status and comparison with other desalination technologies”, International Scholarly Research Notices, pp 1-9 Kevin W Lawson and Douglas R Lloyd (1997), “Membrane distillation”, Journal of Membrane Science, Vol 124, Issue 1, Pages 1-25 L.F Greenlee, at el (2009), “Reverse osmosis desalination: water sources, technology, and today’s challenges”, Water Res, Vol 43, Issue 9, pp 23172348 Mahmoud Shaban, at el (2020), “Anti-biofouling of 2-acrylamido-2methylpropane sulfonic acid grafted cellulose acetate membranes used for water desalination”, Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, Vol 149, 107857 Xiuju Wang, at el (2019), “Preparation, characterisation, and desalination performance study of cellulose acetate membranes with MIL-53(Fe) additive”, Journal of Membrane Science, Vol 590, 117057 E Oztekin and S Altin (2016), “Wastewater treatment by electrodialysis system and fouling problems”, Turkish Online J Sci Technol, Vol.6, Issue MAN Diesel & Turbo (2014), “Waste Heat Recovery System (WHRS) for Reduction of Fuel Consumption, Emission and EEDI”, pp 5510-0136-03 http://www.sasakura.co.jp/e/products/index.html https://maritimehtq.wordpress.com/2012/09/12/he-thong-chung-cat-nuocngot-kieu-atlas/ K.S.Maheswari, K.Kalidasa Murugavel, G.Esakkimuthu (2015), “Thermal desalination using diesel engine exhaust waste heat an experimental analysis”, Desalination, Vol.358, pp 94-100 Kandil, H.A., Hussein, A.W (2020), “Seawater Desalination Using Waste 115 [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] Heat Recovery on Passenger Ship”, Port-Said Engineering Research Journal, Faculty of Engineering - Port Said University, Volume 24, No 1, pp 82-101 Lê Viết Lượng, Nguyễn Ngọc Hải, Phan Văn Đức, Phạm Lê Dần (2010),“Nồi tận dụng nhiệt khí xả động Diesel tàu thủy kiểu Moduyn”, Tạp chí khoa học cơng nghệ hàng hải, số 21 Lê Viết Lượng, Nguyễn Ngọc Hải, Phạm Lê Dần (2009),“Chế tạo thử nghiệm nồi tận dụng nhiệt khí xả động diesel tàu thủy kiểu modun nhằm tiết kiệm nhiên liệu”, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nguyễn Cơng Đồn (2015), “Nghiên cứu tận dụng nhiệt khí xả động diesel tàu thủy để chuyển hóa trực tiếp thành điện năng”, Tạp chí khoa học công nghệ - Đại học công nghiệp Hà Nội, số 27 – 64 Diệp Trung Hiếu Nguyễn Văn Tuyên (2019),“Nghiên cứu đề xuất thiết bị sấy cá mực sử dụng nhiệt khói thải động tàu đánh bắt xa bờ”, Tạp chí Khoa học giáo dục kỹ thuật, số 51, pp 16 – 23 Trần Đình Cảnh, at el (2008), “Nghiên cứu thiết kế giàn phơi mực xà tháo lắp nhanh cải tiến công nghệ xử lý mực xà đảm bảo chất lượng sản an toàn sản suất”, Viện Nghiên cứu Hải sản, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn Lê Gia Phương (2014), “Nghiên cứu khả tận dụng nhiệt khí thải động phục vụ sinh hoạt ngư dân tàu khai thác thủy sản”, Luận văn thạc sỹ Hoàng Anh Tuấn (2015), “Nghiên cứu cải thiện số tính chất dầu thực vật nguyên chất sử dụng làm nhiên liệu cho động diesel”, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật AVL-List GmbH, Hans-List-Platz 1, A-8020 Graz, (2009), “BOOST v.2009 Users Guide & Theory”, Austria Bùi Hải, Dương Đức Hùng, Hà Mạnh Thư (2001), “Thiết bị trao đổi nhiệt”, NXB Khoa học kỹ thuật Stephenraj V and M K Sathishkumar (2018), “Design and analysis of heat exchanger for maximum heat transfer rate (multi model optimisation technique)”, International Research Journal of Engineering and Technology, Vol 5, Issue 1, e-ISSN: 2395 - 0056, p-ISSN: 2395 - 0072 J Rameshnaidu, at el (2016), “Design optimaization of shell and tube heat exchanger by changing baffel design”, International Journal of Engineering, Science and Mathematics, Vol Issue 3, ISSN: 2320 - 0294 Ender Ozden and Ilker Tari (2010), “Shell side CFD analysis of a small shelland-tube heat exchanger”, Energy Conversion and Management, Vol 51, pp 1004 – 1014 Ambekar Aniket Shrikant, at el (2016), “CFD simulation study of shell and tube heat exchangers with different baffle segment configurations” Applied Thermal Engineering Vo 108, pp 999 – 1007 Bùi Hải, Trần Thế Sơn (2015), “Kỹ thuật nhiệt”, NXB Khoa học kỹ thuật Hồng Đình Tín (2001), “Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt”, NXB Khoa học kỹ thuật Seokhwan Lee and Choongsik Bae (2008), “Design of a heat exchanger to reduce the exhaust temperature in a spark-ignition engine”, International Journal of Thermal Sciences, Vol 47, Issue 4, pp 468 – 478 116 [70] M Hatami, at el (2014),“ Numerical study of finned type heat exchangers for ICEs exhaust waste heat recovery”, Case Studies in Thermal Engineering, Vol 4, pp 53 – 64 [71] Rajesh Ravi, at el (2020), “Computational and experimental investigation on effective utilization of waste heat from diesel engine exhaust using a fin protracted heat exchanger”, Energy, Vol 200, pp 117489 [72] F Merkel (1925), “Verdunstungskuehlung”, VDI Forschungsarbeiten No 275, Berlin [73] Đinh Văn Thuận, Võ Chí Chính (2004), “Hệ thống máy thiết bị lạnh”, NXB [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] Khoa học kỹ thuật Đỗ Trọng Hiển (2006), “Giáo trình máy thiết bị lạnh”, NXB Hà Nội H.K Versteeg and W Malalasekera (1995), “An Introduction to Computational Fluid Dynamics the Finite Volume Method”, Longman Scientific and Technical, England A.Neale, at el (2007), “Determination of Surface Convective Heat Transfer Coefficients by CFD” Proceedings of the 11the NBEC Canadian Building Science and Technnology Conference, Banff, Alberta, Canada Frank P.Incropera and David P.Dewitt (2007), “Fundamentals of Heat and Mass Transfer”, United States of America “Ansys Fluent Theory Guide”, Accessed 15 August 2018, Wanan Sheng (2019), “A revisit of Navier - Stokes Equation”, European Journal of Mechanics / B Fluids Nguyễn Duy Vinh, Khổng Vũ Quảng, Phạm Minh Tuấn, Nguyễn Tiến Hán (2011) “Ứng dụng phần mềm AVL-Boost mô tăng áp cho động D243”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam; ISSN 0866-7056 Jung D, Yong J, Choi H, Song H, Min K (2013), “Analysis of engine temperature and energyflow in diesel engine using engine thermal management”, J Mech Sci Technol, 27:583–92 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt - QCVN 02: 2009/BYT (2019) Cục Y tế dự phịng Mơi trường biên soạn Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 05/2009/TT - BYT ngày 17 tháng năm 2009 Phiếu kết phân tích mẫu nước (2019), Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam – Viện Hóa học, 04/06/2019 117 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Vũ Minh Diễn, Nguyễn Duy Tiến, Khổng Vũ Quảng, Lê Việt Hưng, Nguyễn Thế Lương, Nguyễn Văn Toàn (2018), Nghiên cứu xác định lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát thải động D243 phần mềm AVLBoost, Tạp chí khí Việt Nam (ISSN: 0866 - 7056), 10/2018, Tr34-39 Khổng Vũ Quảng, Vũ Minh Diễn, Nguyễn Duy Tiến, Phạm Minh Tuấn, Nguyễn Thế Lương, Nguyễn Văn Toàn, Nguyễn Tuấn Nghĩa (2018), Nghiên cứu khả tận dụng nhiệt khí thải động đốt trong, Tạp chí khí Việt Nam (ISSN: 0866 - 7056), 10/2018, Tr70-76 Quang Khong Vu, Dien Vu Minh, Tien Nguyen Duy, Tuan Pham Minh, Luong Nguyen The (2019), A Study of Exhaust Waste Heat Recovery in Internal Combustion Engines; IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 507 (2019) 012028 doi:10.1088/1757-899X/507/1/012028 (Scopus) Khổng Vũ Quảng, Nguyễn Duy Tiến, Vũ Minh Diễn (2019), Nghiên cứu ảnh hưởng kết cấu cánh trao đổi nhiệt đến khả tận dụng nhiệt khí thải động đốt trong, Tạp chí Giao thông vận tải (ISSN: 2354 - 0818), 4/2019, Tr132-136 Phạm Minh Tuấn, Khổng Vũ Quảng, Vũ Minh Diễn, Nguyễn Duy Tiến, Lê Mạnh Tới, Mai Mạnh Cường (2019), Đánh giá ảnh hưởng kết cấu ống trao đổi nhiệt đến khả tận dụng lượng khí xả động đốt phần mềm Ansys fluent, Tạp chí khí Việt Nam (ISSN: 0866 - 7056), 6/2019, Tr22-25 Khổng Vũ Quảng, Nguyễn Duy Tiến, Vũ Minh Diễn, Phạm Văn Trọng, Lê Mạnh Tới, Lê Đăng Duy, Trần Anh Quân (2020), Nghiên cứu khả thu hồi nhiệt nước làm mát động đốt trong, Tạp chí khoa học cơng nghệ Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội (ISSN: 1859 – 3585), tập 56 – số (6/2020), Tr78-83 Thành viên đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - Bộ Giáo dục Đào tạo năm 2017 “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống tận dụng lượng nhiệt nước làm mát nhiệt khí thải động đốt để chưng cất nước từ nước biển sử dụng tàu đánh bắt xa bờ Việt Nam”, mã số B2017-BKA39 PGS.TS Khổng Vũ Quảng Chủ nhiệm đề tài quan chủ trì Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (Nghiệm thu năm 2020) Khổng Vũ Quảng, Nguyễn Duy Tiến, Vũ Minh Diễn (2020), Hệ thống tận dụng lượng nhiệt nước làm mát khí thải động đốt để chưng cất nước tàu khai thác thủy hải sản xa bờ, Bằng độc quyền sáng chế, Cục sở hữu trí tuệ, Bộ khoa học Cơng nghệ, số 24229, ngày 21-05-2020 118 PHỤ LỤC MỤC LỤC PHỤ LỤC CỦA LUẬN ÁN Ký hiệu Tên phụ lục Trang Phụ Lục Kết mô AVL - Boost 1.PL Phụ Lục Kết mô két thu hồi nhiệt nước làm mát Ansys Fluent 11.PL Phụ Lục Kết mô két thu hồi nhiệt khí thải Ansys Fluent 16.PL Phụ Lục Gia công chế tạo thiết bị hệ thống thực nghiệm 21.PL Phụ Lục Đồ thị lưu lượng nước chưng cất 31.PL Phụ Lục Bản vẽ thiết bị hệ thống 34.PL 119 ... bị hệ thống tận dụng lượng nhiệt nước 21 làm mát để làm bay nước áp suất thấp Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt nước làm mát để tạo nước thể Hình 1. 19 hay Hình 1. 20, nước biển hệ thống bơm đưa nước. .. phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án hệ thống tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải động để chưng cất nước từ nước biển bao gồm: Thiết bị thu hồi nhiệt nước làm mát động đốt Thiết. .. diesel để chưng cất nước từ nước biển Đã áp dụng thành cơng quy trình để tính tốn thiết kế 01 mơ hình hệ thống tận dụng nhiệt nước làm mát khí thải động diesel để chưng cất nước từ nước biển theo