Luận văn thạc sĩ Khoa học môi trường: Ứng dụng mô hình toán nghiên cứu lan truyền nhiệt nước thải của nhà máy nhiệt điện Phả Lại

Đề đánh giá một cách chính xác lượng nhiệt thải của nhà máy nhiệt điện Phả Lại có gây ra ô nhiễm với dòng sông và có tác động nhiều hay ít tới hệ sinh thái thì trước hết ta phải đánh giá

Trong quá trình thực hiện do án, em luôn nhận được sự động viên và

chi bao tận tình cua PGS.TS Bùi Công Quang Em xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ vô cùng quý bau nay.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thây, các cô trong Khoa Môi Trường, trường Đại học Thuỷ Lợi đã truyền đạt những kiến thức chuyên ngành quỷ bau dé em có được kết quả này.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đặc biệt là

các bạn học viên lớp CHI7MT đã tận tình trao đổi, đóng góp và động viên

em rất nhiều để giúp đỡ em hoàn thành được luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Học viên thực hiện

Ngô Thị Nhịp

MỤC LỤC

MỞ DAU 5£ 5< 070437734 77944 97744077141 9294102944 1

CHUONG I: TONG QUAN VE NHÀ MAY NHIỆT ĐIỆN PHA LẠI 3

1.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội của khu vực Phả Lại, Chí Linh, Hải DUONG 01 3

1.1.1 Điều kiện tự nhiên - cccctccccttrrrrttrtrrrtttttrrrrrrrirrrrirrrrriee 3 VDDD Rang bau eee d.S ÔỎ 4 In nà n ' ,ÔỎ 5 1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội -c2¿- 222cc tttEEkrttrrtrrrtrirrrrirrrrrrriee 5 1.1.2.1 Diện tích, dân SỐ .-¿ ccccccvtttErttrtttrirtttrirrrrriirrrrrirrrirriio 5 1.1.2.2 Tăng trưởng kinh tẾ -2- 22 S¿+2++2E+2EE+2EEEEEEEEEEEEerkrrrrerkrsrei 6 1.1.2.3 Sản xuất nông nghiỆp - 2: 2c 5222E22Ex2EEtEEEeEErerkrrrrrrkrrrki 6 1.1.2.4 Công nghiệp, cơ sở hạ tẦng -¿- 2-5522 2 2EEEEEEEEEkerkerkrrei 6 1.1.2.5 Văn hóa, du lỊcH: ĂĂ E2 1132111115311 1185111118211 19g11 ng7 1.1.3 Đặc điểm về môi trường sinh thái đoạn sông nghiên cứu 8

1.2 VỊ trí dat nhà máy, quá trình xây dụng và hoạt động của nhà máy 9

1.2.1 Vi tri án - 9

1.2.2 Quá trình xây dựng và hoạt động của nhà máy - -« «+ 10

1.3 Hệ thống nước làm mát của nha máy nhiệt điện Pha Lại - 11

1.3.1 Phác họa sơ đồ hệ thống nước làm mát của hai dây chuyền nhà máy Mhiét dién 8070820000057 “ 3 12

1.3.2 Lưu lượng và nhiệt độ nước làm mát hai dây chuyền nhà máy nhiệt điện Pha Lai oe 13

1.3.2.1 LU WONG a 13

1.3.3 Đặc điểm của hệ thống kênh dẫn nước thải 2- 2-5552: 14

1.3.3.1 Kênh thải dây truyền 1 -¿- 2-©52+52+EEcEEcEEESEEEEkerkerrerrsrred 14

1.3.3.2 Kênh thải dây chuyền 2 (KTDC2) ©2222¿+22EE2vzttEEExeer 15

1.3.3.3 Diễn biến nhiệt độ của nước thải trên kênh: - 2 5+ 17

CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LAN TRUYÈN NHIỆT TRONG

MOI TRƯỜNG NƯỚC s°°e«9E++eESEYAeEStEkeeotrdkeestrrkdedte 18

2.1 Tình hình quan trắc và đo giám sát nhiệt độ của nước trên thế giới và Việt

Na 0 18

2.1.1 Tình hình quan trắc và đo giám sát nhiệt độ của nước trên thế giới 19

2.1.1.1 Các quan trắc ngoài trời :-s¿©5++2++2x+zxczkzExerkerxrrreerrrred 19

2.1.2 Tình hình quan trắc và đo giám sát nhiệt độ của nước tại Việt Nam 25 2.2 Cơ sở lý thuyết về truyền nhiệt và truyền Chat - 2cz+cz+s¿ 26

2.2.1 Truyền nhiệt trong môi trường chat lỏng 2- 5 2 2+5z+sz+s2 26

2.2.1.1 Dẫn nhiỆt: - 5+ tt EtEEHHgnHHưên 26 2.2.1.2 Trao đổi nhiệt đối lưu: c -c++c+ccxerrrktrrrrrtrrrrrrrrrrrrrrre 27 2.2.1.3 Trao đổi nhiệt bức xạ : cccccccvtetttrrrtrirrrtrirrrrrirrrrrrree 27 2.2.2 Trao đổi nhiệt và trao đổi chất -s- + ©xst+xeE+EeEkeEeEkeErkerxererxeee 28

2.2.2.1 Hiện tượng khuyếch tán ¿- 2¿2+22++2x++EEt2EEerkeerkesrxerrree 28 2.2.2.2 Phương trình vi phân của trao đổi nhiệt và trao đôi chắt 33 2.2.2.3 Sự tương tự giữa quá trình trao đôi nhiệt và trao đôi chất 39 2.3 Các mô hình chất lượng nước có các modun nhiỆt - «+55 «+ +55 4I

2.3.1 M6 hinh 0/0) 3131 4I P000): 1 ¬ 42

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH QUAL2K NGHIÊN CỨU LAN TRUYÈN NHIỆT NƯỚC THÁI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 45

3.1 Giới thiệu về mô hình QUAL/2KK -¿2¿ + +2 +£+++£++z++zxezx+zxszzxees 45

3.1.1.2 Cân bằng nưỚC: -¿- ¿52-52 SE 1211211211 1111 111111111 ty 46

3.1.1.4 Thời gian diễn toán: ¿- ¿+ ++5++S+2E+2E+Eerxerxerxerxerrrrrrrees 53 3.1.1.5 Phân tán theo chiều dòng chảy: 2-©5¿©25¿22s22s++cxz+zxesred 53

3.1.1.6 Cân bằng nhiỆt: -.-2-2-©52SE+EE‡EEEE2E12E1271211211 21121 2Eecrree 55

3.1.2 Thành phần mô hình và phương trình cân bằng của các thành phần chất

0 U30) 444 58

3.1.2.1 Thanh phan mô hình: - 2-2 2 2 £+E£+E££E+EE+EE+E+zE+zEerxeei 58 3.1.2.2 Phương trình cân bằng của từng thành phan chất lượng nước: 60 3.1.3 Số liệu đầu vào của mô hình: ::c++++cxvrstrrvrrrrrrrrrrrrrree 60

3.1.4 Kết quả của mô hình ¿2 + E+2E£2EE+EE+EEtEEEEEEEEEerEerkerrkrrxeei 61

3.1.5 Kiểm định mô hình: - -¿-22+++etEEkrttEEkrtttrirrtrirrireirre 61 3.1.6 Khả năng ứng dung của mô hình với bai toán lan truyền nhiệt nước thai

3.2 Ứng dụng mô hình Qual2K nghiên cứu lan truyền nhiệt nước thải của nhà

may nhiét dién Pha Lai 0= - 62

3.2.1 Tình hình số liệu khí tượng thủy văn, thủy lực và chất lượng nước sông tại Lục Đầu Giang thuộc khu vực tính toán: -++cc<<ccssexsersxee 62 3.2.2 Kiểm định mô hình -©++++2++tttExkrttEkktttrkkrrrttrirrrrrirrrrrrree 64

3.2.2.1 Số liệu đầu vào của mô hình ¿ c++t+vcxrrrrrrterrrrkrrrrrrrea 64 3.2.2.2 Kết quả kiểm định mô hình - - 2 2£ + S£+£+£++£x+£x+zx++zxze: 69

3.2.3 Mô phỏng mô hình 2 S2 3333 E*EEEEEEEEErErrrrrrrrrerrerrke 75

3.2.3.2 Phương AM 2 - + + + TT HT ng Th n nHHnHnrkp 78

3.3 Đánh giá ảnh hưởng của dòng nhiệt thải tới đoạn sông nghiên cứu 84

3.3.1 Nhiệt độ nước và giới hạn sinh thái 5 55 55+ *++s+svsersssssss 84

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Giá trị điển hình của hệ số mũ trong phương pháp Rating curves: 49

Bảng 3.2: Hệ số nhám Manning cho các bề mặt kênh hở (Chow et al 1988) 52

Bang 3.3: Các biến trạng thái của mô hình Q2K ¿2-2 s++2£++£z+£zxzed 58 Bang 3.4 Một số điểm lấy mẫu nước trên đoạn sông nghiên cứu . - 62

Bang 3.5 Phân chia đoạn kênh trên kênh thải dây chuyền l . -5- 65 Bang 3.6 Phân chia đoạn kênh tính toán trên K”TDC2 - 55s << £+s£+s++ 65 Bang 3.7 Phân đoạn sông tính toán trên sông Thái Bình - - 5 55<5s<2 66 Bang 3.8 Nguồn nước đồ vào và lay đi trên sông Thái Bình đoạn nghiên cứu 67

Bang 3.9: Số liệu lưu lượng tại trạm thủy văn (07/08/2010) -. 2- 55252 68 Bang 3.10: Số liệu lưu lượng nhập, xuất tại các điểm trên đoạn sông Thái Bình Nay AW//0.7/2010001712157 68

Bảng 3.11: Các thông số vật lý của nước theo nhiệt độ [nguồn 3] 69

Bảng 3.12a: Hiệu chỉnh hệ sé khuyéch tan cua mô hình trên đoạn sông 70

Bảng 3.12b: Hiệu chỉnh hệ số khuyếch tán của mô hình trên hai kênh thải 70

Bang 3.13: Các thông số trao đổi nhiệt với trầm tích đáy 2-2 55555271 Bang 3.14 Kết qua kiểm định mô hình trên KTDC1 và KTDC 2 72

Bảng 3.15 Kết quả kiểm định mô hình trên sông Thái Binh - 5: 73 Bang 3.16 Số liệu lưu lượng dòng chảy tại các trạm thủy văn (03/2009) 76

Bảng3.17: Số liệu lưu lượng nhập, xuất tại các điểm trên đoạn sông Thái Bình Thang 03/2009 gYYiiáái 3Ÿ 76

Bảng 3.18 Kết quả tính toán của mô hình theo phương án l - 77

Bang 3.19 Số liệu lưu lượng dòng chảy tai các trạm thủy văn (05/2010) 78

Bảng 3.20: Số liệu lưu lượng nhập, xuất tại các điểm trên đoạn SÔNnG 79

Thai Binh Thang 05/2010 oo 6 dd 79

Bang 3.21: Kết quả tinh toán của mô hình theo phương án 2a -2- 2: 79 Bang 3.20 Số liệu lưu lượng dòng chảy tại cáctrạm thủy văn (06/2010) 81

Bang3.20: Số liệu lưu lượng nhập, xuất tại các điểm trên đoạn SÔNnE 81

Bảng 3.21: Kết quả tính toán của mô hình theo phương án Bảng 3.22 Kết quả tính toán của mô hình theo phương án 3 -

2b . DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương 25525522552 25z+c5e2 3 Hình 1.2: Đầu nguồn sông Thái Binh 2 ¿2 E+SE+SE2E££EE2E£EtEEerkerxerxerssrs 5

Hình 1.5: Cửa ra của KTDC 146 vào sông Thái Bình 2- 2-5252 2252 sx¿ 15 Hình 1.6: Mặt cắt kênh dẫn nước thải dây chuyền 2 phía trong nhà máy 16 Hình 1.7: Mặt cắt kênh dẫn nước thải dây chuyền 2 phía ngoài nhà máy 16 Hình 1.8: Kênh thải đây chuyén 2 cccccccesscssssssessessesssessessesseesessessessesssesseeseesesses 17 Hình 2.1: Những biến đổi nhiệt độ không khí trên mặt đất (oC) từ 1880 tới 2006, và

từ năm 1960 đến 1990 (đường mau đen) và những biến đổi nhiệt độ mặt biển (đường mầu trắng) ¿- ¿+ +kSx£EE9EE£EEEEE2EE2EE11117111111711111111 11111111 1 cre 22 Hình 2.2: Vệ tình Glonass-K thế hệ mới của Nga ca 24 Hình 2.3: Thiết lập phương trình năng lượng trao đôi nhiệt và trao đôi chất 34 Hình 2.4: Thiết lập phương trình vi phân trao đồi chất - 52-5 s2 s2 36

Hình 3.2: Sơ đồ phân đoạn của mô hình Q2K 22 22 ++£E+E£+£++rxzrxzez 45 Hình 3.3: Cân bằng nước của đoạn sông - ¿+ + 5+ E+E++E+EtzEerkerxerxrrsrree 46

Hình 3.14: Diễn biến nhiệt độ nước thai trên sông Thái Bình đoạn nghiên cứu 82

phương án 2b (tháng 06/2010), 83

Hình 3.15: Diễn biển nhiệt độ nước thải trên sông Thai Binh đoạn nghiên cứu

phương án 3 ¬

Hình 3, 16: Đồ thị biểu diễn giới hạn sinh thái đối với nhân tổ nhiệt độ 85

Hình 3.17: So sánh nhiệt độ trên sông với giới han sinh thai 87 Hình 3.18: So sánh nhiệt độ nước sông (PAT ) với giới hạn sinh thái S8 Hình 3.19: So sánh nhiệt độ nước sông ( PA2a ) với giới han sinh thấi 88 Hình 3.20: So sánh nhiệt độ nước sông ( PA2b ) với giới hạn sinh thái S8 Hình 3.21: So sánh nhiệt độ nu sông ( PA3 ) với giới hạn sinh thái 89

MO DAU

Trong nhà máy nhiệt điện tuabin máy phát là các thiết bi rat quan trọng vì nó

là thiết bị phát lực và sinh ra điện năng chủ yếu Dé các thiết bi này làm việc bền vững, ổn định lâu dai thì không thể thiếu được hệ thống làm mát Nhưng phan lớn chúng ta quan tâm tới công suất phát điện, hệ thống nước làm mát hoạt động tốt có hiệu quả Còn lượng nước sau khi làm mát tuabin, máy phat có nhiệt độ cao sẽ đồ ra

sông tại vị trí nào? Sự lan truyền nhiệt độ diễn biến như thế nào trong sông ? Làm

biến đổi nhiệt độ của nước tự nhiên trong đoạn sông đó nhiều hay ít ? Hệ sinh thái

trong sông có bị ảnh hưởng do sự biến đổi nhiệt độ 2 Những vấn đề trên thực sự

chưa được mọi người quan tâm và đánh giá đúng mức.

Một nha máy nhiệt điện bao giờ cũng được xây dựng gần sông, gần hd, hoặc gần biển mục dich dé tiện cho công việc lây nước làm mát và xả nước làm mát cho tiện lợi Tuôi thọ của nhà máy thường kéo dài từ vài chục năm tới gần trăm năm.

Chính vì vậy tác động của lượng nước nhiệt thải ra của nhà máy tới hệ sinh thái

trong sông, hồ, biển là một quá trình tác động tích lũy lâu dài.

Đề đánh giá một cách chính xác lượng nhiệt thải của nhà máy nhiệt điện Phả

Lại có gây ra ô nhiễm với dòng sông và có tác động nhiều hay ít tới hệ sinh thái thì trước hết ta phải đánh giá sự lan truyền nhiệt độ của nước thải nhà máy đồ vào sông Cụ thé diễn biến của nhiệt độ của nước trong quá trình pha trộn giữa lượng nước thải bị nóng lên sau nhà máy và nước sông Chất lượng nước sông về mặt nhiệt độ có đảm bảo tiêu chuẩn cho phép hay không, nước sông có thực sự bị ô

nhiễm hay không Các câu hỏi này cần được giải đáp Chính vì những lý do trên tôi

đã lựa chọn đề tài nghiên cứu: “ Ung dung mô hình toán nghiên cứu lan truyén

nhiệt nước thải của nhà máy Nhiệt Điện Phả Lại ”

1 Phạm vi nghiên cứu

Sau khi làm mát tuabin và máy phát và một số thiết bị khác nước làm mát một

phan được hồi quy tuần hoàn, phan lớn còn lại dé ra kênh dẫn rồi dé vào sông Đối

tượng nghiên cứu là nhiệt độ của nước trong đoạn sông tính từ điêm xả nước sau

Học viên: Ngô Thị Nhịp Lớp: CHI7MT

nhà máy qua kênh dẫn Vườn Đào đồ vào sông Thái Bình rồi xuôi về hạ lưu sông

Phả Lại.

2 Mục tiêu của đề tài

Sử dụng mô hình toán nghiên cứu lan truyền nhiệt nước thải của nhà máy

nhiệt điện Phả Lại.

Diễn biến lan truyền nhiệt độ của nước thải trên hai kênh và trên đoạn sông

nghiên cứu được mô phỏng theo các phương án bat lợi khác nhau.

Phân tích, đánh giá, nhận xét kết quả, đoạn sông có thực sự bị ô nhiễm về

nhiệt độ.

Phương pháp nghiên cứu

Thu thập và phân tích số liệu dựa trên cơ sở kế thừa, hệ thống hóa dữ liệu nghiên cứu của các cơ quan trung ương, địa phương và của nhiều đề tài

nghiên cứu khoa học khác.

Đi thực địa quan sát, đo đạc, thu thập các số liệu còn thiếu cho bài toán.

Sử dụng mô hình toán thủy văn, thủy lực, lựa chọn phân tích để đưa ra mô hình phù hợp nhất cho bài toán.

Y nghĩa của luận văn

Đánh giá được sự lan tryền nhiệt độ dọc theo chiều dài của sông Đánh giá

được mức độ ô nhiễm về nhiệt thải trong sông.

Kết quả của bài toán sẽ giúp các nhà sinh thái học đânh giá được tác động của nguồn nhiệt thải tới hệ sinh thái trong sông Cần có các giải pháp làm hạ nhiệt độ của của dòng nhiệt thải trước khi đồ vào sông nếu nước sông bị ô nhiễm về nhiệt.

Học viên: Ngô Thị Nhịp Lớp: CHI7MT

CHƯƠNG I: TONG QUAN VE NHÀ MAY NHI LẠI

1.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội của khu vực Phả Lại Chi Linh, Hai Dương.1.1.1 Điều kiện tự nhiên

Thị xã Chí Linh được chia thành 8 phường (Bến Tim, Phả Lại, Sao Đỏ, Chí

Minh, Cộng Hỏa, Hoàng Tân, Thai Học, Văn An) và 12 xã (An Lạc, Bắc An, Cổ

“Thành, Đồng Lạc, Hoàng Hoa Thám, Hoàng Tiền, Hưng Đạo, Kênh Giang, Lê Lợi,Nhân Huệ, Tân Dân, Văn Đức), trong đó có 13 xã, phường là miễn núi, chiếm 76%

điện tch và 56% dân số của toàn thị xã, Ngoài ra côn có Trường DH Sao Đỏ, trên

120 cơ quan đơn vị, nhà máy, xí nghiệp, doanh nghiệp đồng trên địa bản.

Hình 1.1: Bản đồ huyện Chi Linh, tinh Hai Dương

‘Thi trấn Phả Lại, huyện Chí Linh, tinh Hai Dương Trước đây, là xã thuộctổng Dao Viên, huyện Qué Dương, rin Kinh Bắc, nằm bên bở sông Lục Đẫu, noihợp lưu của các con sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam, sông Đuống tạo thành

sông Thi Bình.

Phường Phả Lại nằm ở phía Tây của huyện Chí Linh Thị trần cỏ điện tích trnhiên 1.382 ha; trong đó, diện tích đất đồi núi, lâm nghiệp là 362 ha; diện tích đắtnông nghiệp là 506,15 ha; phần còn lại là đắt của các cơ quan đơn vị, nghiệp các

thành phần kinh tẾ đồng trên địa bàn: tạo nên một hình thái kinh tế đa dạng và

phong phú Tổng số nhân khẩu của tị tấn là 21.147 khẩu

Phường Phả Lại (Thị trin Pha Lại cũ): vin là một thị trn lâu đồi, nằm venLye Dai

Lại, thị trấn đã bị giải toa Sau khi nhà máy xây dựng xong, thị trấn đã được hình

iang Năm 1979 - 1980, để khởi công xây dựng Nhà máy nhiệt điện Phả

thành ngay xung quanh nhà máy với bình thái rét lộn xộn Từ Phả Lại, thị tein này

đã pháth én khá lan man và an tới Bình Giang.

1.1.1.1 Khí hậu.

Pha Lại, Chi Linh nằm tong vùng khí hậu nhiệt đối giỏ mùa có 2 mùa rõ

rộ, mùa khô hanh lạnh từ thắng 10 dén thing 4 năm sau, mia mưa từ thủng 4 đến

tháng 9 hàng năm Nhiệt độ trung bình năm 23°C; tháng có nhiệt độ thấp nhất là.

thing 1 và thing 2 (khoảng 10-12°C): thing có nhiệt độ cao nhất là thẳng 6 và

thắng 7 (khoảng 31-33°) Lượng mưa trung bình hằng năm 1.463 mm, tổng, độ ẳm

tương đối trung bình là 81.65

Do đặc điểm của địa hình địa mạo nên khí hậu trong huyện Chi Linh được chia lâm

2 vùng

+ Khí hậu ving đồng bằng phía nam mang đặc điểm khí hậu như các vũng

đẳng bằng trong tỉnh

+ Khi hậu vũng bản sơn địa chiếm diện tích phần lớn trong vàng, do vỉ trí địa lí

và địa hình phân hoá nên mia đông ở đây lạnh hơn ving khi hậu đồng bằng

Chí Linh có nhiệt độ trung bình trong năm là 22 ~ thời điểm nhiệt độ

Không khí cao nhất trong năm là cuỗi tháng 6 đầu tháng 7 với nhi độ là 37 - 38°C,

tháng có nhiệt độ thắp nhất trong năm là tháng 1 vả tháng 2 với nhiệt độ khoảng

10 - 12°C, nhiệt độ thấp nhất là 3,1°C Lượng mưa bình quân là 1.436 ml’ndm, đây

18 vũng mưa ít so với bình quân chung của tinh, Độ ẩm tương đối của không khí là81% -82%, Hạn hin xây ra thường xuyên và sương muối thường xuất hiện vào thing

12 làm ảnh hưởng đến hoa màu và cây ăn quả

1.1.1.2, Thuỷ văn

Hệ thống sông suối, hỗ tưới tiêu của huyện Chí Linh khá phong phú và chịuảnh hưởng của hệ thống thuỷ văn sông tại Phả Lại nơi hợp lưu của nhiều nhánhsông, lưu lượng nước bình quân trong năm của sông là 286 mÌ/s, mùa kiệt nhất vàotháng 4 với lưu lượng 181 m/s, mùa lũ mye nước cao nhất là 7.2 m cao hơn mức

"báo động cấp 3 ( tính cả nhập lưu của Sông Clu và Sông Đuống) Lũ lụt luôn lànguy cơ tiềm ấn làm ảnh hướng đến phát triển kinh ế - xã hội của huyện

1.1.2, Điều kiện kinh tế xã hội

1.1.2.1 Điện tích, dân số

“Thị xã Chi Linh (Hai Dương) có điện tích tự nhiên 28.202,78 ha và 164.837

nhân khẩu Phường Phả Lại được thành lập trên cơ sở toàn bộ diện tích tự nhiên

1.382,5 ha; dân số 41.511 nhân khẩu của thị trấn Phả Lại

1.122 Tăng trường kính tế

'Với sự quyết tâm cao, trong năm năm qua, Chi Linh đã khai thác có hiệu quả các tiềm năng, thể mạnh dé phát triển, Mặc di gặp nhiều khó khăn do suy giảm kinh

tế trong nước và thé giới, nhưng tốc độ tăng trưởng kinh tế của Chi Linh vẫn đạt ở

mức cao (9.6%//nãm); trong đó, nông - lâm - thủy sản tăng 4%, công nghiệp - xây

dựng 9,6%, thương mại - địch vụ 13,

hướng CNH, HĐH (nông,

dụng 69

22 trigu đồng/năm.

Đăng bộ huyện khóa 20, nhiệm kỹ 2005-2010 đề ra

Cơ cấu kinh tế có sự chuyển dich theo

nghiệp, thủy sản chiếm 14.8%; công nghiệp, xây thương mại, dịch vụ 15,3%) Thu nhập bình quân đầu người đạt gin

nay, nhiều đã đạt, vượt mức so Nghị qu

1.1.2.3 Sản xuất nông nghiệp

“Tuy gặp khó khăn do thời tiết, dich bệnh và thiên tai nhưng sản xuất nông

nghiệp của Chi Linh vẫn đạt được nhiều kết qua khả quan Cơ cấu kinh tế nông

nghiệp có sự chuyển dich tích cực, sản xuất theo hướng hàng hỏa Năm 2010, sản lượng lương thực của Chí Linh đạt 51.164 tấn, tăng hơn 3.000 tin so mục tiêu; năng

xuất lúa ngày cảng tăng (2,5%4/năm); giá trị trên một ha đất canh tác đạt 54,5 tiđồng, ting 13,5 tiệu đồng ha so mục tiêu dé ra đến năm 2010 Ngoài cây lúa, thế

mạnh của Chí Linh là phát iển kinh tế vườn đồi: rong đó, tip trung phát triển cây

ải thiều và phát iển kinh tế rang trại Đến nay, Chi Linh có gần 100 trang trại đạt

tiêu chí của Bộ Nông nghiệp và Phát tr nông thôn; nhiều trang trại có thu nhập

cao (250 đến 300 triệu đồng trang tryin),

1.1.24 Công nghiệp, cơ sở hạ ting

"Với những tiềm năng, lợi thé, lĩnh vực công nghiệp, xây dựng của Chi Linh

trong những năm qua phát triển mạnh mẽ: góp phần tích cực vào sự chuyển địch cơ

cấu kinh t theo hướng CNH, HĐII, Đến nay, Chi Linh đã có bay khu và cụm công

nghiệp đang triển khai xây dựng cơ sở hạ ting, di vào hoạt động, với tổng diện tích

quy hoạch hơn 576 ha; 145 doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh, thu bút gin 10

nghìn lao động; 1.300 hộ kinh doanh cá thể Năm 2010, dự kié

công nghiệp của Chi Linh đạt 4.485 tỷ đồng, tăng hơn 63% so năm 2005 Trên địa

‘ban Chí Linh còn có Nhà máy nhiệt

khu đô thị, dân cư hiện dai; có Trường đại học Sao Đỏ và các trường cao đẳng,

giá tr sản xuất

điện Phả Lại: sin gôn Ngôi so Chi Linh nhiều

trung cấp dạy nghề 20/20 xã, phường, thị trấn có trụ sở làm việc kiên cổ; 80% số.phòng học các cấp và tram y tế xã được xây dụng kiên cổ; 110 km đường giaothông được nâng cấp; 88,5% số gia đình đạt tiêu chuẩn văn hóa

1.1.2.5 Văn hóa, du lịch

Năm 2010, doanh thu từ linh vực thương mại địch vụ của Chí Linh dự kiến

4at hơn 570 tỷ đồng, tăng hơn 88% so năm 2005; trong đó, doanh thu từ địch vụ du lịch ting 13,5

2005, UBND tinh Hai Dương đã triển khai đề án nâng cấp lễ hội Côn Sơn - Kiếp

‹lnăm; lượng khách du lịch đến địa phương tăng 25%/năm Từ năm

Bạc trở think lễ bội cấp quốc gia Mỗi năm, quin thể di tích Côn Sơn - Kiếp Bạc

‘thu hút từ 1.2 đến 1,3 triệu du khách đến dâng lễ và tham quan, chủ yếu vào hai dip

mùa xuân và mia thu, Tinh Hải Dương đang trình Thủ tướng Chính phủ phê

duyệt quy hoạch tổng th bảo tổn khu di tích lịch sử van hóa Côn Sơn - Kiếp Bạc

gắn với phát triển du lịch đến năm 2020.

‘DO thị trung phía bắc của Hải Duong

ĐỂ xứng tầm với một đô thị trung tâm tổng hợp phía bắc của tỉnh Hải

Duong, trong thời gian tới (2010-2015), Chi Linh tập trung nâng cao năng lực lãnh đạo của Đảng; phát huy sức mạnh khối đại đoàn kết toàn dân; khá thác moi tiểm

năng, lợi thể và sử dụng có hiệu quả mọi nguồn lục để phát triển kỉnh tế xã hội:

đẩy mạnh công tie xây đựng Đăng, xây dựng hệ thẳng chính trị vững mạnh toàn

diện Chí Linh phan đấu tốc độ ting trưởng kinh tế đạt 11,4%/ndm; thu ngân sách

tăng bình quân 64/năm Đến năm 2015, thu nhập bình quân đầu người cia thị xã

đạt hơn 26,3 triệu đồng/năm; cơ cấu kinh tế chuyỂn dịch theo hướng CNH, HBH

(nông, lm nghiệp, thủy sản chiếm 12,4% - công nghiệp, xây dựng 68,5%

mại, dich vụ 19,1%),

1.1.3 Đặc điểm về môi trường sinh thái đo sông nghiên cứu.

M trường đất Chi Linh là một trong 2 huyện miễn núi của tinh Hai Dương

6 đất phủ sa đồng bằng và đất đ vàng min đổi núi Hiện nay đất đ vắng vũngdồi núi đang bị suy thoái do lớp phủ không côn, ting đất mau bị rửa rồi, nghèo dinhdưỡng Vùng đồng bằng ở một số nơi đất bị ô nhiễm do các chất thải công nghiệp

cia các nhà máy như Nhiệt điện Phả Lai, Thuỷ tinh y tế, Xi nghiệp da giày và Mỏ

đất chịu lửa Trúc Thôn

Nguồn nước: Nhin chung nguồn nước mặt trén địa bản huyện Chi Linh hiện

chưa bịô nhiễm, các chỉ số kim loại nặng như Pb, Ca, Cu, As, còn đưới ngưỡng tiều

chuẩn cho phép, Nguôn nước giếng đào và giếng khoan đảm bảo về sinh nhưng với

tiêu chuẩn nguồn nước nay để sử dung cho sinh hoạt thì chưa đạt được loại A.

Môi trường không khí: Không khí của khu vực huyện Chí Linh bị ô nhiễm.chủ yếu là do bụi vô cơ nguyên nhân do các hoạt động giao thông vận ti dọc Quốc

lộ 18 và bụi từ Nhà máy Nhiệt điện Pha Lại, Mỏ đất chịu lửa Trúc Thôn.

Hệ sin this Rừng tự nhiền rong ki vục huyền dang được bảo về, cổ Khả

năng phục hồi ốc Hệ sinh thái rừng trồng và hộ sinh thái vườn đang góp phần cảithiện môi trường sống Tuy nhiên hệ sinh thái đồng ruộng đang có xu hướng giatăng 6 nhiễm do sử dụng nhiều chit hoá học như phân bồn, thuốc tử sâu HỆ sin

thái rong sông cũng bị suy giảm nghiêm trọng về số lượng và chất lượng loài:

cua củ, c Các nguyên nhân:

+ Do người dân đã khai thác quá nhiều và thường xuyên sử dụng các phươngtiện đánh bắt hủy diệt như: min, kích điện,

© Do nước thải của nhà máy nhiệt điện thải ra có nhiệt độ cao và chứa một him lượng flo lớn

Do lượng phân bón, thuốc trừ sâu từ các cánh đồng đỗ ra và ừ các nhà may, xi

nghiệp vùng thượng lưu sông chảy vẻ.

1.2 Vj trí đặt nhà máy, quá trình xây dụng và hoạt động của nhà máy.

1.2.1 Vị trí đặt nhà máy

Nhà may nhiệt điện Phả Lại tên thật đầy đủ là Công ty cỗ phần nhiệt điện

Pha Lại thuộc địa phận huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương, cách Hà Nội S6 km về

phía Đông Bắc, phiá Bắc là đường 18, nằm bên tả ngạn sông Thai Bình.

“Công ty cổ phần nhiệt điện Phả Lại có 2 đây chuyển sin xuất với tổng cônguất thiết kế là 1040MW, Diy chuyền 1 được khởi công xây dựng ngày 17/05/1980

và hoàn thành năm 1986 với 4 tổ máy & lò hơi theo sơ đổ khối 2 lò ~ Ï máy Dây

chuyển 2 được khởi công xây dựng ngày 08/06/1998 trên mặt bằng phía Đông còn lại của Cong ty gồm 2 tổ má

14/03/2003

theo sơ đổ khối đơn Tổ máy thứ 2 bản giao ngày

Hình 1.3: Nhà máy nhiệt điện Pha Lại

Vị tí dig lý đặt Nhà May vữa gin Lục Đầu Giang là nơi giao nhau của các

1 Thương, sông Lục Nam, sông Thái Bình wr gin đường quốc

lộ 18 rất thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên vật liệu, việc lẫy nước làm mát và

nước cho các hoạt động khác trong quả tỉnh lim việc của Nhà My Điểm lợi về vị

tr dja lý nữa à Nhà Máy nằm gần mỗ than Ving Danh và Mạo Khê nên Công ty cóđiều kiện nhập nguyên liệu chỉ phí vận chuyển bằng cả đường bộ và đường

thủy

1.2.2 Quá trình xây dựng và hoạt động cia nhà máy

“Công ty Cổ phần nhiệt điện Phả Lại tiền thân là Nhà

thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam được khởi công xây dựng trên địa bản Phả Lại,

máy Nhiệt điện Phả Lại

Chi Linh, Hải Dương từ thập niên 80 của thé ky trước Đây là một trong nhữngsông trình trọng điểm của đất nước, được sự quan tim sắt sao của Chính Phủ, đến

nay với hai day chuyền sản xuất điện năng hoạt động hét công suất, Công ty đã góp,

phần không nhỏ vào nhiệm vụ chiến lược đảm bảo an ninh năng lượng của quốc

Nhà mấy điện số 1 đã được khởi công xây dựng ngày 17-5-1980 và hoànthành đưa vio vận hành năm 1986 Nhà máy có công suất thiết kế 440MW bao gồm

4 tổ Tuốc bin - máy phát và 8 lò hơi theo khối 2 lò/máy, mỗi tổ máy có công suất110MAW Có thể nói trong những năm đầu của thời kỳ đổi mới này, sự đông gốp,

điện năng kịp thời hòa vào hệ thống lưới điện quốc gia của nhà máy là rét quan

trong Vì thời gian đô chúng ta đang thiếu trim trọng nguồn năng lượng điện để

phục vụ sản xuất kinh doanh cũng như sinh hoạt cho nhân dân Nhà máy nhiệt điện

Pha Lại lúc bấy giờ được coi như một vị cứu tỉnh đối với ngành điện miền Bắc

“Trước những nhu cầu vé điện ngày một tang cao, thực hiện ý kiến chỉ đạo

cela Chính Phủ, Nhà máy số 2 của Nhiệt điện Phả Lại cũng đã được khởi công xây

dạng ngây 86/1998 trên mặt bằng côn lại bên phía Đông, Nhà máy có công suất

thiết kế 600MW gồm 2 tổ hợp lò hơi - tude bin - máy phát, công suất mỗi tổ máy

300MW, gọi là ổ may số 5 và tổ máy số 6 Tổ máy số § được bin giao

ngày 28/12/2002 và tổ máy số 6 được bản giao ngày 14/3/2003 Ké từ đó, Nhà máy

nhiệt điện Phả Lại có tổng công suất là 1040 MW, là nhà máy nhiệt điện chạy than

lớn nhất của Việt Nam và Đông Nam Á.

Kế từ khi tổ máy số 1 được đưa vio vận hành đến cuối năm 2001 Nhiệt điệnPha lại đã cung cấp cho đất nước trên 30 tỷ kWh điện năng Khi đó, sin lượng điệncủa Nhiệt điện Phả Lại hàng năm chiếm gần 9% sản lượng điện quốc gia và hơn

70% tổng sản lượng điện của các nha máy điện chạy than, đồng góp xứng đáng vào.

công cuộc phục hồi và xây dựng đất nước

Sau này khí Nhà máy 2 hoàn thành, đưa vào hoạt động (năm 2002 - 2003),

Nhiệt điện Phả Lại cảng đóng vai trò quan trọng hơn nữa trong hệ thống lưới điện

“Quốc gia, sản lượng hing năm đạt trên 6 tỷ kWh diện chiếm khoảng 10% tổng sản lượng điện toàn quốc Năm 2006 sản lượng điện của nhà máy đạt trên 7,2 tỷ kWh

và riêng nhà máy 1 đt trên 29 tỷ Kovh = mức ky lụ từ trước đến nay.

Những năm gin đây khi chuyển đổi hình thức hoạt động sang Công ty

điện Phả lạ (30/3/2008) rồi khi cổ phần hóa thành Công ty Cỏ phần Nhiệt

điện Phả Lại (26/1/2006), mọi công tác quản lý, điều hành và hoạch toán doanh Nhi

nghiệp, đơn vị phải tự chịu trách nhiệm Ý thức được trách nhiệm cao cả đó, các cấp,lãnh đạo cũng với tip thé anh em công nhân luôn đoàn kết phần đầu, thi đơa sing

tạo và lập thành h trong lao động sản xuất kinh doanh, đến nay đơn vị đã lập nên

những thank tích đẳng tự hào Sản lượng điện trung bình của công ty luôn đạt hơn 7

tỷ KWhinam, chiếm khoảng 10% tổng sin lượng diện trung bình của cả nước và40% sản lượng điện toàn miền Bắc

Với những nỗ lực cổ ging trong hoạt động sản xuất kinh doanh của minh,

trong vai năm lại đây Công ty cổ phần Nhiệt điện Phả Lại đã nhiều lần vinh dự

được Đảng, Nhà nước, Chính Phủ Bộ Công thương và Tập đoàn Điện lực ting

iu bằng khen, danh hiệu và giải thưởng cao quý: Doanh nghiệp loại A

(2007); Cúp vàng Văn hóa Doanh nghiệp; Cúp vàng thương hiệu chứng khoán uy

tín và Công ty cổ phần hàng đầu Việt Nam (2008); Giai thường Xanh vi sự nghiệp

bio vệ thiên nhiên và môi trường; (2009).

13 Hệ thống nước làm mắt cũa nhà máy nhí

“rong dây tuyển sin xuất điện năng của công ty hệ thống lâm mát hit bị làmột bộ phận quan trong, Chúc năng chính của hệ thống là làm mát bình ngưng bơi.Ngoài ra hệ thing còn làm mắt một số thết bị: tua bin, máy phat, gỗi trục máy

nghin, tiết bị phụ, mát du, quạt khối, quạt gid, quạ ti bật Ta có thể tim hiểu sơ

đổ hệ thống twin hoàn nước làm mắt, lưu lượng và nhiệt độ nước làm mắt ác thiết

bị trong nhà máy nhà máy các phần dưới đây

13.1 Phác hoa sơ đồ hệ thắng nước làm mát của hai đây chuyển nhà máy

nhiệt điện Phả Lại

Nhìn vào sơ đồ hình vẽ ( BV 1- Sơ họa mặt bằng khu vực nghiên cứu ) nhà

my có hai diy chuyỂn săn xuất và có hai hệ thống lâm mit riêng rẽ Nguồn nước

cung cắp cho nhà mấy lấy từ đầu nguồn sông Thái Bình, sau khi vào làm mat các

nhiệt độ cao lại xả về

thiết bị đồng nước thải song qua hai kênh thải của bai đây

chuyển Hai của ấy nước vào làm mát của hai dây chuyén đặ khá gần nhau chỉcách nhau khoảng 170m Tại cửa lấy nước của dây chuyền một có 4 bơm trong

trạng thái lim việc ổn định có 3 bơm hoạt động 1 bơm dự phông Tại của vào của đây chuyển hai có 5 bơm trong trang thái kim việc ôn định có 4 bơm hoạt động và 1 bơm dự phông, Hệ hồng làn má của đấy chuyn sản suất mộ ấy nước ở hương

ưu và trả nước lạ lưu, từ cửa vào lấy nước đến cửa xả cách nhau khoảng 1.3km

theo đường sông Hệ thống nước làm mát của đây chuyền hai là một hệ thống tuầnhoàn, nước ly lim mắt ác hit bị xong sau đồ xã vào kênh dẫn sau nhà máy trả về

thượng lưu.

Có thể chia hệ thối nước làm mát của nhà máy thành 3 đoạn:

Đoạn một tính từ cửa lấy nước ti nhà máy, trong đoạn nảy nước lấy vào có

nhiệt độ bằng nhiệt độ của nước trong sông, nước sẽ được loại bỏ cặn rác, xử lý chất

lượng trước khi i vào các đường dẫn nhỏ hơn vào làm mắt các thie bị

Đoạn hai: nước đưa vào nhà máy và chia thinh các đường ống nhỏ đi làm mát

từng th bị: tua bin, máy phát my kích thích, gố rue máy nghiền Nước su Ki

lâm mắt có nhiệt độ tăng cao 32-45'C được dồn về một đường ông lớn dẫn ra kênh

thải.

Đoạn 3: tinh từ điểm xã nước thải sau nhà mấy vào kênh dẫn trả nước về sông.

Nước này có nhiệt độ cao, thông thường chênh lệch nhiệt độ nước trước và sau khi

bị khoảng 8-10°C Vì vậy nhiệt độ của nước trong kênh thải

32-“Trong luận văn tác giá quan tâm diễn biến lan truyền nhiệt độ trên đoạn 3 của hệthống nước làm mit tức là điễn biến nhiệt độ của nước trên hai kệnh thải, và điểnbiến nhiệt độ của nước trên đoạn sông nơi có hai kênh thải đổ vào

13.2 Lưu lượng và nhiệt độ nước làm mát hai dây chuyỀn nhà máy nhiệt điệnPhả Lại [nguồn 4]

1.3.2.1 Lưu lượng

"Để đảm bảo sự làm việc bình thường của các nhà mây điện ta cần phải cung

cấp nguồn nước ôn định và liên tục cho nó Những nơi cẳn cung cắp nước cho nhà

máy điện bao gồm: nước làm mắt các bình ngưng hoi của tua bin, làm mát khí của

các máy phát điện, làm mát dầu bôi tron gối trục của tua bin, hệ thống làm mát các

8 true của mây nghiễn than, quạt khỏi và các cơ cầu kháe, nước làm nguội tr xi

“rong số đó bình ngưng tuabin tiêu thụ nhiều nước nhất, tỷ lệ cụ thé như trong bảng

Lượng nước ding ‘Tinh theo phần %

1- Lam mát bình ngưng hoi của tuabin 100

2- Lim mắt khí và không khí máy phát điện và các 25-40

động cơ lớn

3- Lâm mát đầu của twabin và 1225

4+ Lâm mắt Š đỡ các cơ cầu phụ 03.08

0.04

5- Thai tro xi bằng thủy lực với sơ đồ cung cắp nước

kín cho hệ thông thải tro xi thay lực 00101

cho lò hơi nhà máy điện ngưng hơi

Nhu cầu nước chủ yêu lâm mát bình ngưng hơi của tabin, các nu cầu kháctính

theo % lượng làm mát bình ngưng, và tổng các như cầu khác không vượt quá 74 lượng nước tiêu hao làm mat bình ngưng.

Lưu lượng nước lấy vào làm mát của đây chuyển một trong trạng thái làm việc

‘in định là 9 mÏ/s với một bơm, có ba bơm nên sẽ là 27 m'/s Của dây chuyển hai là

5.5 m có 4 bơm nên tổng lưu lượng vào Lim mát là 22 mỶs Vì vậy tổng lưu.

lượng nước lấy vào dao động từ 45-50 ms cho cả nhà máy Lưu lượng nước lấy

vào lâm mắt các thiết bị có thé thay đổi theo công suất của nha máy,

3.3.3 Nhiệt độ của nước làm mát

Nhiệt độ nước sông thay đổi theo mùa cụ thể, mia hè nhiệt độ nước dao

E - 31°C, mùa đông nhiệt độ nước dao động từ 20°C - 26°C Nhiệt độ

nước sau khi làm mat các thiết bjt

động từ 2

trung bình 10°C, Nước thai lâm mắt của nha máy có nhiệt độ mùa hè là 38"

1.3.3 Đặc điểm của hệ thống kênh dẫn nước that

Hai hệ thống kênh din nước thải của nhà máy đều lim bằng bê tông rất kiên

cỗ và chắc chắn, Tuy nhiên đặc điểm của hai hệ thông kênh dẫn của hai dây chuyển

vẫn khác nhau:

3.1, Kênh thai ly truyền 1

KTDCI: Từ diễm xa sau nhà máy kéo dải 130m kênh có mặt cắt hình chữ nhật

kích thước không đối, từ điểm Clu Sắt tới cuối kênh mặt cắt kênh hình thang cân

gia có hai bên bờ kênh là bê tông rất vững trắc, hai bên bờ kênh thoải, Trên kênh

thải có 3 cây cầu 1 cây cầu dân sinh, 2 cây cầu kết hợp cửa van lấy nước kênh thải

có điểm giao với kênh mương nội đồng sau nhà máy,

Uu nhược điểm: đặt gin nơi giao nhau của các con sông nên việc lấy nước vàolàm mát rất thuận lợi và nước thải nhà máy xã ra sông cũng nhanh chồng được làmmắt Nước thải xã v8 hạ lưu không làm ảnh hưởng tối nhiệt độ nước tại cửa bơm lẾ

Hình 15: tửa ra của KTDC 146 vào sông Thái Bình

nước vào làm mát, Nhưng ang đã xảy ranh trạng vào mùa kiệt do lưu lượng nước

trong sông xuống quá thấp, lại lấy hết vào hệ thống lâm mắt của nhà mây Do đónước thải của nhà máy kim cho nước sông ấm lên Kênh dẫn nước thai làm việc.không dộc lập có điểm giao nhau với kênh mương nội đồng

1.3.3.2 Kênh thải day chuyền 2 (KTDC2)

“Từ điểm xã sau nhà máy kéo dài 90m mặt cắt kênh hình chữ nhật, sau khi ra khói nhà máy mặt cắt

d

nh có hình thang cân kéo dài đến eubi kênh, hai bên bờ kênh rất

ia cổ bing bê tông, Hai bên bờ kênh có hàng rào bằng diy thép gai rit chắc

chắn cắm không cho người và ra súc có thể tới gin vi nước trong kênh chảy xiết, hai

bên bờ kênh rất đốc, nước trong kênh lại có nhiệt độ cao nên rất nguy hiểm Kênh

có chiều đãi 3.5 km trên kênh có 11 cây cầu phục vụ din sinh

Hành 1.6: Mặt cắt kênh dẫn nước thải dãy chuyển 2 phía trong nhà mây

Hình L7: Mặt cắt kênh dẫn nước thải đây chuyển 2 phia ngoài nhà máy

Uw điểm: Xây dựng chắc chin và kiên cổ, sử dụng hoàn toàn độc lập, và được thiết

kế twin hoàn, Lưu lượng nước thải xã ngược về thượng lưu (km 8.5) hỏa trộn với

nước sông và nhanh chống được làm mát theo dòng chảy, dim bảo tại km 6 nước

sông có nhiệt độ hoàn toàn bình thường dé bơm lấy nước vio hệ thống làm mát

Đảm bảo hiệu suất làm mắt cũng như việc lưu lượng nước bơm vào KTDC2 không làm ảnh hưởng nhiều tới lưu lượng nước trong sông.

Nhược điểm: Việc thiết kệ

tới lưu lượng nước trong sông nhưng lạ có khả năng không đảm bảo về nước thi

thẳng làm mát tuần hoàn gin như không ảnh hưởng

‘duge làm mát đọc theo dòng chảy trong sông vào mùa kiệt, Do lưu lượng nước thải

của KTDC 2 trong những năm gần diy có lúc lớn hơn lưu lượng nước của Sông

“Thương công với Sông Lục Lam vào mùa kiệt Digu này sẽ ảnh hưởng tới hiệu suất

lâm mát của nhà may.

1.3.3.3 Diễn biển nhiệt độ của nước thải trên kênh:

Khi đo đạc và quan trắc thực tế cho thấy nhiệt độ của nước thải trong kênh

6 giảm dọc theo chiều dai của kênh nhưng rất chậm, trung bình từ đầu kênh thải tớicuối kênh nhiệt độ chỉ giảm được trung binh 1.5-2.0°C

Hinh 1.8: Kênh thai dây chuyên 2

Vi do kênh thai có diện tích mặt thoáng tiếp xúc với không i nhỏ, độ sâu dòng

chảy lai lớn, hai bên bờ kênh làm bằng bê tông cốt thép quanh năm suốt tháng chịudng chảy có nhiệt độ nguồn nước cao nên xung quanh bờ kênh và đáy kênh nhiệt

độ cũng cao, chúng gần nhự không có khả năng làm giảm nhiệt độ của nước nhiều

Do vậy làm giảm nhiệt độ của nước chủ yếu là phan bề mặt tiếp xúc với không khí

CỨU LAN TRUYỀ!

nghiên cứu quá nh truyền nhiệt năng giữa cúc vật trong đối sống và trong các

thiết bị kỹ thuật Cụ thể trong các thiết bị kỹ thuật quá tỉnh truyỄn nhiệt thường xủy

ra ở các thiết bị của nhà máy điện hạt nhân, nhả máy điện nguyên tử, điện mặt trời,

các thiết bị của mấy lạnh và máy digu hỏa nhiệt độ, thiết bị kỹ thuật sấy, của động

cơ đốt rong, của ngành uyện kim hóa chất,

Truyén nhiệt trong môi trường nước trên thể giới đã được quan tâm và

nghiên cứu, nhưng lĩnh vực này thực sự được quan tâm khi vẫn dé 6 nhiễm nhiệt độ

xây ra trong quá trình hoạt động của các nhà mấy điện nguyên tir, nhiệt điện và

luyện kim, Bồi nước lâm mát các thiết bị trong các nhà máy nhiệt điện và điện hạtnhân là rất lớn Hai nhà máy Điện nguyên tử (NMDNT) và nhà máy nhiệt điện(NMND) có cũng công suit điện là IGW và cũng có hệ thống làm mất trực lưi ( hệ

thống làm mát hở ) Thông thường lưu lượng vào làm mát khoảng $0 m‘/s và chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và ra là 10°C đối với NMĐNT và với NMNĐ là 32-42.

ms chênh lệch nhiệt độ giữa đầu ra và vào là 8°C

édin

Khi thải nước nồng ra mỗi trường nước, sting nhiệt độ của nước có

tới việc phá vỡ sự cân bằng tự nhiên của hệ sinh thi của nước Hậu quả xấu của ô

nhiễm nhiệt là tăng cường tác động hỗn hợp của các yếu tố hóa học và sự xâm nhập.các chit hữu cơ vào vũng nước nóng sẽ dẫn tới sự giảm nông độ oxy do việc tang

ưu lượng oxy cho việc lim sạch sinh hóa nước.

Các nghiên cứu hệ sinh thải vị iu quả của việc thải nước nóng thưởng

xuyên ra nguồn nước đã chỉ ra rằng cin phải đặt ra mức độ cho phép gia tăng nhiệttrong thực tế vận hành các NMNĐ và NMĐHN Làm sao khi vận hành lượng nhiệtthải của các nhà mây này không ảnh hưởng độc hại đến cuộc sống của cúc thủy sinh

vật trong môi trường nước Vì vậy bài toán truyền nhiệt trong môi trường nước đã

Auge tính toán rit kỹ ở các nước phát triển như Nhật, Pháp Nga trong quá trìnhxây dựng các NMDNT và NMND từ những năm 50-70 của thé kỷ trước.

Và hai thập nign gin đây các nhà khoa học dang tập trang nghiền cứu về

biến đổi khí hậu toàn cầu, sự tăng nhiệt độ của trái đắt làm nhiệt độ nước biển tăng

dẫn tới khối bing lớn hai cực tan ra làm nước biển dâng dẫn tới chu trình thủy văn và khí hậu toàn tái đắt bị thay đi Hệ sinh thái trên tái đất trong đó có con

người bị hưởng rat lớn Trong ngiên cứu này nhiệt độ nước, không khí và các yếu tố.Khí hậu khác đã được tha thập, đo đạc va quan trắc nghiền cứu có bộ thông trên toàn

bộ trái đất

1-1 Tình hình quan trắc và đo giám sát nhiệt độ của nước trên thé giới

Nhiệt độ nước chỉ là một thông số trong các yếu tố khí tượng thủy văn cần

quan tắc Trong các hết bị đo đạc hiện đại hiện nay thì nhiệt độ nước thường được

do kết hợp với nhiều các yéu tổ khi tượng, chất lượng nước trên cùng một thểt bị

do, Hiện nay việc quan trắc đo đạc các tổ khí tượng thuỷ văn đã sử dụng rất

nhiễu các công cụ hiện đi Kỹ thuật viễn thám, vệ tỉnh và kỹ thuật số đã được ứng

dung để hỗ trợ cho đo đạc khí tượng thuỷ văn để phục vụ công tác dự báo Một hệ

thông quan trắc xử lý số liệu khi tong thuỷ văn đã được liên kết với nhau trong hệthống tự ghi, tự báo rit hiện đại đã được thiết lập tai Mỹ, Anh và các nước châu Âu.Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu về hệ thống quan trắc nhiệt độ của trên toản cầu hàng

trăm năm qua qua công trình nghiên cứu qua trình nóng lên của trái đất cũng như.

quá trình bin đổi khí hậu toàn cầu,

2.1.1 Các quan trắc ngoài trời

1 Nhiệ kế

"Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ Một nhiệt ké có hai thành phần quan

trọng: phần cảm nhận nhiệt độ (thí dụ: bầu đựng thủy ngân hoặc rượu trong nhiệt

kệ

và phần biếu thị kết quả (thi dụ: thang chia vạch trên nhiệt kỆ) Hiện nay chúng

ta có các log nhiệt kế sau:

+ Nhiệt kế chất long: hoại động trên cơ sở din nhiệt của chất lòng Các chất Jong sử dụng ở đây phổ biển là thủy ngân, requ mâu, tượu eoylie(C;HOI), pentan (C;HI;) benzen toluen (C¿H;CH;)

© Nhiệt kế điện: Dụng cụ đo nhiệt điện sử dung các đặc tính điện hoặc từ phụ

thuộc nhiệt độ như hiệu ứng nhiệt điện trong một mạch có hai hoặc nhiều

kim loại, hoặc sự thay đổi điện trở của một kim loại theo nhiệt độ.

© Nhiệt kế điện trở: nhiệt kế đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng biển thiên điện trởcủa chất bin dẫn, bán im hoặc kim loại khi nhiệt độ thay đỗn đặc nh loi

nay có độ el

Nhiệt kế điện trở bằng bach kim do được nhiệt độ từ 263 °C đến 1.064 °C:

h xác cao, số chỉ dn định, có thé tự ghi và truyền kết quả đi xa.

niken và sắt tới 300 °C; đồng S0 °C - 180 5C; bằng các chất bin dẫn để do

lật độ thấp (0.1°K ~ 100K) Dé đo nhiệt độ thấp, người ta áp đụng loại

tụ, nhiệt kế khí, nhiệt kế từ:

nhiệt kế

+ Nhiệt kế hồng ngoi: Dựa rên hiệu ứng bắc x nhiệt dưới dạng hồng ngoại

của các vật nóng.

“Trong ngành khí tượng thuỷ văn, hải dương học để đo nhiệt độ không khí va

nhiệt độ nước hay đùng một số loại nhiệt ké chuyên dụng sau:

+ Nhiệtkế đảo: đo nhiệ độ nước biển ở các ting có độ sâu khác nhau Nhiệt kế

<0 cổ ci tao đặc biệt thất hep ở gin bia thuỷ ngân, Đặt nhiệt kế này ở độsâu cin do, cột thủy ngân sẽ ngắt khỏi bằu, khi kéo nhiệt kể đảo lên thànhtau, nhiệt kế chỉ nhiệt độ đã đo được ở độ sâu đó

+ Nht độ sâu,còn được gọi là nhiệt kế sâu hay nhiệt kí đo sản, do phân bổ

nhiệt độ theo độ sâu, ứng dụng trong hải dương học Nhiệt kế độ sâu sử dụng.

bộ cảm biến bằng thủy ngân hoặc đầu ile

© Nhigt bi thường hay còn gọi là nhiệt ký thưởng, là một đụng cụ khi tượng.

thủy văn dng đễ đo nhiệt độ tại thời điểm quan trắc

2 Tình hình đo đạc và quan trắc nl độ nước

VỀ nguyên tắc, các thiết bị đo nhiệt độ nước có khả năng cho phép quan tric

sự biển đổi nhiệt độ nước, nhưng để làm như vậy người ta phải đo cùng một sự việctrong cũng các điều kiện như nhau, đã các điều kiện đỏ như thé nào, Điễu này thật

khó khăn ví dụ khi một nhiệt kế được kiểm định là có thể cho một quan trắc chính

xác, thì việc đảm bảo rằng cá phép đo luôn luôn được thực hiện trong củng một

điều kiện là không đễ dàng

Sử dụng các đo đạc nhiệt độ ở biển cũng có những thách thức khác Có một

nhiệt độ mặt nước từ

số lượng lớn các phép đo đạc cả nhiệt độ không khí tia

thé kỷ 19, Nhiệt độ Không khí được do trong ban ngày bấy giờ được coi là khôngtin cây bởi vi ảnh sing mặt trời được hip thy bởi sin tu cây ra những con số tăng

quá mức, nhưng những quan rắc ban đêm lại cho nguồn thông tin có giá trị về khí

hậu

Các do đạc về nhiệt độ mặt biển (SSTs) đưa ra nhi thách thúc khác nhau.Trong thé ky 19, nhiều con tau có các hồ sơ về nhiệt độ nước thu được trong các.thủng bên sườn thu, Để sử dụng những số liệu quan trắc này, cin phải có các hiệu

chỉnh để xét xem các mẫu quan trắc trong các thủng gỗ hay trong các vải bạt không,

cách điện, loi thủng bạt chống nguội hơn Một câu hỏi lớn là có một bước nhảy đột

xuất về nhiệt độ khoảng gần 0,5°C giữa năm 1940 vả 1941, Người ta đã cho rằng sựthay đổi đó là do các con thu ding thùng bạt để đo nhiệt độ gần nơi đặt máy Sựthay đổi này xây ra do rong thời gian chiến tranh, dũng đền để đo bên sườn lẫu vào

ban đêm là quá nguy hiểm 4 p dụng những hiệu chỉnh này cho khoảng 80 triệu

quan tric din ti kế luận rằng các quan tric tước 1941 phải được hiệu chỉnh tăng

thêm khoảng +0,13°C đổi với năm 1856, Khi các thùng gổ được ding, và tới

+0.42° trong năm 1940 khi cá

lên của nhiệt độ nước biển trên toàn cầu kể từ cuối thé ky 19 khoảng 0,SoC (Hình.

thing do vải bạt được ding Cho ring việc nóng.

2.1), những hiệu chỉnh này là một sự chỉnh lý chủ yếu và cl ra cần phải chun hóa

các quan trắc bằng thiết bị đo

Han chế khác với các đo đạc SST là các khoảng trống theo diện phú địa lý

của chúng Ngoài những đường hang hải chính, còn có nhiều khu vực có rit

liệu, đặc biệt trong thời gian trước diy Di phủ bị ảnh hưởng bởi cl tranh thế

giới và những thay đối đường hàng hải (ví dụ việc mở kênh đào Suez năm 1869 hayPanma năm 1914), Thậm chí trong các thập nin gin diy, thực sự không có sổ liệu

6 Nam Băng Dương ở vĩ độ 45° Vi đại dương chiếm tới 71% diện tích bề mat trái

đây là một thiếu s6t ding kể Trong khi các hỗ sơ bổ sung có thể được khim

phá, nhưng khoảng trống nảy được lắp rit it, do vậy, tắt cả những việc có thé làm.

được là ngoại suy các số liệu hiện có trên cơ sở các kiểu nhiệt độ đã biết để tạo ranhững chuỗi số liệu thống nhất đối với nhiệt độ toàn cầu

i: TH)

i st |

08

‘ano 1000 1909 1010 1990 4000 1049 1050 1060 fo” 406 1000 200

Hình 2.1: Những biển đổi nhiệt độ không khí trên mặt dat (oC) từ 1880 tới 2006, và

từ năm 1960 đến 1990 (đường miu den) và những biển đổi nhiệt độ mặt biển

(đường miu trắng)

Hồ sơ toàn cầu kể từ trước đến năm 1860 tổ hợp những đo đạc cả trên đấtliền và trên biển Sự không rõ rừng trong các quan rắc nhiệt độ mặt đất là ảnhhưởng của sự đô thị hóa Nói chung, ngoài việc nhiệt độ quan trắc tăng khoảng.0S°C tong thể kỷ thứ 2( khoảng 0.05°C có thể những tác động đô thị góp thêm

vào, Việc tổng hợp những nhiệt độ ban đêm và STTs vào trong các hỗ sơ nhiệt độ

toàn cầu đã đưa thêm vào những số liệu thực sự không rõ ring Những số liệu trướcđây o6 những han chế, nhưng từ đầu thé kỹ 20, các s inh toán đổi với những.

bắt thường SST trong thập niên nhỏ hơn 0,1oC đối với các khu vực có tài liệu đầy

đã (khoảng 60% các đại đương của thể giới) Sự nóng lên nhận thấy được trong các

quan trắc nhỏ hơn so với trên đắt liền Xu thé chung là giống nhau Sự chênh lệch

chính là từ những năm 1970 khi biển không nóng nhanh như đắt liền Việc phản hồi

chậm hon này có thể phản ánh tinh i của các đại đương Đường cong được nhất trí

xới việc nóng lên trên toàn u là sự kết hợp của hai tập số liệu do đạc này Việc phân tich này cũng chỉ ra xu thé giống nhau đối với các bin cầu và khẳng định rằng

việc nóng lên là một hiện tượng của toàn cầu Độ không chắc chắn tổng cộng trongsắc do đạc được coi vio khoảng +0.2oC với một sự đồng thuận vé sự tăng nhiệt độtoàn cầu khoảng 0,650C kể từ đầu thé kỷ 20

2.1.1.2 Các đo đạc dùng vệ tinh

Kể tir đầu những năm 1960, ác vệ tỉnh thời tết đã cho những tim năng đối

với quan tric thời tiết của trái đất trên phạm vi toàn

cung cấp các đo đạc sơ ding ban đầu về điện phủ mây và nhiệt độ của của bề mặt

đất ( bao gồm cả các lục địa và các đại đương) và các định mây Việc này được mởrộng đến những năm 1970 với sự phát triển của các thiết bị đo bức xạ hồng ngoại

“Các thiết bị này cho phép có thể phân tích lượng bức xạ trái đất phát ra từ bề mặt đất vã hí quyển với ác bước sông khác nhau để tạo ra những đo đạc về nhiệ độ ở các cấp độ cao khác nhau trong khí quyển Ngoài ra, các thiết bị do bức xa vi sóng

đã được phát ti ing nguyên tắc làm việc như các thiết bị trước và có những,

vụ điềm rit lớn v8 việc nhữn xuyên qua các dim máy, Diễu này có nga ring chúng không chi đo được nhiệt độ trong các điều kiện nhiều mây, mà còn tạo ra các.

«quan trắc chính xác về phạm vi điện phú tuyết vẻ các dim băng trôi ở các vũng cực,

nơi thường xuyên bị mây bao phủ.

hậu, thuận lợi trong đo đạc nhiệt độ mặt đất và các đại dương, nhưng các vệ tỉnh

nảy có hai hạn chế cơ bản.

Hình 2.2: Vệ tình Glonass-K thé hệ mới của Nga.

“Thứ nhất, có một thực tế rõ rằng ring chúng chỉ tạo ra những quan rắc trongthời gin ngắn và do vậy chỉ có thé đóng góp vào việc đo giám sắt tương h của khí

hậu

“Thứ bai, các thiết bị đo bức xạ do bức xạ phát lên từ một phần tương đối diy của

Khí quyền và do vậy các kết quả của chúng không cỏ thé so sinh trực tiếp với các

kết quả bề mặt dat và do đó cần phải kiểm định cắn thận

“Tuy nhiên, các do đạc bằng vệỉnh đối với khí uyên ting thấp đã có một đónggóp ding kế vào việc phân tích việc nóng lên toàn cau trong những năm gan daytrong những quan trắc

+o đạc về din ích bang ở ha cự, theo dõi diện ích băng tan

+ Đo giảm sit mưa trên toàn cầu

« - Theo dõi diện phủ mây trên toàn cầu rong

+ Xây đựng hồ sơ về số liệu thâm phủ rã đất

Tit cả các thông số a có mỗi quan hệ chặt chế với nhiệt độ mặt đất và

nhiệt độ nước biển trên phạm vi toàn cầu.

Ngoài các phương pháp do trực tiếp thì ngày nay các phương pháp do gián tiếp

từ rất nhiều c qguồn khác nhau để con nguời có cất nhìn dài hơn vé những biển

đổi nhiệt độ mặt đất và nhiệt độ của nước biển, biển đổi kh hậu trong quá khử hàng

ngàn năm về tước, Các phương pháp ngày nay sử dụng: phân tích các vòng trong

bây, các lõi ng, tầm ích đại đương, ào từ phấn hoa, nước trong hang động

2.1.2 Tình hình quan trắc và đo giám sắt nhiệt độ cia nước tại Việt Nam

Việc do đạc và giám sit nhiệt độ của nước gắn liền với các s liệu khi tượng,

thủy văn và thường thực hiện tại các trạm khí tượng thủy văn So với ngành khí

tượng thủy văn (KTTV) của nhiễu quốc gia trên thé gii, tình độ công nghệ của

ngành KTTV nước ta thuộc loại lạc hậu trên cả ba lĩnh vực chủ yếu là hệ thống

«quan tắc, hệ thống thông tin lên lạ và công nghệ dự báo

Hệ thống quan trắc của ta chủ yếu là quan trắc thủ công Các máy móc vàdụng cụ đo đạc sử dụng trên mạng lưới quan trắc KTTV hiện nay được chế tạo dựa

trên các nguyên lý cổ điễn được ấp dung trên mạng lưới quan trắc khí tượng toi cầu từ hàng trăm năm nay như các loại nhiệt kế, khí áp biểu, dụng cụ đo gió Do

đồ, các dung cụ này có giới hạn nhất định về các thông số đo và độ chỉnh xác ciacác yếu tổ cin đo Mặt khác các số liệu phải do người đọc và ghỉ lại nên không

tránh khỏi những sai số, mặc di đã có cả một hệ thông qui trình, qui phạm chặt chẽ.

bảo dm sự thống nhất cia việc đo đạc

Hệ thống thông tn chủ yếu dựa trên cơ sở hạ ting của hệ thông viễn thông

«qube gia sử dụng các phương tiện liên lạc phổ biễn hiện nay la điện thoại, fax, mạng

máy tính với tốc độ chưa ao.

Céng tác dự báo mặc dù đã tiến bộ trong những năm gin đây nhưng vẫn còn.tắt yếu trong dự báo ngắn hạn và dài hạn

Những hạn chế nói trên đã ảnh hưởng không nhỏ tới việc đáp ứng các yêu

cầu ngày càng nhiều và đa dạng về thông tin KTTV của các đối tượng sử dụng khác nhau Do vậy ngành khí tượng thủy văn cần tập trung đầu tư phát triển và ứng dung

có hiệu quả một số tiến bộ kỹ thuật va công nghệ mới trên thé giới và ến tới hiện

đại hoá ngành.

Tai Việt Nam môn truyỄn nhiệt đã được giảng dạy từ rit sớm trong các

trường kỹ thuật cho các ngành: Nhiệt điện, nhiệt lạnh, và các khối ngành kỹ thuật

có liên quan nhưng bài toán lan truyền nhiệt trong môi trường nước thực tế cũng chỉ cđược tính toán trong một vài dé tai và dy án trong những năm gần đây khi xây dựng

các nhà máy nhiệt điện: Phả Lại, Uông Bi, Ô Môn Các bài toán lan truyền nhiệt

đã tính toin dễ đảnh giá mưc độ 6 nhiễm của dòng nước thải có ảnh hướng nhiềuhay ít tới hệ thống thủy sinh từ đó lựa chọn cửa xả nước thải cho hợp lý Đồng thờinếu hệ thing nước lâm mắt được lấy twin hoàn thì nước làm mát phải đạt tiêu chuẩn

tại đầu vào về nhiệt độ để hiệu suất làm mat đạt giá trị tối ưu

"rong tương la bai tin nghiền cứu sự lan truyền nhỉ độ trong mỗi trường nước sẽ được quan tâm nghiên cứu hơn khi xây đụng các nhà mây điện hạt nhân và

nghiên cứu về biến đổ khí hậu đối phó với nước biển ding ti Việt Nam

Vay bài toản lan tuyỄn nhiệt trong môi trường nước không cồn gi mới lạ

trên thé giới nhưng tại Việt Nam nó vẫn là một bai toán mới chưa được quan tâm và

nghiên cứu nhiều Vi vậy số liệu về đo nhiệt độ của nước cũng chỉ cổ trong các để

tải hoặc dự ấn, hoặc do và quan tric định kỳ tại các tram khí tượng thủy văn vào

một vải thời điểm cổ định tại các lưu vực sông hàng năm Do vậy mà số liệu nền

về nhiệt độ nước trên toàn bộ các tram quan trắc rên các lưu vực sông: hằng ngày

và hàng giờ là không có,

2.2 Cơ sở lý thuyết về truyền nhiệt và truyền chất nguồn 2]

2.24 Truyền nhiệt trong môi trường chất long

2 Dẫn nhiệt:

Din nhiệt là quả tình truyền nhiệt giữa các phần của vật hay giữa các vật cónhiệt độ khác nhau khi chúng tiếp xúc với nhau Muốn có quá trình dẫn nhiệt xảy ra.giữa các vật thi các vật phải cỏ độ chênh lệch về nhiệt độ vả phảitếp xúc với nhau

CQuá tình dn nhiệt có thể xay ra trong chất rắn, chit lòng và chất khí, Nhưngtrong chất rin chỉ xảy ra sự dẫn nhiệt thuần túy còn trong chất lòng và chất khíngoài truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt sẽ côn có truyỄn nhiệt bằng đổi lưu và bức xạ+ q( Wim’): mật độ đồng nhiệt là lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích

bề mặt đẳng nhiệt vuông góc với hướng truyền nhiệt trong một đơn vị thời

« Dòng nhiệt là lượng nhiệt truyền qua toàn bộ diện tích bề mặt đẳng nhiệt

trong một đơn vị thời gian Q (W)

+ Hệ số din nhiệt 1, theo định luật Fourier: q = -2grad

/(2Uôn) (W/m.K)

2.tiên mật độ dòng

tý lệ với gradian nhiệt độ, suy ra

2.2.1.2 Trao đối nhiệt đối lưu:

Là quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện nhờ sự chuyển động của chất lỏng.hoặc chit khi giữa cóc vũng cỏ nhiệt độ khác nhau Vì mong khối chit lỏng hoặc

chất khí không thể tránh khỏi những phần tir có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc trực

tiếp với nhau nghĩa là có sự dẫn nhiệt trong chit long hoặc chit khí, do đồ trao đổinhiệt đối lưu luôn kèm theo sự dẫn nhiệt Tuy nhiên quá trình truyền nhiệt chủ yếu

ở đây là thực hiện bằng đổi lưu nên ta gọi là trao đổi nhiệt đối lưu

2.2.1.3, Trao đổi nhiệt bức xạ

Mor vật ở bắt kỹ một nhiệt độ nào ( lớn hơn OK, không độ tuyệt đổ) luôn có

sự biển đổi nội năng của vật thành năng lượng của cúc tia bức xạ dưới dạng sống

điện ti Các sóng này truyền di trong không gian theo mọi phương với tốc độ của

ánh sáng với chiều dai bước sóng 4: 0 - 2% m, Trong môi trường chất lỏng ta quan.tâm nhiều nhất tới bức xạ của mặt ti Khí bức xạ mặt tri chiếu xuống trái

thé chia làm 3 thành phần:

+ Phần trực xạ: ta bức xạ chu trực tiếp xuống bŠ mặt dit không bi tin xạ và

hắp thụ.

+ Phần khuyếch tin: là phần tin xạ và hip thụ của khí quyển rồ lại bức xaxuống mat đất

+ Phần phân xạ của mặt đấu bị khỉ quyén hip thụ rồi lại phan xạ xuống mặt

đất

Với chất lỏng bức xạ mặt trời có ảnh hưởng lớn tới nhiệt độ của nước trong tự

hiên như ao hỗ sông suối Biểu hiện cy thé nhiệt độ của nước giữa mia đô

hè là khác nhau, hôm quang mây trời nắng to với hôm trời nhiều mây, mưa nhiệt độnước cũng b thoy di it nhiều

2.2.2 Trao đối nhiệt và trao đối chất

“Trong thiên nhiên và trong kỳ thuật có nhiêu quá trình trao đôi nhiệt được:

tiến hành đồng thời với các quá trinh trao đổi chất Các quá trình này có ý nghĩathực tiễn Thí dụ, quá trình bay hơi chất lỏng vào không khí, quá trình ngưng tụ của

hơi trong hỗn hợp hơi ~ khí trên bé mặt vách lạnh, quá trình thing hoa, quá trình

hấp thụ, quá trinh thẳm thấu Trong các quá trinh này xây ra đồng thời tao đổi

it và trao đối chất Việc nghiên cứu các quả tình đỏ rit phức tạp vì giữa trao

đổi nhiệt và trao đổi chất có tác động ảnh hưởng lẫn nhau Dưới đây chúng ta sẽ

nghiên cứu chúng,

1 Hiện tượng khuych tần

Qué trình trao đối chất là quá trình đi chuyển các phân tử của cấu tử (pha)

này vio không gian giữa các phân từ của cấu tử khác, côn gọi là quá tình khuếch

tán.

(Qua trình Khuyéch tần (rao đổi chất cổ thé tiến hành bằng phương thức vĩ

mô (khuyếch tần phân tử) cũng như bằng phương pháp vĩ mô (khuyếch tin đối lưu)

Nguyên nhân tạo ra khuyếch tin phân tử là đo chuyển động nhiệt của các

phân từ Trên bề mặt phân pha vi dụ Tong ~ hơi, quá trình khuyếch tin phân từ vỉ

mô được thục biến khi hoi không chuyển động hoặc chuyển động tng, nếu hơi

chuyển động ri thi ngoài khuych tin vi mô côn có quá tình di chuyển mạnh củacác lớp hơi riêng biệt - khuyếch tần đối lưu.

“Tương tự như quá trình trao đổi nhiệt trong mỗi trường một pha một cấu tứ,

tổ hợp của hai phương thức dẫn nhiệt và đối lưu được gọi là trao đổi nhiệt đối ưu;

đối với trao đổi chất trong môi trường nhiễu pha, nhiều cấu từ tổ hợp của các

phương thie truyền chất do khuếch tin phân tử và do khuyéch tin đối lưu được gọi

là trao đổi chất đối lưu Quá trình đó tiến hành cho đến khi đạt được sự cân bằng

động giữa các pha nghĩa li đến khi cổ bao nhiều phân tử của một pha này chuyển

đến một pha khác thì có bấy nhiêu phân tử pha khác chuyển động đến pha này

inh trao đổi nhiệt ~ trao đổi chất

“rong kỹ thuật thường gặp là các quá

trong môi trường bai cấu tử (hai pha) Việc khảo sát đối với môi trường đó có thể áp dạng cho các môi twang phúc tạp Khác

1 Đồng chất, mật độ dong chất

Tương tự khái niệm dòng nhiệt trong truyền nhiệt, quá trình khuyếch tánđược đặc trung bởi dòng chit, ky hiệu bằng chữ J, đơn vị kg/S, Dòng chất là lượng

vat chất đi qua một bé mặt đã cho theo phương pháp tuyển với nó tong một đơn vi

thời gian Như vậy, mật độ dòng chit, ký hiệu j, đơn vị ke! là đồng chất ứng với một đơn vị điện tích bề mặt

3; / D ~ tỷ số khuyếch tán nhiệt, va ky = D, / D — ty số khuyếch tán áp.

chúng đều là các đại lượng không thứ nguyên.

Đối với hỗn hợp các chất khí trị số ky thường bé hơn 0,1 do đó trong hỗn hợpcác chất khí dòng chất do khuyếch tán nhiệt chi đáng kể khi với gradiant nÍ

Tris k, đối với hỗn hop bai edu từ được xác định bing

+M,

Ở đây My, Mz và M là khối lượng phân tử hay kilmol của cấu tử thứ 1, thứ 2 và của

hỗn hợp Nếu p, ps là phân áp suất của cấu tử thứ 1, thứ 2 và p là phân áp suất của

hỗn hợp thi

= Ye, = Pat (6 đây thành ph th ích củ hỗn họp)

D

M=M Pam, 27)

44 Khuyếch tin đối lưu

6 trên chúng ta đã khảo sắt sự truyền chất do khuyéch tin phân tử Trong

môi trường chuyển động ngoài khuyếch tán phân tử, sự truyền chất còn do đối lưu.

Khi dich chuyển một thể tích nào dé của hỗn hợp có mật độ p và tốc độ ø thi mật

độ đồng chất của hỗn hợp do khuych tần đối lưu bằng

jy po, — kgimỞ (2-8)hoặc đối với cấu tử I của hỗn hợp với m,

jy=p0= pmo, kgim's 09)

Khuyéch tán tổng

Ta biết khuếch tin tổng gồm Khuyếch tin phân từ và khuyếch tần đối lưuNhư vậy, mật độ tổng của dòng chit của cấu tri do khuyéch tin phân tử và dokhuyếch tán đối lưu sẽ được xác định bằng

j= dys thy, 2-10)

Ở đây, mật độ tổng của dòng chất cũng như các thành phần của nó đều làcác dại lượng vecta, nên không những cần biết tị số tuyệt đối của chúng mà cầnbiết phương chiều của chúng nữa,

“Trưởng hop khi mit độ (hay khối lượng riêng) chung của hỗn hợp không thay đổi (p = const) th sự chuyển đi của những ding cầu tử này phải được bù vào

bằng những dòng cấu tử khác, Vay ta cổ tại một đơn vị th tích nào đó của hỗn hợptổng mật độ dong chất của các cấu từ phải bằng không:

ws

dối với tưởng hợp hn hop hai cẫu tử ta cổ ;ị, + ja =O hay jy == ja (I-11)