Nghiên cứu nâng cao hiệu suất thiết bị chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời

v MC LC Trang tựa Trang Quyt định giao đề tài Lý lịch khoa học i Li cam đoan ii Li cm ơn iii Tóm tắt ni dung luận văn iv Mc lc v Danh sách các chữ vit tắt vi Danh sách các bng vii Danh sách các hình viii Chơng 1.TNG QUAN 5 Chơng 2.CăS LÝ THUYT 23 Chơng 3.TÍNH TOÁN VÀ THIT K 46 Chơng 4.THÍ NGHIMăVÀăĐÁNHăGIÁă 58 Chơng 5.KTăLUNăVÀăKINăNGH 70 TÀI LIU THAM KHO vi DANH SÁCH CÁC CH VIT TT c p Nhit dung riêng ca nc (J.kg -1 .K -1 ) Q s Nhit lng cn thit đun sôi nc (W) Q bh Nhit lng cn thit để nc bay hơi (W) r nhit ẩn hóa hơi.(J/kg) Q u Năng lng sử dng (W) Q l Năng lng tht thoát (W) Q l-DL Nhit lng tht thoát đi lu (W) Q l-BX Nhit lng tht thoát bc x (W) Q p Năng lng đn b tập trung parapol (W) A r Din tích bề mặt hp th bc x (m 2 ) k H s đi lu T r nhit đ ca nồi ( o C) T a Nhit đ môi trng ( o C) ξ H s phát x toàn phn ca vật thực α Hằng s stefan-Boltzamn A a Din tích khẩu đ parapol (m 2 ) D a Đng kính Parapol (m) vi I b Cng đ bc x mặt tri trung bình (W/m 2 ) Ψ rim Góc phn x gii hn ca tia tơi bc x mặt tri h Chiều cao ca Parapol (m) f Tiêu cự Parapol (m) F Tiêu điểm Parapol (m) vii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1. Quỹ đo chuyển đng ca trái đt quanh mặt tri 6 Hình 1.2μ Các vùng trên trái đt 6 Hình 1.3. Quang phổ bc x mặt tri 8 Hình 1.3 : Thit bị chng ct nc dng bị đng 20 Hình 1.4 : Thit bị chng ct nc dng bị đng 20 Hình 1.5: Thit bị chng ct dùng bc 21 Hình 1.6.: Thit bị chng ct dng bậc thang 21 Hình 1.7: Thit bị chng ct dng ch đng 24 Hình 1.8.μ Chng ct nc vi b thu hình cu 25 Hình 2.1μ Đng cong parapol 28 Hình 2.2μ Các đng parapol có cùng khẩu đ và tiêu điểm F 29 Hình 2.3: Hình parapol tròn xoay 31 Hình 2.4: Phn x ca tia sáng khi ti gơng parapol 41 Hình 2.6. Các bọt hơi hình thành ti tâm sôi 43 Hình 2.7. Ngng giọt và ngng màng 45 Hình 3.1. Hình dng ca cho parapol sau khi ch to 52 Hình 3.2: Cu to nồi chng ct hơi nc đc ngng bên trong ng đồng 53 vii Hình 3.3. Nồi chng ct hơi nc đc ngng bên trong ng đồng sau khi ch to 53 Hình 3.4. Cu to nồi chng ct cho hơi nc ngng phía ngoài ng đồng dẫn nc 56 Hình 3.5: Nồi chng ct cho hơi nc ngng t phía ngoài ng đồng gii nhit sau khi ch to 56 Hình 4.1: Bc x mặt tri theo thi gian các gi trong ngày 60 Hình 4.2: Bc x mặt tri trong khong thi gian 10h00’ đn 11h00’ 61 Hình 4.3μ Lng nc chng ct thu đc trong từng gi ca mô hình 1 62 Hình 4.4: Tổng lng nc thu đc ca mô hình 1 62 Hình 4.5μ Lng nc chng ct thu đc trong từng gi ca mô hình 2 63 Hình 4.6: Tổng lng nc thu đc ca mô hình 2 64 Hình 4.7. Thi gian đun sôi 1,2 lít nc lúc bc x mặt tri 800 (W/m 2 ) 66 Hình 4.8: Biểu đồ nh hng ca lng nc vi hiu sut thit bị trong 1 gi (10h-11h). 67 Hình 4.9: Nhit đ nc trong quá trình chng ct 68 Hình 4.10: nh hng ca lu lng làm mát đi nhit đ nc đu ra và lng nc ct thu đc ca mô hình 2 khi thí nghim trong điều kin bcx 750-800(W/m 2 ). 69 viii DANH SÁCH CÁC BNG BNG TRANG Bng 1.1: Sự phân b quang phổ chiu ca mặt tri ngoài bu khí quyển 7 Bng 3.1: Thông s kích thc nồi chng ct nc: 47 Bng 3.2μ Cng đ bc x mặt tri trong ngày 48 Bng 3.3: Thông s kích thc ca b tập trung Parapol 52 Luận Văn 5 Chngă1: TNG QUAN 1.1. Tng quan v ngunănĕngălng mt tri Năng lng mặt tri là nguồn năng lng tự nhiên rt ln, có  khắp nơi mà con ngi đư bit ng dng từ lâu đi, nó là nguồn năng lng vô cùng quan trọng đi vi sự tồn ti và sự phát triển ca sự sng trên trái đt. Tuy nhiên, sự khai thác nguồn tài nguyên này hãy còn nhiều hn ch. Vi sự tiêu th năng lng ngày càng gia tăng, nguồn năng lng hóa thch ngày càng cn kit ngi ta buc phi tìm nguồn năng lng bổ sung nh năng lng ht nhân, năng lng mặt tri, năng lng sinh họcầ Mt trong các nguồn năng lng đc các nhà nghiên cu trên th gii rt quan tâm là năng lng mặt tri, tuy là loi năng lng siêu sch, vô tận và  đâu cũng có nhng ng dng trên quy mô ln thì không d vì nó có những đặc điểm riêng. 1.1.1. Mt tri. Mặt tri là qu cu có đng kính 1,39 x 10 6 km, có nhit đ rt cao,  vùng trung tâm mặt tri có xy ra các phn ng nhit hch nên nhit đ đt đn hàng chc triu đ. Nhit đ hữu hiu  bề mặt ngoài mặt tri khong 5762 o K, quang phổ bc x mặt tri gn ging vi quang phổ bc x ca vật đen tuyt đi có cùng nhit đ. Trái đt có đng kính 1,27 x 10 4 km, khong cách trung bình giữa mặt tri và trái đt là 1,50 x 10 8 km, khong cách xa nht ca mặt tri vi trái đt là vào ngày 21/6 (h chí) là 95,9 x 10 6 miles, khong cách ngắn nht vào ngày 21/12 (đông chí) là 89,83x10 6 miles, nh vậy khong cách giữa mặt tri và trái đt thay đổi trong khong 150 x 10 6 km ±1,7%. Luận Văn 6 Trái đt quay xung quay mặt tri trên mt mặt phẳng elip gọi là mặt phẳng hoàng đo, trái đt quay quanh mặt tri 1 vòng là 365 + 1/4 ngày, quỹ đo chuyển đng ca trái đt quanh mặt tri gọi là đng hoàng đo. Trái đt vừa quay quanh mặt tri trên đng hoàng đo đồng thi vừa xoay quanh trc ca nó nghiên vi mặt phẳng hoàng đo mt góc là 23,5 0 , mi vòng quay quanh trc ca nó là là 24h. Sơ đồ nguyên lý chuyển đng ca trái đt quanh mặt tri và tự xoay quang trc ca nó thể hin hình 1.1. Hình 1.1. Quỹ đo chuyển động ca trái đất quanh mặt trời Do trái đt vừa chuyển đng xoay quanh trc ca nó vừa quay quanh mặt tri nên bc x mặt tri chiu trên các vùng trên bề mặt trái đt cũng khác nhau. Từ hình 1.1 ta cũng nhận thy vào các ngày 21/3 (ngày xuân phân) và ngày 21/9 (ngày thu phân) mặt tri chiu thẳng vào xích đo, còn ngày Hình 1.2: Các vùng trên trái đất Luận Văn 7 21/6 (ngày h chí) mặt tri chiu thẳng vào chí tuyn bắc, còn ngày 21/12 (ngày đông chí) mặt tri chiu thằng vào chí tuyn nam. Nh vậy các vùng có vĩ đ trên 23,5 0 mặt tri không bao gi qua đỉnh đu lúc 12h. 1.1.2. Quang phổ bc x mặt tri Vì nhit đ ca bề mặt tri rt cao (5762 0 K) nên mặt tri phát ra bc x vào vũ tr theo tt c các phơng, λλ% năng lng bc x tập trung trong dãi quang phổ có bc sóng 0,2≤≤3 m, kh năng bc x đơn sắc đt cực đi ng vi bc sóng  m = 0,5 m. Trong thành phn quang phổ bc x mặt tri: Tia tử ngoi (=4x10 -3 – 0,38 m ) chim 8,7% dãi ánh sáng ( = 0,38 – 0,76 m) chim khong 44,6%, di hồng ngoi (=0,76 -10 3 m) chim 45,4%. Bng 1.1 cho chúng ta thy tình trng phân b quang phổ chiu ca bc x mặt tri ngoài bu khí quyển. Bng 1.1 : Sự phân bố quang phổ chiếu ca mặt trời ngoài bầu khí quyển Di quang phổ Khong bc sóng Cng đ chiu, W/m 2 Tỉ l % tổng x Tia vũ tr Tia x Ngoài tia tử ngoi Tia tử ngoi Tử ngoi C Tử ngoi B Tử ngoi A Tia sáng nhìn thy Kh kin - A Kh kin - B Kh kin – C Hồng ngoi tuyn Đn 1,0 nm Đn 2,0 nm 0,2 – 0,28 m 0,28 – 0,32 m 0,32 – 0,4 m 0,4 – 0,52 m 0,52 – 0,62 m 0,62 – 0,78 m 6,978 x 10 -5 6,978 x 10 -7 6,978 x 10-4 7,864 x 10 -6 2,122 x 10 1 8,073 x 10 1 2,240 x 10 2 1,827 x 10 2 2,280 x 10 2 0,57 1,55 5,90 16,39 13,36 16,68 Luận Văn 8 Hồng ngoi – A Hồng ngoi – B 0,78 – 1,4 m 1,4 – 3,0 m 4,125 x 10 2 1,836 x 10 2 30,18 13,43 Nh vậy từ bng 1.1 ta nhận thy, trong dãi quang phổ từ 0,20 – 3 m, tổng lng bc x chim 98,07%, còn phn năng lng chim vi >3 m là rt nh. Còn trong di quang phổ 0,40 ≤≤3,0 m, tổng năng lng chim λ1,04%, đặc điểm quang phổ này liên quan chặt ch vi tính năng sử dng năng lng mặt tri sau này. Quang phổ bc x mặt tri ngoài bu khí quyển thể hin trên đồ thị quang phổ bc x nh hình 1.3 Hình 1.3.Quang phổ bc x mặt trời Cng đ bc x mặt tri chiu đn 1m 2 bề mặt đặt vuông góc vi tia bc x phía ngoài bu khí quyển là I b =1367±7W/m 2 đc gọi là hằng s bc x mặt tri. Nu xem mặt tri là mt vật đen tuyt đi có đng kính là D=1,395 x 10 6 km thì din tích bề mặt mặt tri là 6,131 x 1018 m 2 , do đó năng lng bc x từ bề mặt mặt tri phát ra t phơng s là: (5,67 x 10 -8 ) x (6,131 x 10 18 ) x 5762 4 = 3,832 x 10 26 W [...]... nhiên, hi n nay nói riêng các thi t bị ch ng c t n c bằng năng l c ph n th gi i nói chung và Vi t Nam ng mặt tr i th ng cho năng su t r t th p Vì vậy m c tiêu c a luận văn này là dựa vào các lý thuy t sẵn có để thi t k ra m t thi t bị ch ng c t n c sử d ng năng l ng mặt tr i có năng su t cao V i đề tài Nghiên Cứu Nâng Cao Hiệu Suất Thiết Bị Chưng Cất Nước Năng Lượng Mặt Trời, thì ng áp d ng đ Đ iăt ih... ng dẫn và học viên thực hi n đề tài này s c k t qu nghiên c u để áp d ng vào trong thực ti n cu c s ng ng nghiên c u và ph m vi nghiên c u Nghiên c u, ch t o nâng cao hi u su t c a thi t bị ch ng c t n l ng mặt tr i sử d ng b tập trung Parapol Đồng th i đánh giá các thông s nh h 1.5 c bằng năng Ph ng đ n thi t ch ng c t n c bằng ngăpháp nghiên c u Nghiên c u dựa vào lý thuy t k t h p v i thực nghi... c các nhà nghiên c u ch p nhận là: 1.3.1 H th ngăch ngăc tăn c b ngănĕngăl ng m t tr i d ng b đ ng: Trong thi t bị này, b phận h p th năng l năng và thi t bị ng ng t đ ng mặt tr i bi n thành nhi t c b trí chung thành m t kh i (thực hi n hai ch c năng trong cùng m t thi t bị) , ví d thi t bị ch ng c t d ng bể phẳng, ph n đáy sơn đen và l p n c vừa thực hi n ch c năng bi n năng l thành nhi t năng rồi cung... ng lâu dài mặt d đáy khay ch a ra i c a bán c u trên s bị ch t bẩn bám chặt ngày càng dày, làm kh năng truyền qua c a b c x ngày càng y u Tuy nhiên n u lắp thêm b phận c n g t thì có thể khắc ph c đ c sự h n ch này 1.4 Đ xu tăh ng nghiên c u Hi n nay, v i tình tr ng thi u n bị ch ng c t n c bằng năng l nào nhu c u c a con ng c s ch và năng l ng thì vi c ch t o ra thi t ng mặt tr i năng su t cao s đáp... công tác nghiên c u ngày càng đi vào chiều sâu, qua đó đư thu đ ph n quang tập trung năng l sử d ng năng l c Thi t bị đun n c m t s thành qu quan trọng Ví d : ng, ng nhi t mặt tr i chân không, h th ng ng mặt tr i để phát đi nầ c nóng bằng năng l ng mặt tr i phổ cập hóa, nhiều công trình quy mô l n bắt đ u hoàn thành 7- Giai đo n 7: 1981 – 1991 Trong giai đo n này, sự phát triển ng d ng năng l ng mặt tr... t nguồn năng l l ng hóa i đư s m chuẩn bị, ng m i và r t coi trọng khai phá nguồn năng ng mặt tr i Trong giai đo n này, các nhà khoa học đư có sự h p tác về nhiều mặt, đi sâu nghiên c u về cơ s lý luận và ch t o vật li u m i phù h p cho vi c ng d ng năng l ng mặt tr i.Giai đo n này cũng đư tìm ra vật li u l p ph h p th chọn lọc, các trung tâm nghiên c u năng l thành lập để h p tác lực l ng mặt tr i... để khắc ph cầ Soliman (1976) l n đ u tiên đề xu t ý về thi t bị ch ng c t n c bằng năng l ng mặt tr i d ng ch đ ng Trong thi t bị này hai b phận: thi t bị h p th năng l ng mặt tr i và thi t bị ng ng t đ c tách làm hai b phận riêng, nó chỉ ghép chung thành m t h th ng, nh vậy d khắc ph c những nh c điểm tồn t i Trên quan điểm này, các nhà nghiên c u đư đề xu t nhiều ph ơng án và ti n hành r t chu đáo... ng, vi c ng d ng nghiên c u này dựa trên b n ph ơng th c cơ b n gồm có: - Chuyển đổi năng l ng mặt tr i thành nhi t năng (dựa trên hi u ng quang nhi t) - Chuyển đổi thành đi n năng trực ti p (hi u ng quang đi n) - Chuyển đổi thành hóa năng (hi u ng quang hóa) - Hi u ng quang h p Tùy theo ph ơng th c sử d ng mà thi t bị cũng khác nhau Đặc điểm c a nguồn năng l ng mặt tr i là: 14 - Nguồn năng l Luận Văn... i mặt kính có nhi t đ Tg . thit bị năng lng mặt tri còn quá cao, năng lng nguyên tử phát triển tơng đi mnh dẫn đn sự hn ch này. Tuy nhiên, vic nghiên cu ng dng mặt tri trong giai đon này có phn bị hn. bc x mặt tri. Nu xem mặt tri là mt vật đen tuyt đi có đng kính là D=1,395 x 10 6 km thì din tích bề mặt mặt tri là 6,131 x 1018 m 2 , do đó năng lng bc x từ bề mặt mặt tri. tiêu th năng lng ngày càng gia tăng, nguồn năng lng hóa thch ngày càng cn kit ngi ta buc phi tìm nguồn năng lng bổ sung nh năng lng ht nhân, năng lng mặt tri, năng lng