THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD : ThS.. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀIThiết kế hệ thống cung cấp nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời NLMT cho gia

Trang 1

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG

LƯỢNG MẶT TRỜI

GVHD : ThS LÊ LĂNG VÂN.

SINH VIÊN THỰC HIỆN : PHẠM THANH Ý LỚP : CƠ - ĐIỆN TỬ

Trang 2

MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Thiết kế hệ thống cung cấp nước

nóng sử dụng năng lượng mặt trời

(NLMT) cho gia đình (3-4 người) đơn giản, rẻ tiền, dễ chế tạo mà một người bình thường cũng có thể tự làm được.

Trang 3

NỘI DUNG BÁO CÁO NỘI DUNG BÁO CÁO

1 Giới thiệu sơ lược về NLMT

2 Ứng dụng của NLMT

3 Tính toán thiết kế hệ thống nước nóng sử

dụng NLMT cho gia đình 3-4 người

4 Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm

SOLIDWORD

5 đánh giá hệ thống

Trang 4

1 GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NLMT

1.1 MẶT TRỜI:

 Mặt trời là ngôi sao ở trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng 99,86% khối lượng của Hệ Mặt Trời

 Trái Đất và các thiên thể khác như các hành

tinh, tiểu hành tinh, thiên thạch, sao chổi, và bụi quay quanh Mặt Trời

 Ánh sáng Mặt Trời cần 8 phút 19 giây mới đến

Trang 5

 Nhiệt độ bề mặt của mặt trời khoảng 5762K

ứng nhiệt hạch tổng hợp hạt nhân Hydro, phản ứng này đưa đến sự tạo thành Hêli 4H => He + 2 Neutrino + γ

phản ứng nhiệt hạch lên đến 9.10 24 Kwh (tức là chưa đầy một phần triệu giây mặt trời đã giải phóng ra một lượng năng lượng tương đương với tổng số điện năng sản xuất trong một năm trên Trái Đất).

Trang 6

Trang 8

2 ỨNG DỤNG CỦA NLMT

2.2 Thiết bị sấy khô dùng

năng lượng mặt trời:

Hiện nay NLMT được

ứng dụng khá phổ biến

trong nông nghiệp để sấy

các sản phẩm như ngũ cốc,

thực phẩm

Trang 9

2.3 Pin Mặt Trời:

Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổi quang điện

Trang 11

được chế tạo từ các vật liệu rẻ

tiển như các tấm cactông cách

nhiệt bằng các loại giấy báo,

vài vụn, trấu

Trang 13

2.5.3 Bếp 2 lớp nồi

Bếp gồm hai lớp nồi, nồi

phía trong màu đậm để hút sức

nóng mặt trời, lớp vỏ ngoài để

cho nắng rọi vào và giữ lại sức

nóng không cho thoát đi Đáy

nồi phía trong bầu, nên nắng

cũng soi vào được Nắp nồi

trong, người ta có thể quan sát

thức ăn trong khi nấu.

Trang 14

2.6 Động cơ Stirling chạy bằng

NLMT

Là thiết bị có cấu tạo đơn

giản Một đầu động cơ được

Trang 15

2.7 Tính cấp thiết của đề tài:

NLMT là nguồn năng lượng sạch và dồi dào, đang được loài người thực sự quan tâm Do đó việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả các thiết

bị sử dụng NLMT và triển khai ứng dụng chúng vào thực tế là vấn

đề có tính cấp thiết.

Trong các ứng dụng về NLMT thì đun nước nóng sử dụng NLMT là phổ biến nhất Thiết kế ra một thiết bị đơn giản với chi phí thấp sẽ giúp cho việc sử dụng NLMT ở nước ta trở lên rộng rãi hơn, giúp giảm phụ thuộc vào năng lượng điện Đồng thời, nó cũng giúp người dân tiết kiệm chi phí sinh hoạt trong khi giá cả đang leo thang như hiện nay.

Trang 18

3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

HỆ THỐNG DÙNG CHO GIA ĐÌNH TỪ 3-4 NGƯỜI

Công thức và thông số tính toán cho bộ thu

Ở đây ta thiết kế lượng nước nóng một ngày cần là G = 120Kg, ở nhiệt độ 50 0 C, Kích thước của Collector được xác định nhờ

công thức:

( Công thức 4.73, Năng lượng mặt trời-lý thuyết và ứng dụng, TS

Hoàng Dương Hùng)

• F : Diện tích bề mặt Collector cần thiết (m 2 )

•  : Hiệu suất của hệ thống (%)

• R : Cường độ bức xạ mặt trời nơi lắp đặt, lấy trung bình theo ngày từ thống kê của trung tâm khí tượng thủy văn (KWh/m 2 )

Trang 19

Q : Lượng nhiệt cần thiết (KWh), được tính theo công thức:

• G: là lượng nước nóng cần thiết, Kg.

• tnn: Nhiệt độ nước nóng yêu cầu, tnn = 50 o C.

• t nl: : Nhiệt độ nước lạnh cung cấp, t nl = 25 o C.

• C n : Nhiệt dung riêng trung bình của nước, C n =1,16Wh/Kg o C.

Với số liệu trên ta tính được nhiệt lượng cần thiết trong 1 ngày là:

Trang 20

Bình chứa được làm từ thùng nhựa 160lit và được bọc

bông thủy tinh dày 50mm Bên ngoài bọc tôn

Trang 21

k1: hệ số truyền nhiệt qua thùng nhựa, k = 0,16W/m2.K.

t1: độ chênh lệch nhiệt độ giữa 2 bề mặt, oC

Trang 22

Tổn thất nhiệt qua bình chứa khi đã bọc lớp cách nhiệt:

Q2 = k2.F.t2 (W) (3.5).

Với Q2 là lượng nhiệt tổn thất qua bông thủy tinh, W.

k2: hệ số truyền nhiệt qua bông thủy tinh, k =

0,033W/m2.K.

t2: độ chênh lệch nhiệt độ giữa 2 bề mặt, oC

t2 = (50-25) = 25oC = 298 K.

 Q2 = 0,033.2,4.289 = 23W.

Trang 23

Ống nước nóng và ống nước lạnh được sử dụng là

ống nhựa PPR 20mm Trên các ống nối của đường nước lên và xuống bình chứa đều có rắc-co để dễ dàng trong lắp đặt

Trang 24

đỡ song song với khung

gỗ collector và tạo với

mặt phẳng nằm ngang

một góc 30-45 độ

Trang 26

4 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM

SOLIDWORD

Trang 27

SOLIDWORD

Trang 28

SOLIDWORD

Trang 29

SOLIDWORD

Trang 30

4 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN

MỀM SOLIDWORD

Trang 31

MỀM SOLIDWORD

Trang 32

MỀM SOLIDWORD

Trang 33

MỀM SOLIDWORD

Trang 34

MỀM SOLIDWORD

Trang 35

MỀM SOLIDWORD

Trang 36

MỀM SOLIDWORD

Trang 37

MỀM SOLIDWORD

Trang 38

MỀM SOLIDWORD

Trang 39

Sơ đồ lắp ráp hệ thống trong gia đình

Trang 40

5 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG

Bảng báo giá

Số lượng

Đơn vị tính

Đơn giá (VND)

Thành tiền

3 Cut T PPR dài 35mm thanh giữa dài

4 ống kẽm có ren trong Ф15 dài 25mm 36 cái 5000 180000

Trang 41

Số lượng

Đơn vị tính

Đơn giá (VND) Thành tiền

10 Khung gỗ 1x1m cao 70mm dày

Trang 42

Bảng so sánh

Trang 43

Chi phí đầu tư ban đầu ~ 3.900.000/máy / 2 phòng 2.000.000/máy x 2 phòng=

4.000.000 đ Chi phí đầu tư 10 năm kế tiếp Không 2 lần thay x 2 máy x

2.000.000= 8.000.000 đ Tổng chi phí trong 15 năm ~ 3.900.000đồng 21,5 triệu đồng

Số tiền tiết kiệm trong 15

Trang 44

5.1 Thời gian thu hồi vốn:

Số tiền tiết kiệm được trong 1 ngày khi sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời là:

Vậy thời gian hoàn vốn là:

Trang 45

5.2 Ưu điểm của hệ thống:

Tiết kiệm điện năng, tiết kiệm chi phí sinh hoạt.

Giảm lượng khí thải quá trình đun nấu.

Cung cấp nguồn nước nóng dồi dào, an toàn, không

tiếng ồn, độ bền lâu dài, chi phí bảo trì hệ thống thấp

Các chi tiết được thiết kế riêng, vận chuyển và lắp ghép không cần phải trình độ cao.

Trang 46

5.3 Nhược điểm của hệ thống:

Chi phí lắp đặt ban đầu còn cao.

Hệ thống hoạt động phụ thuộc vào hoàn toàn vào thời tiết Khi trời nắng nóng, máy hoạt động hiệu quả thì nhu cầu

sử dụng nước nóng lại thấp Trong những ngày đông giá

lạnh, u ám, nhu cầu về nước nóng rất cao thì máy lại không thể đáp ứng nhu cầu sử dụng nước nóng.

Hiệu suất của hệ thống còn thấp

Trang 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Năng lượng mặt trời lý thuyết và ứng dụng, PGS.TS

Nguyễn Bồn & T.S Hoàng Dương Hùng (2000), Tập chí khoa học và công nghệ các trường Đại học kỹ thuật số

25+26.

2 Khoa học kỹ thuật phục phụ nông thôn- Năng lượng, Võ

Đình Diệp & Nguyễn Thiện Tống (1984), Nhà xuất bản Thành Phố Hồ Chí Minh.

3 Điện mặt trời, Trịnh Quang Dũng(1992), Nhà xuất bản

khoa học kỹ thuật.

4 Một số loại collector hấp thụ năng lượng mặt trời và tính

toán so sanh hiệu quả của chúng, T.S Hoàng Dương

Hùng & Phan Quang Xưng(1998), Tập chí khoa học công nghệ Nhiệt số 2.

Trang 48

Cảm ơn thầy cô và các bạn đã chú ý lắng nghe!

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	2,88 MB