Tính Toán Thiết Kế Thiết Bị Cung Cấp Hơi Nước Sử Dụng Năng Lượng Mặt Trời (Kèm Bản Vẽ )

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa i Nhiệm vụ đố án Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách hình vẽ vi Danh sách bảng biểu .vii CHƯƠNG 1:MỞ ĐẦU CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.1.Vị trí,kích thước cấu trúc mặt trời 2.2.Nguồn xạ mặt trời 2.3.Cường độ xạ mặt trời 2.3.1.Cường độ xạ mặt trời chiếu tới điểm 2.3.2.Cường độ xạ mặt trời lúc vào khí 2.4.Cân nhiệt cho vật thu xạ mặt trời 2.4.1.Cân nhiệt cho vật thu xạ khí quyển: .8 2.4.2.Cân nhiệt cho vật thu xạ khí 2.5.Lập công thức tính nhiệt độ cân cho vật thu 2.6.Ưu, nhược điểm lượng mặt trời 10 2.6.1.Ưu điểm 10 2.6.2.Nhược điểm 10 2.6.3.Một vài biện pháp khắc phục nhược điểm .10 2.7.Nguồn lượng mặt trời Việt Nam .11 Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời iv Đồ án tốt nghiệp Bùi Hữu Đăng-03N1 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN THIẾT BỊ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 12 3.1.Tổng quan thiết bị sử dụng lượng mặt trời 12 3.2.Thiết bị cung cấp nước sử dụng lượng mặt trời dùng thu tập trung 19 3.2.1.Tổng quan tập trung lượng mặt trời dùng Gương Scheffler ứng dụng 19 3.2.2.Mô tả hệ thống Sơ đồ nguyên lí 28 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT HƠI NƯỚC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DÙNG BỘ THU TẬP TRUNG 29 4.1.Tính toán thiết kế thu tập trung .29 4.2.Tính toán thiết kế sinh .32 4.2.1 Lượng nhiệt nhận từ mặt trời .34 4.2.2 Lượng nhiệt để tăng nội kim loại chế tạo sinh 34 4.2.3.Lượng nhiệt để tăng nội nước 35 4.2.4.Nhiệt để hóa 35 4.2.5.Nhiệt để tăng nội lượng nước bổ sung 36 4.2.6.Tổn thất nhiệt môi trường dẫn nhiệt qua vách trụ 36 4.2.7.Tổn thất nhiệt môi trường xạ nhiệt 36 4.2.8.Phương trình cân nhiệt 37 4.3.Tính toán thiết kế lắp đặt toàn hệ thống 43 4.4.Phương án chế tạo hệ thống thiết bị 47 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 48 5.1.Kết thực nghiệm 48 5.2.Kết luận 51 Tài liệu tham khảo 51 Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời v Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2-1.Phân bố lượng xạ mặt theo λ Hình 2-2.Sự truyền xạ Et khí Hình 3-1.Hệ thống Pin mặt trời 12 Hình 3-2 Hệ thống gương Parabol trụ 13 Hình 3-3 Hệ thống trung tâm 13 Hình 3-4.Hệ thống gương Parabol tròn xoay 14 Hình 3-5.Tháp lượng mặt trời 14 Hình 3-6.Thiết bị sấy dùng lượng mặt trời .15 Hình 3-7.Bếp nấu dùng lượng mặt trời 15 Hình 3-8.Thiết bị chưng cất dùng lượng mặt trời 16 Hình 3-9.Bơm Stirling dùng lượng mặt trời .17 Hình 3-10.Thiết bị sản xuất nước nóng lượng mặt trời 17 Hình 3-11.Thiết bị sản xuất nước đá dùng lượng mặt trời .18 Hình 3-12.Vị trí gương Parabol tròn xoay 19 Hình 3-13.Thay đổi góc nghiêng theo mùa .20 Hình 3-14.Sự khác tiêu điểm parabol thay đổi tia nắng theo mùa 21 Hình 3-15.Cơ cấu điều chỉnh .23 Hình 3-16 Mô hình thực tế .25 Hình 3-17.Phụ nữ Tilonia tham gia chế tạo gương 25 Hình 3-18.Tác giả Wolgang Scheffler nghiên cứu 26 Hình 3-19.Sơ đồ nguyên lí hệ thống 28 Hình 4-1.Hình dạng cách chế tạo khung gương Scheffler 30 Hình 4-2.Một số hình ảnh thực tế sau chế tạo hoàn chỉnh gương 31 Hình 4-3.Cấu tạo sinh .32 Hình 4-4.Kích thước sinh 33 Hình 4-5.Đồ thị biểu diễn lưu lượng G theo thời gian τ .42 Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời Mở đầu Hình 4-6.Đồ thị thời gian theo nhiệt độ t 43 Hình 4-7.Đồ thị nhiệt độ nước theo thời gian τ 44 Hình 4-8.Quỹ đạo mặt trời đo vài ngày cụ thể .45 Hình 4-9.Sơ đồ bố trí Gương Scheffler Bộ sinh 47 Hình 5-1.Bố sinh chế tạo thử 49 Hình 5-2.Bố trí lắp đặt .50 Hình 5-3.Độ tăng áp suất theo thời gian .51 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 4-1.Các đại lượng cho .38 Bảng 4-2.Các đại lượng tính toán 39 Bảng 4-3.Xác định góc nghiêng hướng Gương theo mùa .46 Bảng 5-1.Áp suất theo thời gian 51 Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời Mở đầu TÓM TẮT Việt Nam nước có nguồn lượng mặt trời lớn thiết bị dùng lượng mặt trời ngày quan tâm nghiên cứu sử dụng Tuy nhiên, việc nghiên cứu thiết bị sản xuất nước dùng nguồn lượng chưa quan tâm Trong nhu cầu sử dụng nước đời sống công nghiệp lớn Đề tài trình bày kết nghiên cứu, chế tạo thiết bị sản xuất nước dùng lượng mặt trời, kết hợp tính toán lý thuyết đo đạc thực nghiệm -Tính toán thiết kế thu tập trung (Gương Scheffler) phải đảm bảo: Tiêu điểm hội tụ phải định hình tương đối rõ, bị phân tán Khoảng cách yêu cầu sinh gương ; Diện tích hứng nắng -Tính toán thiết kế thiết bị sinh hơi: Lập hệ cân bằng, từ rút phương trình cân nhiệt cho hệ Lập quan hệ lưu lượng G thời gian τ, tính toán khoảng thời gian cần thiết để đảm bảo lưu lượng G khoảng thời gian khởi động sinh -Thiết kế lắp đặt hệ thống: cho mặt phản xạ gương hướng phía mặt trời, hứng hầu hết ánh nắng trực tiếp .Xác định hướng đặt góc nghiêng gương phù hợp với di chuyển mặt trời theo mùa .Cơ cấu giúp gương xoay theo mặt trời (hoạt động đồng hồ khí) 10h nắng ngày -Chế tạo thử sinh mẫu dùng lượng mặt trời, Tiến hành thí nghiệm, đo đạt So sánh đối chiếu với kết tính toán lý thuyết; rút nhận xét, tiến hành kiểm tra điều chỉnh lại tính toán lý thuyết cho hợp lí Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời Mở đầu CHƯƠNG MỞ ĐẦU Hiện nhân loại đứng trước nguy cạn kiệt nguồn nhiên liệu dự trữ như: than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên Do đó, có nhiều hướng nghiên cứu, tìm kiếm, khai thác phát triển nguồn lượng thay cho nguồn lượng truyền thống lượng hạt nhân, lượng gió, lượng địa nhiệt, lượng mặt trời Mặt khác, năm gần giới phải đối mặt với suy thoái môi trường nghiêm trọng, phát triển công nghiệp đời sống người phát thải chất độc hại gây ô nhiễm bầu khí quyển, nguồn nước, giới tự nhiên Những biến động bất thường thời tiết, thiên tai, lũ lụt… hậu mà người phải gánh chịu Vì vậy, thiết yếu cần nguồn lượng thay nguồn cũ phải đảm bảo đủ đáp ứng nhu cầu lượng tương lai Thế giới quan tâm đến hai nguồn lượng triển vọng lượng hạt nhân lượng mặt trời (NLMT) Tuy nhiên, để sử dụng lượng hạt nhân tốn nhiều chi phí, nguy hiểm xảy cố, ảnh hưởng to lớn đến môi trường Như vậy, NLMT nguồn lượng siêu mà giới trông đợi NLMT thực chất nguồn nhiệt hạch vô tận mà tự nhiên ban phát, hàng năm trái đất nhận từ mặt trời lượng khổng lồ, gấp nhiều lần nguồn nhiên liệu có trái đất Con người từ lâu biết sử dụng NLMT vào đời sống thực ứng dụng vào công nghệ sản xuất quy mô rộng vào cuối kỉ 18 đa số nước có nhiều NLMT, vùng sa mạc Từ sau khủng hoảng lượng giới năm 1968 1973, NLMT quan tâm nhiều hơn, nước công nghiệp phát triển Cùng với phát triển vượt bậc khoa học kĩ thuật nhân loại người ứng dụng rộng rãi NLMT, ứng dụng phổ biến là: Nhà máy nhiệt điện sử dụng NLMT, pin mặt trời, thiết bị đun nóng NLMT, động Stirling NLMT, bếp nấu dùng NLMT, thiết bị làm lạnh điều hòa Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời Mở đầu không khí dùng NLMT, thiết bị sấy khô dùng NLMT, thiết bị chưng cất nước dùng NLMT… Ở Việt Nam, nghiên cứu đưa vào sử dụng thiết bị dùng NLMT: Bếp NLMT-bếp tiện lợi đưa vào sử dụng rấtt hiệu vùng nông thôn tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi triển khai cho ngư dân ven biển để họ dùng khơi Xây dựng trạm pin mặt trời có công suất khác phục vụ nhu cầu sinh hoạt văn hóa cho đồng bào vùng sâu vùng xa hỗ trợ số tổ chức quốc tế, thực thành công Động Stirling chạy NLMT, hệ thống máy lạnh hấp thụ nghiên cứu chế tạo triển khai ứng dụng Ở thành phố lớn Hà Nội, Đà Nẵng,Thành phố Hồ Chí Minh, hệ thống cung cấp nước nóng NLMT ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên, vấn đề ứng dụng NLMT để sản xuất nước chưa quan tâm nhiều Trong nhu cầu nước cho công nghiệp đời sống ngày cấp thiết Vì vậy, mục đích đề tài là: tính toán thiết kế thiết bị cung cấp nước sử dụng NLMT Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời Lý thuyết chung lượng mặt trời CHƯƠNG LÝ THUYẾT CHUNG VỀ NĂNG LƯỢNG TRỜI 2.1.Vị trí,kích thước cấu trúc mặt trời: Mặt trời khối khí hình cầu có đường kính 1,390.10 6km (lớn 110 lần đường kính trái đất), cách xa trái đất 150.106km (bằng đơn vị thiên văn AU ánh sáng mặt trời cần khoảng phút để vượt qua khoảng đến trái đất) Khối lượng mặt trời khoảng M o = 2.1030kg Nhiệt độ To trung tâm mặt trời thay đổi khoảng từ 10.106K đến 20.106K, trung bình khoảng 15.600.000 K Vật chất mặt trời bao gồm chừng 92,1% Hydro gần 7,8% Hêli, 0,1% nguyên tố khác Mặt trời chia làm lớp chính: Trong nhân mặt trời: bán kính 150.10 km, nhiệt độ trung tâm khoảng (8÷40).106 K Ở nhiệt độ vật chất không giữ cấu trúc thông thường, trở thành plasma hạt nhân nguyên tử chuyển động tách biệt với electron Khi hạt nhân tự có va chạm với xuất vụ nổ nhiệt hạch- nguồn lượng mặt trời Đây lò phản ứng hạt nhân: hạt nhân Hydro tạo hạt nhân Heli, nơtron lượng xạ γ 4H11 → He24 + Neutrino + γ Vùng xạ: bán kính (150÷450).10 km, nhiệt độ (4,5÷10).106 K, nơi nguyên tử Hydro hấp thụ tia γ phát xạ sóng dài Vùng đối lưu: bán kính (450÷700).10 km, nhiệt độ 5800÷4,5.106 K, gồm dòng đối lưu lên xuống, chuyển nhiệt xạ bề mặt quan cầu Quang cầu: bán kính (700÷703).10 km, nhiệt độ 5700÷5800 K, gồm bọt khí sôi sục, có chổ tạo vết đen hố xoáy có nhiệt độ thấp, cỡ 4500 K, tai lửa nhiệt độ (7÷10).103 K Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời Lý thuyết chung lượng mặt trời Ngoài mặt trời có lớp sắc cầu dày khoảng 3000 km, tựa đám cháy lớn Ngoài vùng nhật hoa, tầng mây bụi khí có biên giới không ổn định 2.2.Nguồn xạ mặt trời: Về mặt xạ nhiệt, mặt trời coi nguồn phát xạ hình cầu chứa nguyên tử Hydro, có đường kính D=1,391.10 m, độ đen εo=1 nhiệt độ bề mặt To=5762 K Năng lượng sinh phản ứng tổng hợp hạt nhân lòng mặt trời chuyển bề mặt xạ vào không gian dạng sóng điện từ với λ=(0÷ ∞ )m Đặc trưng xạ mặt trời truyền không gian bên mặt trời phổ rộng cực đại cường độ xạ nằm dải 10 -1 ÷ 10 μm nửa tổng lượng mặt trời tập trung khoảng bước sóng 0,38÷0,78μm, vùng nhìn thấy phổ Tia Gamma : λ=5.10-7÷ 10-4 μm Tia X : λ=10-5÷ 10-1 μm Tia tử ngoại : λ=10-2 ÷ 0,8 μm Tia hồng ngoại: λ=0,8÷103 μm Tia sóng radar, TV, radio : λ>103μm Bức xạ nhiệt : λ=0,4÷400 μm Năng lượng xạ mặt trời truyền coi xạ vật đen tuyệt đối có nhiệt độ Theo định luật Planck, phân bố cường độ xạ đơn sắc mặt trời theo λ có dạng: E λ= C1 C2  , [W/m ] eλT −1  (2.1)  λ5    Trong đó: C1 ,C2: số phụ thuộc đơn vị đo C1=0,374.10-15 , [W.m2] Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời Lý thuyết chung lượng mặt trời C2=1,439.10-2 , [m.K] λ: bước sóng xạ mặt trời, m To: nhiệt độ tuyệt đối bề mặt mặt trời, To=5762 [K] Phân bố cường độ xạ đơn sắc mặt trời theo λ có dạng: Eoλ=C1λ-5/(exp C2 -1) To λ (2.2) Cực đại bước sóng λm=2,898.103/To=0,5.10-6 [m] Hình 2-1.Phân bố lượng xạ mặt theo λ Cường độ xạ toàn phần E o mô tả diện tích đường cong Eoλ trục λ đồ thị (λ-Eoλ).Dựa đồ thị ta thấy xạ mặt trời phát Nghiên cứu thiết bị sản xuất nước sử dụng lượng mặt trời 10 Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước mn=∆V ρ n π D1 π D1 L1 + 20 0,1668 m2 ∆F=F- Sxq 0,4998 đổi nhiệt Đường kính cánh d1 Đường kính d2 Diện tích bề mặt trao đổi ∆s m m m2 d1=D1+2 δ inox d1=D2+2.0,05 0,184 0,244 0,0202 nhiệt cánh Số cánh n cánh Khối lượng cánh mc1 Tăng cường thêm cánh mc2 Khối lượng nước mn Diện tích xung quanh Sxq ống trụ Diện tích bề mặt sinh ∆F lại Tăng cường thêm cánh trao kg m2 10 15 kg kg n.0,21.0,05 6,6921 n= 1,2798 Khối lượng phần kim loại tạo nên khoang sinh Khối lượng ống trụ mtt kg Khối lượng ống trụ mtn kg Khối lượng tổng Hệ số tỏa nhiệt môi trường mvl α2 kg sinh lớp cách nhiệt 13 δ inox ρ inox Hệ số tỏa nhiệt từ khoang α 11 12 d2 d -π 4 ∆F ∆s n.∆s δ inox ρ inox đáy buồng lửa ∆s = π W m đô W m đô Nhiệt trở Rk Hệ số trao đổi nhiệt k Chiều dài ống trụ Nhiệt độ tuyệt đối Nhiệt độ tuyệt đối Nhiệt độ nước tuyệt đối Diện tích xạ nhiệt L m Th Tn Fbx o môi trường m.đô W W m.đô C C m2 o mtt=v1* ρ inox mtn=v2* ρ inox mtt+mtn+mc1+mc2 Lấy theo kinh 2,6786 6,7786 17,4291 10 nghiệm Tính theo phương 51,1417 pháp lặp phần 2.2.6 k= 1,323 0,7559 Rk 0,375 Th=th+273 Tn=tn+273 π D1 Sxqnc+ 392,61 298 0,1739 Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước Diện tích xung quanh hình Sxqnc m2 nóncụt(“Miệng buồng lửa”) Đường sinh m ls 0,1485 D D  π l s  l +   2 0,163 (*) v1 ,v2 thể tích phần kim loại ống trụ ngoài: ( D1 + 2.δ inox ) D ( L1 + δ inox ) − π L1 4 v1= π  Dl D D D  ( D2 + 2.δ inox ) ( Dl + 2.δ inox ) ( Db + 2.δ inox ) ( Db + 2.δ inox )     + l b + b + +  2 v2=  2  ( H + δ ) − π  π inox 3 2     H Thay số liệu vào Gh(τ) ta được: Thay giá trị: Fhn=5 m2; Etb= 650 W/m2 ; R=0,9 ; A=0,9 ; mvl = 17,43 kg ; Cinox=477 J/kgđộ; th=119,61 oC; to=25oC; Vn=0,020 m3; ρ n =1000 kg/m3; Cn=4250 J/kgđộ; k=0,7559 W/mđộ ; L=0,375m; ε =0,9 ; σ =5,67.10-8 W/m2K4; Fbx=0,1739 m2; rh=2204 J/kg; vào Gh(τ) ta được: Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước Hình 4-5.Đồ thị biểu diễn lưu lượng G theo thời gian τ Từ đồ thị ta thấy rằng: Thiết bị bắt đầu sinh sau 3650 giây tức khoảng sau -Để đạt lưu lượng 20 kg phải sau 6900 giây tức sau (60 phút sau có hơi) 2.Phương trình cân nhiệt ban đầu chưa cấp nước bổ sung: F hn E tb A τ R f t h t o m vl C inox V n ρ n C n k L τ V n ρ n r h τ ε σF hn T h τ (4.14) Suy ra: τ th Thay giá trị vào m vl C inox V n ρ n C n t h t o F hn E tb A R f k L t h to G h r h ε F bx σ t h 273 To (4.15) To Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước Fhn=5 m2;Etb= 650 W/m2 ;R=0,9;A=0,9; mvl = 17,43 kg; Cinox=477 J/kg độ; ; to=25oC; Vn=0,020 m3; ρ n =1000 kg/m3; Cn=4250 J/kgđộ; k=0,7559 W/mđộ ;L=0,375m; ε =0,9; σ =5,67.10-8 W/m2K4; Fbx=0,1739 m2; rh=2204 J/kg;Gh=20 kg Từ ta có: Hình 4-6.Đồ thị thời gian theo nhiệt độ t Quay đồ thị góc 90o theo chiều kim đồng hồ, sau lấy đối xứng qua trục x, ta được: Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước Hình 4-7.Đồ thị nhiệt độ nước theo thời gian τ Nhận xét: -Ban đầu nhiệt độ nước khoang sinh 25oC -Sau nhiệt độ nước tăng đều, Nước đạt đến nhiệt độ sôi (t=100oC,với áp suất p=1at) lúc 2800 giây (tức 47 phút sau).Vậy thời gian khởi động thiết bị 47 phút -Đạt đến nhiệt độ yêu cầu t=120oC (áp suất p=2 at) lúc 3600 giây (tức khoảng sau).So sánh với đồ thị Gh(τ), ta nhận thấy đồ thị nhiệt độ theo thời gian t(τ) gần nối tiếp đồ thị Gh(τ) 4.3.Tính toán thiết kế lắp đặt toàn hệ thống Khi lắp đặt hệ thống, phải cho bề mặt gương hường mặt trời, hứng hầu hết ánh nắng trực tiếp Do mặt trời di chuyển theo ngày (từ Đông sang Tây) theo mùa (từ Bắc đến Nam), ta cần có hướng đặt hợp lí cấu điều chỉnh -Để đảm bảo được: ta thiết kế thêm cho gương cấu, hoạt động đồng hồ (clockwork), giúp gương quay theo mặt trời 10 có ánh nắng ngày Cơ cấu giúp Gương nâng lên, hạ xuống theo góc nghiêng Mặt trời Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước (Do di chuyển theo mùa) -Hướng đặt: để xác định hướng đặt hợp lí cho Gương,ta tiến hành xác định quỹ đạo di chuyển mặt trời theo ngày cách đo bóng nắng lên 1m đặt đứng, từ xác định quỹ đạo Mặt trời, hướng đặt hợp lí trục đối xứng quỹ đạo Và tùy theo vĩ độ nơi đặt đối chiếu với di chuyển theo mùa mặt trời, ta có hướng đặt hợp lý Hình 4-8.Quỹ đạo mặt trời đo vài ngày cụ thể Để xác định hướng đặt dùng bảng sau: Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước Bảng 4-3.Xác định góc nghiêng hướng Gương theo mùa Vĩ độ Độ nghiêng tốt Tháng Hướng Tháng Hướng Tháng 12 Vĩ độ Bắc Mùa hè Vĩ độ Nam 50 45 40 35 30 25 Chí tuyến 23.5 20 15 10 Xích đạo 10 15 20 Chí tuyến 23.5 25 30 35 40 45 50 Cách sử dụng bảng: 26.5 21.5 16.5 11.5 6.5 1.5 3.5 8.5 13.5 18.5 23.5 28.5 33.5 38.5 43.5 47 48.5 53.5 58.5 63.5 68.5 73.5 Tháng Mùa 50 45 40 35 30 25 23.5 20 15 10 5 10 15 20 23.5 25 30 35 40 45 50 đông 73.5 68.5 63.5 58.5 53.5 48.5 47 43.5 38.5 33.5 28.5 23.5 18.5 13.5 8.5 3.5 1.5 6.5 11.5 16.5 21.5 26.5 N N N N N N B B B B B B B B B B B B B B B B N N N N N N N N N N N B B B B B B B B B B B -Tìm vĩ độ khu vực lắp đặt đồ -Nhìn vào cột vĩ độ để xác định vĩ tuyến cần tìm -Xác định mùa thời điểm thiết đặt (Căn vào tháng) -Tìm theo dòng vĩ độ tra góc hướng lắp đặt Đà Nẵng nằm vĩ độ khoảng 16,18 oBắc từ ta có bảng sau: Vĩ độ Độ nghiêng hướng Gương Scheffler Tháng Hướng Tháng Hướng Tháng 12 Hướng Mùa hè Tháng Mùa đông Hường N N N N N N N N N N N N N N N N B B B B B B Vĩ độ Bắc Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước 16,18 7.32 B 16.18 N 39.68 B S N Hình 4-9.Sơ đồ bố trí Gương Scheffler Bộ sinh 4.4.Phương án chế tạo hệ thống thiết bị: -Gương Scheffler thiết kế để chế tạo thuận tiện xưởng vùng nông thôn, tận dụng vật liệu sẵn có địa phương + Khung dùng vật liệu thép thông thường ( dạng thanh, phẳng, thép góc, ống dẫn, thép ống hình vuông) + Mặt phản xạ làm mặt nhôm, gương thủy tinh, nhôm, nhôm -Bộ sinh chế tạo nhôm thường, “buồng lửa” cánh trao đổi nhiệt nên dùng vật liệu tốt, có hệ số dẫn nhiệt cao (nên dùng Inox304) Các Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất nước phận khác : bình giữ mức, van, áp kế, đoạn ống, tận dụng từ thiết bị khác phải đảm bảo an toàn Lưu ý cần hàn kín, tránh rò rỉ tránh gây nguy hiểm (vì thiết bị có áp lực) Theo kinh nghiệm, đội người lành nghề dùng dụng cụ cần thiết chế tạo 10 m2 gương Scheffler ngày, ngày để chế tạo sinh lắp đặt hệ thống Nhưng phải cần hiểu biết rõ gương Scheffler cách làm việc nó, phải có kĩ khí chế tạo (nhất thiết phải biết hàn) Kết thực nghiệm CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 5.1.Kết thực nghiệm: Dựa tính toán trên, chế tạo thử sinh dùng lượng mặt trời gồm: -Thể tích khoang chứa nước 4,25 lít , Bình giữ mức chứa 4,25 lít -Khối lượng kim loại cấu tạo mvl ≈ 10 kg -Diện tích gương Scheffler 5m2 Hình 5-1.Bố sinh chế tạo thử Kết thực nghiệm Kết thực nghiệm Hình 5-2.Bố trí lắp đặt Sau chế tạo thiết bị mẫu, tiến hành thí nghiệm đo đạt ta số liệu sau: Hình 5-3.Độ tăng áp suất theo thời gian Kết thực nghiệm Bảng 5.1: Áp suất theo thời gian Qua bảng số liệu ta có nhận xét: -Thời gian khởi động thiết bị 30 phút, sau thời gian khởi động xuất -Hơi sinh chậm,(theo bảng số liệu để đạt kg/cm2 cần khoảng 25 phút) -Sau sinh đều, trung bình phút 0,8 kg/cm2 -Sản lượng thu áp suất at G =4 kg Thời gian 7h30’ 8h 8h20’ 8h25’ 8h36’ 8h42’ 8h45’ 8h51’ 8h53’ Áp suất(kg/cm2) 0,2 0,8 1,2 2,8 3,7 hơi/giờ *Từ kết thực nghiệm ta đối chiếu so sánh với kết tính toán lý thuyết: +Điều chình lại thông số, kích thước sinh tính toán +Nhận thấy kích thước sinh lớn thời gian khởi động lâu Do để tận dụng hết thời gian có nắng, giảm thời gian khởi động ta chế tạo sinh có kích thước vừa phải, chia nhỏ thành nhiều đảm bảo sản lượng theo yêu cầu +Áp suất tăng nhanh liên tục, sản xuất có thông số cao đáp ứng nhu cầu trình công nghiệp 5.2.Kết luận: Từ kết nghiên cứu trên, hoàn toàn ứng dụng lượng mặt trời để sản xuất nước phục vụ cho nhiều mục đích khác Thiết bị chế tạo sử dụng rộng rãi điều kiện Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS.Hoàng Dương Hùng (2007), Năng lượng Mặt trời lí thuyết ứng dụng, Nhà xuất Khoa Học Kĩ thuật Kết thực nghiệm [2] PGS.TS.Nguyễn Bốn-TS.Hoàng Dương Hùng, Năng lượng Mặt trời lí thuyết ứng dụng,Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng [3] PTS.Nguyễn Bốn-PTS Hoàng Ngọc Đồng (1999), Kĩ thuật nhiệt, Nhà xuất giáo dục [4] Bùi Hải-Trần Thế Sơn (2001), Bài tập nhiệt động ,truyền nhiệt kĩ thuật lạnh, Nhà xuất Khoa Học Kĩ Thuật [5]Phạm Lê Dần-Đặng Quốc Phú (1998), Bài tập sở Kĩ Thuật Nhiệt, Nhà xuất Giáo Dục Trang web: www.Solare-Bruecke.org Và tài liệu khác Tài liệu tham khảo [...]... bc x ngoi khớ quyn: Ev=U+Efx , (2. 9) Hay A.Et.Ft=MC(T-Td) + .o.(T4-Tf 4). F (2.1 0) 2.4.2.Cõn bng nhit cho vt thu bc x trong khớ quyn -Nng lng vt nhn c: Ev= A.Ed.Ft (2.1 1) Vi Ed: nng lng mt tri truyn n 1m2 vt thu trong khớ quyn Ed= Et(1-A)cos + ET , W/m2 (2.1 2) -Lỳc ny, ngoi s bin i ni nng, s t phỏt x, vt cũn trao i nhit vi mụi trng xung quanh Nng lng trao i l: F(T-Tf) Vy phng trỡnh cõn bng nhit cho vt... tri Nc nhn nhit s sụi, nhit nhn c ngy cng nhiu n mt lỳc no ú nc s húa hi, khi hi t n thụng s yờu cu (p,t); ta m van, hi s theo ng ng dn n ni tiờu th Nc c cung cp liờn tc cho quỏ trỡnh sinh hi qua mt bỡnh gi mc, v cp nc bng van phao chú thích ệ thống tập trung bức xạ mặt trời 2- Thiết bị sinh hơi 3- Bình cân bằng Hỡnh 3-19.S nguyờn lớ h thng Nghiờn cu thit b sn xut hi nc s dng nng lng mt tri 35 Tớnh... -S bin i ni nng ca vt : U=M.C.(T-Td), (2. 7) trong ú: M: khi lng vt C: nhit dung riờng ca vt T: nhit ca vt lỳc ang xột Td: nhit ban u ca vt -S trao i nng lng vi mụi trng: +To nhit ra mụi trng bờn ngoi (trong chõn khụng bng 0) +S t phỏt x ca vt: Efx= .o.(T4-Tf 4). F , trong ú : : en ca vt Tf: nhit mụi trng Nghiờn cu thit b sn xut hi nc s dng nng lng mt tri 13 (2. 8) Lý thuyt chung v nng lng mt tri F:... lng mt tri lỳc n nh (U= 0). Phng trỡnh cõn bng nhit cú dng: A.Et.Ft=E.F (2.1 4) Gi ,T l en v nhit cõn bng trờn F thỡ phng trỡnh trờn cú dng: 2 D A.T Ft =.T4.F 2l 4 o (2.1 5) Nờn nhit cõn bng ca vt hp th bc x mt tri l: Nghiờn cu thit b sn xut hi nc s dng nng lng mt tri 14 Lý thuyt chung v nng lng mt tri 1 1 4 2 T=To D A.Ft , [K] 2l F Nu V l vt xỏm hỡnh cu thỡ: (2.1 6) Ft d 2 1 = = F 4d 2... cn cong nhiu (ch gn tõm), cn cng nhng ch cong ớt (vựng xa tõm) c.Mụ hỡnh thit k: Thay i nghiờng v gúc xoay ca gng nh s kt hp c khớ nh cỏc im: 2 im then cht A- nm mi bờn ca khung gng, v im B nm tõm gng; cỏc im A,B khụng thng hng(im B nm phớa di) Khi nghiờng s lm thay i b sõu ca gng, khi ú tõm gng nõng lờn hay h xung u do khung gng iu chnh cỏc im cao nht v thp nht (C v D) ca gng n v trớ phự hp... ny, ngoi s bin i ni nng, s t phỏt x, vt cũn trao i nhit vi mụi trng xung quanh Nng lng trao i l: F(T-Tf) Vy phng trỡnh cõn bng nhit cho vt thu bc x trong khớ quyn l: A.Ed Ft=M.C.(T-Td) + .o.(T4-Tf 4). F + .F.(T-Tf) (2.1 3) õy ta ch xột mt thi im xỏc nh no ú, nu vit phng trỡnh cõn bng nhit cho vt thu bc x nm trờn mt t thỡ ta phi xột n s thay i tun hon theo thi gian ca trỏi t Trỏi t l hnh tinh hỡnh cu,... 2 2.10 27 3.108 Suy ra T= = Qo 3,8.10 26 ) 2 = 4,7.1018 [s] = 15.109 [nm] 2.3.Cng bc x mt tri 2.3.1.Cng bc x mt tri chiu ti mt im: Cng bc x mt tri chiu n im M cỏch mt tri mt khong l: Et= Eo , [W/m2] (2. 3) Trong ú: 4 Eo= oTo =6,25.107 [W/m2]: Cng bc x ton phn ca mt tri = D 2 l s o gúc khi t M nhỡn t mt tri 4l 2 2 D , [W/m2] 2l Suy ra Eo = oTo 4 (2. 4) Nu M l mt im nm mt ngoi ca trỏi t thỡ... tri cung cp cho trỏi t mt lng nhit khng l Ngoi ra nú l mt dng nng lng siờu sch, vic s dng nú khụng dn n ụ nhim mụi trng xung quanh 2.6.2.Nhc im: Nng lng mt tri l dng nng lng cú nhiu u im nhng vic s dng nú vn cha c ph bin rng rói ú l do bc x mt tri cú cỏc c im riờng gõy khú khn cho vic tip nhn v chuyn i nú nh: - Bc x mt tri khỏ tn mn, cú mt (cụng sut riờng) nh, thay i theo thi gian (ngy, ờm, cỏc mựa)... tri Hỡnh 3-10.Thit b sn xut nc núng bng nng lng mt tri Vit Nam h thng cung cp nc núng bng NLMT ó v ang c ng dng rng rói H Ni, Thnh ph HCM v Nng (hỡnh 1. 2) Cỏc h thng ny ó tit kim cho ngi s dng mt lng ỏng k v nng lng, gúp phn rt ln trong vic thc hin chng trỡnh tit kim nng lng ca nc ta v bo v mụi trng chung ca nhõn loi H thng cung cp nc núng dựng NLMT hin nay Vit nam cng nh trờn th gii ch yu dựng... phn x, phn cũn li vo khớ quyn b hp th v tỏn x bi ozon, hi nc (mõy), bi, trong khớ quyn trong sut quóng ng l, phn cũn li sau cựng c truyn ti mt t gi l tia trc x Etd Nu coi h s phn x R=0 thỡ E td=(1-A)Et Vi A l h s hp th ph thuc vo l=H/sin, p, T ca khớ quyn v vo cỏc yu t khỏc ca khớ quyn nh mõy, bi A=f(, l, p, T, thnh phn tớnh cht khớ quyn) Hỡnh 2-2.S truyn bc x Et trong khớ quyn Nghiờn cu thit b sn xut ... mvl.Cinox.(th-to)+ Vn n C n (t h t o ) +Gh.rh+Gh.Cn.(th-to)+k.L.(th-to).+ Fbx (Th T0 ). (4.1 2) Suy ra: F E R A. mvl C inox (t h t ) Vn n C n (t h t ) k l.(t h t o ). Fbx (Th To ). Gh () =... yờu cu (p,t); ta m van, hi s theo ng ng dn n ni tiờu th Nc c cung cp liờn tc cho quỏ trỡnh sinh hi qua mt bỡnh gi mc, v cp nc bng van phao thích ệ thống tập trung xạ mặt trời 2- Thiết bị sinh 3-... (2. 9) Hay A.Et.Ft=MC(T-Td) + .o.(T4-Tf 4). F (2.1 0) 2.4.2.Cõn bng nhit cho vt thu bc x khớ quyn -Nng lng vt nhn c: Ev= A.Ed.Ft (2.1 1) Vi Ed: nng lng mt tri truyn n 1m2 vt thu khớ quyn Ed= Et(1-A)cos