Tận dụng nhiệt thừa khi đun bếp làm bình nóng lạnh theo nguyên tắc đối lưu

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG THPT SỐ VĂN BÀN TÊN ĐỀ TÀI “TẬN DỤNG NHIỆT THỪA KHI NẤU ĂN LÀM BÌNH NÓNG LẠNH THEO NGUYÊN TẮC ĐỐI LƯU” Lĩnh vực: Năng lượng Nhóm nghiên cứu: Trưởng nhóm: Đỗ Việt Đức - 10A1 Thành viên: Hoàng Thị Minh Nguyệt - 10A1 Phạm Nguyễn Lan Anh– 12A1 Đơn vị: Trường THPT số Văn Bàn Năm học: 2013 - 2014 Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Quế - GV Vật lí - TTCM Văn Bàn, tháng 12 năm 2013 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Ý nghĩa thực tiến đề tài III Mục tiêu nghiên cứu IV Đối tượng nghiên cứu V Phương pháp, nội dung, thời gian nghiên cứu VI Điểm đề tài PHẦN HAI NỘI DUNG A CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Lý thuyết nhiệt thừa II Nguyên tắc đối lưu, truyền nhiệt III Lý thuyết nhiệt học B KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC Ý TƯỞNG, BÀN LUẬN I Thí nghiệm Với bình nước bao quanh Mô tả Mục đích Một số hình ảnh thử nghiệm Kết Bàn luận II Thí nghiệm Làm bình nóng lạnh theo nguyên tắc đối lưu Mô tả Đo đạc, bàn luận PHẦN III KẾT LUẬN I Một số kết luận II Kiến nghị Tài liệu tham khảo 6 6 10 10 11 11 11 11 14 14 15 15 19 24 24 26 LỜI CẢM ƠN! Đầu tiên, nhóm tác giả dự án “TẬN DỤNG NHIỆT THỪA KHI NẤU ĂN LÀM BÌNH NÓNG LẠNH THEO NGUYÊN TẮC ĐỐI LƯU” chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban tổ chức thi “NCKH dành cho học sinh” SGD- ĐT tỉnh Lào Cai Nhờ có thi chúng em học hỏi thêm nhiều kiến thức môn mà có ý thức sống, xã hội Biết vấn đề cấp bách mà sống đặt ra, có ý thức cộng đồng người nghèo khó Nhóm nghiên cứu chúng em chân thành cảm ơn đến quý thầy cô Ban lãnh đạo trường THPT số Văn Bàn ủng hộ nhiệt tình tinh thần lẫn vật chất cho nghiên cứu dự án Để biến ý tưởng thành thực, chúng em giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình thầy cô hướng dẫn Chúng em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới thầy cô nhóm vật lí tận tình bảo cố vấn cho nhóm chúng em hoàn thành ý tưởng Cuối cùng, nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè lớp tin tưởng, tao điều kiện thời gian động viên khích lệ để nhóm hoàn thành đề tài Trân trọng cảm ơn! PHẦN MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài: Một vấn đề cấp bách đặt không với Việt Nam mà tất quốc gia giới vấn đề nhiên liệu hóa thạch ngày cạn, ô nhiễm môi trường biến đổi khí hậu toàn cầu ngày phức tạp Với thực trạng vậy, việc cần thiết đặt phát triển nguồn lượng mới, mặt khác với nguồn lượng nhiên liệu có sẵn, sử dụng cách tiết kiệm, hiệu Câu hỏi nhiều thầy cố chúng em nhắc nhở tiết dạy Hàng ngày thấy bố mẹ, người thân nấu ăn bếp củi, bếp nhễ nhại mồ hôi bụi em nảy ý tưởng phải thu lượng nhiệt dư thừa tỏa môi trường cách lãng phí thiết kế bếp để không bụi bụi Ý tưởng phát sinh mang bàn bạc bạn lớp, đồng thời qua gợi ý hướng dẫn thầy giáo, chúng em đưa số giải pháp: xây bếp đặt nhiều nồi xung quanh cho ống khói hướng bếp; hàn bình nước bao quanh bếp; làm chân kiềng ba bình nước nhỏ Cả ba phương án thầy hướng dẫn đánh giá cao mặt ý thức tận dụng Tuy nhiên thử nghiệm, bình nước xung quanh nóng lại phải dùng nhanh nguội Sau thời gian suy nghĩ, bàn bạc thầy hướng dẫn, chúng em nghĩ đến phương án làm bình cách nhiệt để dẫn nước vào theo nguyên tắc ủ nguyên tắc đối lưu Xây bếp cách nhiệt, kín Đặt nhiều nồi xung quanh Hàn bình nước bao quanh Thảo luận, đưa phương án Tận dụng nhiệt thừa nào? Thực nghiệm Nhận xét tính khả thi phương án Chon phương án tốt So sánh ưu, nhược điểm phương án Bàn luận, sửa đổi bổ sung thêm cho phương án chọn Kiểm tra lần cuối tính khoa học, tính phổ biến, tính công nghiệp hoàn thiện báo cáo ( Sơ đồ tư trình nghiên cứu) II Ý nghĩa thực tiễn đề tài - Sự thành công đề tài giúp giải phần đặt lý chọn đề tài: sử dụng tiết kiệm tận dụng nhiên liệu, hạn chế việc chặt phá rừng - Trường hợp đề tài nhân rộng giúp nhiều hộ gia đình có hoàn cảnh khó khăn có nước ấm dùng mùa đông mà tiền lắp nóng lạnh III Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu đề tài phải tận dụng phần lớn nhiệt lượng dư thừa từ tỏa nhiệt, lửa thừa để làm nóng nước phục vụ nhu cầu sinh hoạt: tắm giặt mùa đông, làm nước nóng đun nấu - Phải đáp ứng tính thuận tiện, tính thẩm mĩ, thực tiễn tính công nghiệp - Đáp ứng nhiều loại nhiên liệu chủ yếu cho người nghèo IV Đối tượng, giới hạn nghiên cứu - Nghiên cứu phù hợp nhiều nhiên liệu số loại hình bếp khác phù hợp vùng nhiên liệu ,phù hợp với đại đa số nhân dân lao động: đun củi, rơm rạ, than, mùn cưa, cây… - Giới hạn: không phù hợp với bếp điện V Phương pháp, nội dung, thời gian nghiên cứu Phương pháp: - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu lý thuyết nhiệt học trình thu- tỏa nhiệt, hiệu suất sử dụng, thu thập thông tin internet hiệu suất kiểu bếp đun nấu - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: nghiên cứu, thử nghiệm thực tế ý tưởng, đúc rút kinh nghiệm so sánh loại hình thử nghiệm để đưa sản phẩm hoàn chỉnh Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết bình nóng lạnh, bình thái dương để vận dụng nguyên tắc hoạt động chúng vào dự án - Nghiên cứu thực nghiệm số loại hình tận dụng nhiệt nguyên tắc đối lưu, bàn luận đưa kết luận tính khả thi, thực tế dự án - Nghiên cứu số hình thức chế tạo phù hợp thực tiễn hộ gia đình nông thôn, miền núi nghèo việc giảm giá thành sản phẩm nhân rộng sản phẩm sau phổ biến Thời gian nghiên cứu: tháng 10/2013- tháng 12/2013 VI Những điểm đề tài - Sau thống xong phương án triển khai, nhóm tác giả chúng em kiểm tra lại sáng chế đơn vị dự thi cấp trước đó, kiểm tra quyền sở hữu trí tuệ sở hữu công nghiệp trang Bộ khoa học công nghệ Việt Nam thấy trùng lặp mặt kiểu dáng, mục đích, nguyên tắc - Theo tìm hiểu kĩ loại phương tiện thông tin năm 2006, bác nông dân Kinh Môn Hải Dương chế bình nước quanh bếp than tổ ong, tháng năm 2013, thấy ti vi sáng chế tương tự bác nông dân Hải Dương- người tỉnh khác, thay than mùn cưa theo kiểu bếp sinh học dạng đơn giản bán thị trường, xung quanh có bao nước Mới nhất, kiến trúc sư Nguyễn Văn Xuân (ảnh), giám đốc Công ty TNHH tư vấn - thiết kế - xây dựng Xuân An Khang (TP.HCM) sáng chế “Hệ thống đun nước sôi tự động sử dụng kiềng bếp gas” ( Phụ lục) Nhưng qua bàn bạc phân tích loại bếp có chung chung ý tưởng nhau, ưu điểm giống tận dụng nhiệt thừa Chúng có nhược điểm nhiên liệu đầu vào không đa dạng, giữ nhiệt phải ủ than để giữ nhiệt Hai loại bếp làm theo kinh nghiệm, không theo nguyên tắc đối lưu vật lý công trình nhóm làm Hơn sáng chế độc lập không vi phạm quyền Vì khẳng định công trình nghiên cứu nhóm không vi phạm quyền tác giả - Qua phân tích trên, nhóm tác giả thầy giáo hướng dẫn bàn bạc đưa kết luận ưu, nhược điểm, tính trùng lặp: + Đề tài không vi phạm quyền công nghiệp, quyền nhãn mác nguyên lý hoạt động + Nhiên liệu đầu vào đa dạng: củi, rơm rạ, trấu, mùn cưa, phù hợp với nhân dân lao động nghèo miền núi( đun củi chủ yếu) miền xuôi( đun rơm rạ chủ yếu) + Giảm bụi nấu ăn so với loại bếp truyền thống sử dụng nhiên liệu tương tự + Giữ nhiệt nước lâu nhờ bình ủ, kết nối với bình nóng lạnh Ariston bình nóng lạnh khác + Về giá thành: tùy loại bếp, nhiên liệu hình thức tận dụng Bộ phận tận dụng dao động từ 250.000đ- 500.000đ PHẦN HAI NỘI DUNG A Cơ sở lí thuyết I Lý thuyết nhiệt thừa đun bếp: - Theo lý thuyết tỏa nhiệt hấp thụ nhiệt đun nấu với loại bếp kiềng chân thông thường, hiệu suất khoảng 35-45% Còn lại nhiệt thừa tỏa môi trường - Đối với loại bếp cải tiến, tiết kiệm nhiên liệu, hiệu suất khoảng 45-60% - Khi đun bếp, đun to sôi nhanh, nhiệt lượng tỏa môi trường nhiều tia lửa xòe II Nguyên tắc đối lưu, truyền nhiệt - Đối lưu di chuyển đối lập.ví dụ không khí hay nước(nóng giãn nở nhẹ nên lên để khí lạnh nhẹ chìm xuống) - Cụ thể hơn: Khi có nguồn nhiệt, phần chất gần nguồn nhiệt nóng nơi khác, nhiệt độ tăng thể tích phần chất tăng làm cho khối lượng riêng giảm Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào phần chất nhẹ, khiến 10 Bếp Phần tận dụng nhiệt Bình nước tận dụng bao quanh thầy trò tự xây Đáy kim loại, thành bê tông 13 Quá trình thử nghiệm Kết quả: với ấm nước lít, sau 10- 13 phút nước sôi Khi đun ấm nước lít nhiệt đo phía bình tận dụng( 18 lít) 480 Bàn luận: - Kết thử nghiệm cho thấy thành công bước đầu dự án Lượng nước tận dụng thời gian 6x12 = 72 phút 480( 18 lít) - Tuy nhiên có nhược điểm như: với đáy kim loại, khả hấp thụ nhiệt thừa chậm, bếp cồng kềnh Ngoài khả nhiệt sau đun xong nhanh( sau 3h, nhiệt độ phần tận dụng 280/240 môi trường) Vấn đề đặt với nhóm giữ lượng nhiệt lâu, qua đêm, khả hấp thụ nhiệt thừa phải nhanh tiện dụng Nhưng phải đảm bảo tính thẩm mỹ tính công nghiệp sản xuất * Kết luận: dạng bếp vừa nêu tận dụng phần nhiệt thừa để đun nóng nước Tuy nhiên hiệu suất tận dụng chưa cao, cồng kềnh, chưa thẩm mỹ 14 II THÍ NGHIỆM 02 Ý tưởng hình thành, khảo sát bàn luận kết Kết khả quan ý tưởng thứ động lực giúp nhóm chúng em tiếp tục nghiên cứu, bàn bạc khắc phục tiếp nhược điểm điều dự án chưa đạt Trong lúc bàn bạc, nhóm léo lên ý tưởng bình lượng mặt trời Tiếp tục lên mạng tìm hiểu nguyên tắc hoạt động bình đến thống vận dụng nguyên tắc đối lưu nước giống bình lượng mặt trời Từ ý tưởng “BÌNH NƯỚC NÓNG TỪ NHIỆT THỪA KHI NẤU ĂN THEO NGUYÊN TẮC ĐỐI LƯU” thức nghiên cứu đặt tên Mô tả - Về mặt nguyên lý: bình nước nóng chế tạo theo nguyên tắc hoạt động bình thái dương năng( nguyên lý đối lưu nước) Nước nóng nhẹ lên, lạnh xuống - Về mặt thiết kế, lấy ý tưởng từ kiềng chân Thay kiềng chân bình nước cao 15-20cm, dung tích bình 3-5 lít tùy kích cỡ bếp Với mục đích hấp thụ nhiệt thừa tỏa xung quanh Để tận dụng lửa xèo xung quanh, bếp bổ sung thêm vành khuyên nước phía dày 5-8cm Giữa chân bếp vành nước phía kết nối thông Tổng dung tích thiết kế thực 18 lít Bình nước đối lưu làm tạm thùng sơn 20 lít Vị trí đặt bếp bếp ký túc xá trường THPT số Văn Bàn( Do ký túc xây nên nhóm chúng em không xây bể nước đối lưu) Ngoài để đáp ứng loại nhiên liệu tiết kiệm nhiên liệu , bếp có thêm phễu phía trong( kiểu bếp tiết kiệm củi bác Thân Xuân Trường- Bắc Giang) ống khò điện đun trấu, mùn cưa - Về mặt vật liệu, giá thành: dùng tôn 1mm, inox, gang đúc Với bếp khoảng 15kg x giá 12.000đ/kg = 180.000đ; gia công 500.000đ => gần 700.000đ Trường hợp làm công nghiệp, giá thành hạ 2/3 Một số hình ảnh trình thiết kế 15 Một học sinh ký túc xá nấu rau với nhiên liệu củi mùn cưa kết hợp 16 Quá trình đo đạc, kết bàn luận: Thí nghiệm 2.1: Khảo sát nhiệt độ nước tận dụng chưa có bình đối lưu: ( Kết ngày 25/11/2013) * Thông số: xoong dung tích 15 lít nước; bình tận dụng đổ đầy- 18 lít, nhiệt độ ban đầu nước máy 230C * Kết quả: Kí hiệu: nhiệt độ nước xoong (1); nhiệt độ nước phía bình tận dụng (2); nhiệt độ nước phía dưới( vòi xả kiệt phía dưới) (3) 14h50 15h00 15h10 15h20 15h26 ’ ’ ’ ’ ’ 230 440 580 730 920 1010 230 280 350 560 640 770 230 250 310 430 570 650 TG 14h40’ 17 * Hiệu suất bếp dự án: tính cho xoong nước 15 lít, bình tận dụng 18 lít ( 46 phút nước sôi, hết gần 0,7kg củi+ 0,4kg mùn cưa khô) Qtỏa = m.q = 1,1.107 (J) - Nhiệt lượng hấp thụ: Qnước xoong = 15.4200.(101-23) = 4.914.000 (J) = 44,5%Qtỏa Qtận dụng = 18.4200.(65-23) = 3.175.200 (J) = 29%Qtỏa => Hiệu suất H = Aích = 73,5% ATP * Hiệu suất bếp tiết kiệm củi bác Thân Xuân Trường- Bắc Giang: tính cho xoong nước 15 lít( 35 phút nước sôi, hết gần 1kg củi) - Nhiên liệu gỗ khô chắc: 1kg - Nhiên liệu thừa tính từ lúc nước xoong sôi: than hồng 18 Qtỏa = m.q = 1.107 (J) - Nhiệt lượng hấp thụ: Qthu = Qnước xoong = 15.4200.(101-23) = 4.914.000 (J) => Hiệu suất khoảng 49% Hiệu suất cao so với bếp truyền thống-35% * Bàn luận: - Nhiệt độ bình tận dụng cao nhiều so với bếp xây, đáy kim loại thí nghiệm 01 - Trong khoảng thời gian nhau( 10’), nhệt độ tăng không lần đo tốc độ cháy nhiên liệu lúc to lúc nhỏ - Nhiệt độ phía bình tận dụng( sát đáy) thấp chút so với nhiệt độ bề mặt hiệu ứng đối lưu, phần nước có nhiệt độ cao lên - So với việc đun xoong nước dung tích kiềng chân cổ điển- 45 phút nước sôi thời gian nước sôi thí nghiệm tương đương Tuy nhiên so sánh tổng thể thấy thí nghiệm tận dụng 29% nhiệt thừa tiết kiệm nhiều - So sánh với bếp tiết kiệm củi bác Thân Xuân Trường, thấy hiệu suất bếp chính(44,5%) gần với bếp bác Trường(49%) Tuy nhiên tổng thể, tính lượng nhiệt thừa thu hiệu suất chung 73% Và điều đáp ứng phần lớn tiêu chí đề giải pháp Tuy nhiên tiêu chí khác cần phải khắc phục bình nước tận dụng chưa ủ bảo ôn nhiệt độ Trong trình bàn luận nhóm, chúng em đưa số giải pháp: xả nước nóng vào bình ủ, chứa phích nước Tuy nhiên phương án giữ nhiệt lâu chưa đáp ứng tính thuận tiện 19 Thí nghiệm 2.2: Khảo sát nhiệt độ nước tận dụng có bình đối lưu: ( Kết 19h10 phút ngày 01/12/2013) * Thông số: giống thông số thí nghiệm 1( 2.1) Bổ sung thêm bình nước đối lưu gần 20 lít( Ảnh dưới), nhiệt độ ban đầu nước máy 200C 20 Ảnh Cả nhóm thí nghiệm bếp ký túc xá * Kết quả: Kí hiệu: nhiệt độ nước xoong (1); nhiệt độ nước bình đối lưu (2); nhiệt độ nước phía bình tận dụng (3) TG 19h10’ 19h20’ 19h30’ 19h40’ 20h50’ 20h58’ 21h25’ 200 430 620 810 980 1020 Xoong 2 200 230 250 290 340 410 750 200 300 390 490 610 860 450 21 * Bàn luận: - Qua bảng số liệu thu thấy rõ, nhiệt độ bình đối lưu thấp nhiệt độ bình sắt hàn, giai đoạn đầu Điều tốc độ đối lưu chậm so với tốc độ hấp thụ nhiệt - Lúc đầu nhiệt độ bình chênh nhiều Khi nhiệt độ bình cao chênh đi, rõ sau khoảng 40 phút Điều giải thích qua đoạn video( minh chứng kèm) Qua quan sát chúng em thấy nhiệt độ bình sắt bao quanh bếp tăng cao thấy đối lưu lên bình 2, xuất hiện tượng đẩy khí, đẩy nước mạnh lên bình thông qua ống đối lưu Đây nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ bình tăng nhanh lúc đầu - Kết thu niềm vui lớn cho thành viên nhóm chúng em Sự truyền nhiệt theo nguyên tắc đối lưu qua ống lên bình cao thành công giải điều tồn thí nghiệm 2.1 Là sở kết nối bình nóng lạnh Ariston loại bình nóng lạnh khác với bếp tận dụng nhiệt Với hộ gia đình chưa có bình nóng lạnh làm bình ủ cách nhiệt cách xây lớp, dùng cách nhiệt ủ ấm chè 22 PHẦN BA KẾT LUẬN I Một số kết luận - Thiết kế bếp tận dụng thí nghiệm 2.2 đáp ứng mục tiêu đặt nhóm lúc ban đầu: tận dụng phần lớn nhiệt lượng dư thừa từ tỏa nhiệt, lửa thừa để làm nóng nước phục vụ nhu cầu sinh hoạt: tắm giặt mùa đông, làm nước nóng đun nấu Đáp ứng nhiều loại nhiên liệu chủ yếu cho người nghèo Sản phẩm thuận tiện cho việc tạo nước nóng để tắm vào mùa đông theo kiểu bình nóng lạnh mà không cần bê bê lại dễ gây bỏng mùa hè, lấy nước nấu ăn giúp tiết kiệm nhiều nhiên liệu Vì sản phẩm nghiên cứu hướng người nghèo, người dân nông thôn, miền núi nên tính thực tiễn cao Do tính toán đến độ bền vững lâu dài nên sản phẩm làm chắn, mang tính công nghiệp cao - Thiết kế đáp ứng nhiều loại nhiên liệu củi, rơm rạ nhiên liệu tận dụng mùn cưa, trấu … - Với giá thành dao động từ 250.000đ- 500.000đ tùy kích cỡ, mục đích, hoàn cảnh Chúng em hy vọng giúp cho nhiều hộ dân lao động đủ điều kiện mua bình nóng lạnh chạy điện ấm áp mùa đông năm sau - Tồn tại: với mẫu thiết kế ảnh chụp chưa nhỏ gọn cầu kì Để sản phẩm gọn nhẹ mà đảm bảo nguyên tắc, tác dụng Chúng em thiết kế thêm số mẫu mô hình phù hợp( kèm theo gian trưng bày) II Kiến nghị Trong thời gian nghiên cứu không dài, học sinh kinh phí thời gian hạn hẹp Để ý tưởng vào phục vụ đời sống nhân dân, đặc biệt nhân dân lao động mùa đông giá rét, chúng em mong: 23 - Có hỗ trợ từ tổ chức từ thiện, quan chức để có kinh phí triển khai rộng tới hộ dân - Sự góp ý sâu sắc thầy cô giám khảo học quý giá để đề tài hoàn thiện - Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn nhiệt tình giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn, Ban giám hiệu nhà trường động viên giúp chúng em hoàn thành ý tưởng Kính chúc sức khỏe ban giám khảo, quý thầy cô 24 TƯ LIỆU INTERNET Đăng ngày: 10/05/2013; 159 lần đọc Kiến trúc sư Nguyễn Văn Xuân (ảnh), giám đốc Công ty TNHH tư vấn - thiết kế - xây dựng Xuân An Khang (TP.HCM) sáng chế “Hệ thống đun nước sôi tự động sử dụng kiềng bếp gas” hoạt động tiện lợi, an toàn, tiết kiệm Tác giả hệ thống đun nước sôi tự động sử dụng kiềng bếp gas Việc sáng chế hệ thống nước sôi giúp ích cho người có nguồn nước tốt để sử dụng Ngoài ra, hệ thống đun nước có ưu điểm tiết kiệm 25 1: Điện, gas, nước, thời gian Theo kết nghiên cứu KTS Nguyễn Văn Xuân cộng sự, mức tiết kiệm gas khoảng 75% đun nấu nước sôi khoảng 300C, trường hợp nước lượng mặt trời 55 0C tiết kiệm 35% gas dùng kiềng bếp để đun nước sôi Bếp gas thông thường nhà kiềng ba chân dùng để nấu Sáng chế thay kiềng ba chân thành kiềng vòng kim loại dẫn nước xoắn ốc inox Có đầu nối để lấy nước vào phận điều khiển nước chứa sẵn, để lấy nước sôi ba đường dẫn: nước sôi trực tiếp để sử dụng, nước sôi vào bình chứa có phận lọc nước, lấy nước nóng lạnh cho mùa đông (dành cho miền Bắc, miền Trung) Khi bật gas để đun nấu bình thường, tác động lượng nhiệt thừa làm nước vòng xoắn ốc tự động sôi Tùy theo việc điều chỉnh gas mà cho lượng nước theo nhiệt độ khác Trong hệ thống nước có ống an toàn nhiệt độ cho đun sôi nước hai lần bảo đảm sức khỏe Sau nấu xong, tiết kiệm lượng nhiệt thừa cho nước ấm KTS Nguyễn Văn Xuân cho biết, giải pháp sáng chế ban đầu nấu nướng bình thường cho nước nóng Sau đó, với phương châm tiết kiệm thời gian, an toàn dễ sử dụng, anh sáng chế thêm kiềng bên hệ thống nước để dành cho người bận rộn mà cần uống nước đun sôi, nấu ăn nhanh Kiềng cần úp xuống kiềng bật gas tùy theo điều chỉnh có lượng nước nóng chảy theo ý muốn Trung bình nấu 0,5 lít nước sôi nồi khoảng thời gian phút kiềng bếp cho 0,5 lít nước sôi vòng phút KTS Nguyễn Văn Xuân tiếp tục nghiên cứu để sản phẩm ngày hoàn chỉnh tính thẩm mỹ tách làm hệ thống riêng biệt dễ sử dụng có giá bán hợp lý Tại Chợ Thiết bị công nghệ năm 2012 (Techmart 2012) vừa qua, sản phẩm hệ thống đun nước sôi tự động sử dụng kiềng bếp gas tặng cúp vàng Bộ Khoa học Công nghệ Ngọc Thảo BÌNH NƯỚC NÓNG DÀNH CHO NGƯỜI NGHÈO (22/08/2006) Không tốn xu tiền điện, chi phí để có bình nước nóng chạy bếp than lại rẻ nhiều so với giá bình nước nóng chạy điện hay gas thông thường Hơn thế, tuyệt đối an toàn cho người sử dụng Đó “Bình nước nóng dành cho người nghèo”, sản phẩm anh Đỗ Xuân Long, nông dân Phú Thứ, Kinh Môn, Hải Dương Sáng kiến dư luận đánh giá cao tính thiết thực hữu ích người dân nghèo Thương vợ con, làm bình nước nóng Sau tốt nghiệp phổ thông trung học, Đỗ Xuân Long (sinh năm 1967) xây dựng gia đình sinh sống nghề nông kiêm chạy xe ôm Thu nhập không ổn định, sống gia đình anh khó khăn, không đủ tiền mua bình nước nóng chạy điện để dùng vào mùa đông Một lần, vào năm 2000, nhờ dịch chuyển vị trí bếp than tổ ong, thấy kêu nóng, anh nhớ đến lời dạy thầy giáo học: Hiệu suất sử dụng nhiệt bếp đun 27-30%, lại khoảng 70% hao phí bên Từ đây, ý tưởng làm bình nước nóng dựa vào bếp than tổ ong bắt đầu nhen nhóm “Nhưng làm để đặt bếp than vào bình nước?”, câu hỏi thường trực đầu anh Nhiều đêm ngủ, nghĩ chi tiết nhỏ, anh lại thức dậy ghi chép, vẽ, xóa “Có đêm anh thức dậy đến hàng chục lần Không tin thành công, biết anh làm thương vợ nên không nỡ cản” - chị Nhinh, vợ anh tâm “chạy” bếp than 26 Năm 2003, kinh tế gia đình khấm chút, có điều kiện làm khu công trình phụ, lúc ý tưởng Đỗ Xuân Long thực Không có nhiều tiền mua I-nốc nhôm để làm tự thiết kế, anh xây bể gạch vuông đựng nước Trong lòng bể, anh dùng tôn gò tròn vừa với kích thước bếp than tổ ong Sau đó, anh làm kín mạch không cho nước thấm vào lõi bể đặt bếp than vào Để khắc phục tượng thiếu ôxy làm tắt bếp, anh tạo ống thông dẫn từ cửa bếp than Khi đốt cháy viên than, lượng nhiệt tỏa lên phía để đun nấu, lượng nhiệt tỏa xung quanh làm nóng tôn làm nóng nước Tuy nhiên, vấn đề đặt phải thiết kế cho “bình nước nóng” vừa đảm bảo đủ thấp để thuận tiện cho việc nấu nướng, vừa đẩy nước lên vòi hoa sen độ cao định để phục vụ cho việc tắm rửa Sau nhiều đêm trăn trở suy nghĩ, cuối anh tìm giải pháp xây bể chứa cao để nước tự chảy xuống “bình nước nóng”, đầu “bình” nối với hệ thống cấp nước cho khu công trình phụ Để điều chỉnh nhiệt độ nước theo ý muốn sử dụng, anh lắp thêm đường ống dẫn nước lạnh từ bể chứa xuống Nguyên lý hoạt động bình đơn giản giải vấn đề nước nóng mùa đông Điểm đặc biệt bình nước nóng tiết kiệm tối đa nhiệt bếp than tổ ong, không tốn điện, gas, độ bền cao, chi phí thấp: “Xây bình nước nóng khoảng 200.000-300.000đ”, anh cho biết Khi ủ bếp lò tiết kiệm 1/3 lượng than (trước anh dùng viên than/ngày, cần viên/ngày) sức nóng bình giữ nhiệt “hộ” lò, tiết kiệm nhiệt thời gian đun nấu “Ngày trước, nấu nồi cơm 17 phút 11 phút” - cháu Lý, anh Long tâm Bình trạng thái nóng bếp than đốt cháy Anh Long cho biết, nhiệt độ bình nước nóng mức 50-700C than cháy tốt Với bình chứa khoảng 120 lít nước nhà anh đáp ứng đủ thừa nhu cầu sử dụng người mùa đông Từ có bình nước nóng, nhà anh đông khách hẳn lên, lũ trẻ xóm chiều chiều lại sang tắm nhờ Mọi người quý mến gọi công trình anh “bình nước nóng dành cho người nghèo” Theo anh, “bình nước nóng” làm I-nốc nhôm nước làm nóng nhanh hơn, nhiệt độ nước cao so với bể gạch Nói vấn đề quyền, anh Long bộc bạch: “Mình có làm đâu, sáng kiến nhỏ giúp đời sống Bà làng xóm muốn làm đến xem bắt chước ngay” Giờ đây, nhà khoa học chân đất kiêm xe ôm ấp ủ nhiều ý tưởng như: Thoát nước siêu tốc cho khu đô thị Hy vọng rằng, với say sưa sáng tạo, anh thành công, đem lại lợi ích thiết thực cho xã hội Nguồn: Theo TCHĐKH 27 [...]... tưởng là bình năng lượng mặt trời Tiếp tục lên mạng tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của bình và đi đến thống nhất sẽ vận dụng nguyên tắc đối lưu của nước giống như bình năng lượng mặt trời Từ đó ý tưởng “BÌNH NƯỚC NÓNG TỪ NHIỆT THỪA KHI NẤU ĂN THEO NGUYÊN TẮC ĐỐI LƯU” chính thức được nghiên cứu và đặt tên 1 Mô tả - Về mặt nguyên lý: bình nước nóng được chế tạo theo nguyên tắc hoạt động của bình thái... lên bình 2 thông qua ống đối lưu Đây có thể là nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ bình 2 tăng nhanh hơn lúc đầu - Kết quả thu được là một niềm vui rất lớn cho các thành viên nhóm chúng em Sự truyền nhiệt theo nguyên tắc đối lưu qua ống lên bình cao thành công đã giải quyết được điều còn tồn tại trong thí nghiệm 2.1 Là cơ sở kết nối bình nóng lạnh Ariston hoặc các loại bình nóng lạnh khác với bếp tận dụng nhiệt. .. địa điểm gần nơi đun sẽ di chuyển qua bù lại phần chất đã nổi lên.( tham khảo internet về nguyên tắc đối lưu) - Khi bình nước hoặc chậu nước nóng để ngoài môi trường sẽ truyền nhiệt cho môi trường xung quanh theo 2 nguyên tắc là bức xạ nhiệt và đối lưu- bay hơi nước - Vì vậy muốn giữ nhiệt cho nước cần dùng vật liệu cách nhiệt III Lý thuyết nhiệt học - Khối lượng riêng thay đổi theo nhiệt độ và khí... có bình nóng lạnh có thể làm bình ủ cách nhiệt bằng cách xây 2 lớp, dùng bông cách nhiệt như ủ ấm chè 22 PHẦN BA KẾT LUẬN I Một số kết luận - Thiết kế bếp tận dụng trong thí nghiệm 2.2 đã đáp ứng được các mục tiêu đặt ra của nhóm lúc ban đầu: tận dụng được phần lớn nhiệt lượng dư thừa từ sự tỏa nhiệt, những ngọn lửa thừa để làm nóng được nước phục vụ nhu cầu sinh hoạt: tắm giặt mùa đông, làm nước nóng. .. trong bếp ký túc xá * Kết quả: Kí hiệu: nhiệt độ nước trong xoong (1); nhiệt độ nước trong bình đối lưu (2); nhiệt độ nước phía dưới bình tận dụng (3) TG 19h10’ 19h20’ 19h30’ 19h40’ 20h50’ 20h58’ 21h25’ 1 200 430 620 810 980 1020 Xoong 2 2 200 230 250 290 340 410 750 3 200 300 390 490 610 860 450 21 * Bàn luận: - Qua bảng số liệu thu được thấy rất rõ, nhiệt độ bình đối lưu luôn thấp hơn nhiệt độ bình. .. Lượng nước tận dụng trong thời gian 6x12 = 72 phút là 480( 18 lít) - Tuy nhiên vẫn có những nhược điểm như: chỉ với đáy kim loại, khả năng hấp thụ nhiệt thừa chậm, bếp khá cồng kềnh Ngoài ra khả năng mất nhiệt sau khi đun xong nhanh( sau 3h, nhiệt độ phần tận dụng chỉ còn 280/240 môi trường) Vấn đề đặt ra với nhóm là làm sao giữ được lượng nhiệt được lâu, có thể qua đêm, khả năng hấp thụ nhiệt thừa phải... Điều này có thể do tốc độ đối lưu chậm hơn so với tốc độ hấp thụ nhiệt - Lúc đầu nhiệt độ của bình 2 và 3 chênh nhau nhiều Khi nhiệt độ của bình 3 càng cao thì sự chênh nhau đó ít đi, rõ nhất sau khoảng 40 phút Điều này có thể giải thích qua đoạn video( minh chứng đi kèm) Qua quan sát chúng em thấy khi nhiệt độ bình sắt bao quanh bếp tăng cao thì ngoài thấy sự đối lưu lên bình 2, còn xuất hiện hiện... một bếp than tổ ong Sau đó, anh làm kín mạch không cho nước thấm vào lõi trong của bể rồi đặt bếp than vào đó Để khắc phục hiện tượng thiếu ôxy có thể làm tắt bếp, anh tạo một ống thông dẫn từ cửa bếp than ra ngoài Khi đốt cháy viên than, ngoài lượng nhiệt tỏa lên phía trên để đun nấu, lượng nhiệt tỏa ra xung quanh sẽ làm nóng tấm tôn và làm nóng nước Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là phải thiết kế làm sao... pháp: hoặc là xả nước nóng vào bình ủ, hoặc chứa bằng phích nước Tuy nhiên cả 2 phương án này mới chỉ giữ được nhiệt lâu chứ chưa đáp ứng tính thuận tiện 19 Thí nghiệm 2.2: Khảo sát nhiệt độ của nước tận dụng khi có bình đối lưu: ( Kết quả 19h10 phút ngày 01/12/2013) * Thông số: giống các thông số trong thí nghiệm 1( 2.1) Bổ sung thêm bình nước đối lưu gần 20 lít( Ảnh dưới), nhiệt độ ban đầu của nước... tận dụng nhiệt thừa và những ngọn lửa thừa 3 Một số hình ảnh thực nghiệm: Monday, October 28, 2013, 9:03:23 PM 12 Bếp chính Phần tận dụng nhiệt Bình nước tận dụng bao quanh do thầy trò tự xây Đáy bằng kim loại, 2 thành bê tông 13 Quá trình thử nghiệm 4 Kết quả: với ấm nước 3 lít, sau 10- 13 phút nước sôi Khi đun được 6 ấm nước 3 lít thì nhiệt đo được phía bình tận dụng( 18 lít) là 480 5 Bàn luận: - Kết