Năng lượng mặt trời đun nước ống chân không

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN Đề tài: “ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐUN NƯỚC NÓNG ỐNG CHÂN KHÔNG” Giảng viên hướng dẫn: ThS HOÀNG TRÍ Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2015 LỜI CẢM ƠN Thông qua môn học “Năng lượng quản lý lượng” giúp em có thêm nhiều kiến thức nguồn lượng tự nhiên, mô hình khai thác tân dụng nguồn lượng cụ thể lượng mặt trời nguồn lượng khác Để thực đề tài nghiên cứu “Năng lượng mặt trời đun nước nóng ống chân không” có kết tốt, nỗ lực cố gắng nghiên cứu tìm tòi có giúp đỡ thầy Th.S Hoàng Trí Cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy trình hướng dẫn nghiên cứu đề tài giảng dạy lớp Tuy nhiên, trình thực có khuyết điểm Mong thầy đóng góp ý kiến giúp đỡ để em hoàn thiện báo cáo tốt Một lần cảm ơn thầy Th.S Hoàng Trí ThS HOÀNG TRÍ Page TÓM TẮT TIỂU LUẬN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐUN NƯỚC NÓNG ỐNG CHÂN KHÔNG Thế kỷ 21 với chiến lược phát triển bền vững toàn cầu, đăc biệt thời kỳ phát triển “Kinh tế xanh”, “Năng lượng xanh” bắt đầu chứng kiến công nghệ để sản xuất điện, nhiên liệu hơn, thiết bị tiên tiến phục vụ cho sống người, sản xuất điện từ người lượng tái tạo vô tân tự nhiên hay phát sinh đời sống người Đó công nghệ, ứng dụng sản xuất điện thiêt bị từ nguồn lượng tái tạo có sẵn tự nhiên Nguồn Năng lượng mặt trời nhiều nguồn lượng tái tạo Năng lượng mặt trời đun nước nóng ống chân không ứng dụng bật việc sử dụng lượng mặt trời phục vụ cho sống sinh hoạt người Đề tài trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động “Máy nước nóng lăng lượng mặt trời dạng ống chân không” thiết bị phổ biến sử dụng nhiệt từ mặt trời để đun nước, ưu điểm, nhược điểm thiết bị đun nước nóng chân không đặc điểm bật, quy trình sản xuất số loại ống chân không thu nhiệt ThS HOÀNG TRÍ Page MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN 02 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 03 MỤC LỤC 04 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 05 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 06 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 07 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ MÁY ĐUN NƯỚC NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 12 ThS HOÀNG TRÍ Page CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Hiện môi trường vấn đề nóng bỏng cấp bách không ảnh hưởng tới quốc gia mà vấn đề toàn cầu, không riêng nhà khoa học mà tất người tầng lớp xã hội, tiêu thụ lượng giới gia tăng không ngừng năm cuối kỷ 20 đầu kỷ 21 Với tình hình việc sử dụng lượng hiệu dùng nguồn lượng tái tạo thay nguồi lượng truyền thống cần thiết Việc tiêt kiệm, sử dụng cách hợp lý nguồn lượng gọp phần giải việc khủng hoảng lượng năm tới vấn đề ô nhiễm môi trường Nhận thức tầm quan trọng vấn đề lượng phát triển bền vững, quốc gia xây dựng cho chương trình phát triển lượng mà trọng tâm hướng đến nguồn lượng sử dụng lượng cách tiết kiệm hiệu ThS HOÀNG TRÍ Page CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Thiết bị đun nước nóng ống chân không lượng mặt trời: Trong việc tìm kiếm phát triển sử dụng nguồn lượng mới, đáp ứng tốt nhu cầu lượng môi trường, lượng mặt trời xem dạng lượng ưu việt nhất, dạng lượng sử dụng tương lai Năng lượng mặt trời thực chất nguồn lượng nhiệt hạch vô tận thiên nhiên Hàng năm, mặt trời cung cấp cho trái đất lượng lượng khổng lồ, gấp 10 lần trữ lượng nguồn nhiên liệu có trái đất Hiện nay, lượng mặt trời người sử dụng nhiều dạng khác thiết bị sử dụng lượng mặt trời đa dạng, thiết bị đun nước nóng chân không lượng mặt trời có hiệu suất cao phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, đặc biệt vùng nông thôn, vùng cao, miền núi Việt Nam nước nhiệt đới, nằm vành đai nội chí tuyến nên tổng số nắng năm lớn, khu vực miền Trung có khoảng 2.900 nắng với cường độ xạ cao,lên đến 950W/m2 thuận lợi cho việc triển khai ứng dụng thiết bị sử dụng lượng mặt trời Trên sở nhiều thiết bị đun nước nóng bưng lượng mặt trời đời phụ vụ cho nhu cầu sử dụng nước sạch, nóng để sinh hoạt Với ưu điểm đơn giản, tiết kiệm lượng, hiệu suất cao ổn định, tuổi thọ tương đối cao sử dụng đúng, giá thành chi phí thay rẻ (rất rẻ), dễ sử dụng thiết bị đun nước nóng lượng măt trời ngày nhiều người tin dùng Tuy nhiên chúng có nhược điểm khó lắp đặt, đòi hỏi nguồn nước cấp phải bảo ; khó vệ sinh trường hợp ống đóng cáu bẩn Vì thiết bị đun nước nóng nhà khoa học cải tiến ThS HOÀNG TRÍ Page CHƯƠNG :CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẤU TẠO MÁY DUN NƯỚC NÓNG CHÂN KHÔNG BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI: Bộ phận thu nhiệt Dạng chân không (Collector Dạng chân không):  Collector loại ông chân không gồm ống chân không gắn song song với Mỗi ống có dạng ống thủy tinh lớp, chân không Bề mặt lớp ống tráng lớp màng kim loại đặc biệt, gồm lớp: • Lớp 1: Lớp chống tản nhiệt ( Hợp kim Inox + đồng) • Lớp 2: Hấp thụ nhiệt ánh sang mặt trời ( Hợp kim đồng) • Lớp 3: Truyền nhiệt hấp thụ cho nước chứa bên ống (Hợp kim Inox) I ThS HOÀNG TRÍ Page  Bình bảo ôn Cấu tạo gồm lớp: Ruột bình, lớp bảo ôn vỏ bình • Ruột bình: chế tạo thép không gỉ ( SUS304/2B) dùng công nghệ thực phẩm hàn nối phương pháp hàn cao tần, đảm bảo thành phần nước sử dụng không bị thay đổi xúc tác nhiệt độ • Lớp bảo ôn: làm từ hợp chất cách nhiệt (PolyUrethane), điều kiện nhiệt độ ổn định cho phép cách nhiệt tốt • Vỏ bình: làm thép không gỉ, sử dụng tốt với điều kiện môi trường khắc nghiệt ThS HOÀNG TRÍ Page  Giá đỡ: làm thép không gỉ hợp kim nhôm ThS HOÀNG TRÍ Page Nguyên lý hoạt động:  Khi ánh sang mặt trời chiếu vào phận thu nhiệt, ống thủy tinh chân không hấp thụ xạ mặt trời chuyển thành nhiệt Lượng nhiêt làm nóng lượng nước có ống thủy tinh chân không  Nước nóng có tỷ trọng nhỏ lên bình bảo ôn theo bề mặt ống, nước lạnh có tỷ trọng lớn từ bề mặt bình bảo ôn xuống bề mặt ống  Quá trình diễn lien tục nước bồn chứa đạt tới nhiệt độ cao ( khoảng 80 độ C) ThS HOÀNG TRÍ Page 10  Phân tích nguyên lý hoạt động loại bình nước nóng này, ta thấy tồn hai nhược điểm sau: • Quá trình truyền nhiệt từ xạ mặt trời tới nước nóng xảy chậm hiệu đối lưu tự nhiên nước nóng dưới, nước lạnh Nước ống thủy tinh chuyển động để lấy nhiệt chênh lệch khối lượng riêng nên chậm hiệu • Nước ống thủy tinh nước sinh hoạt nên lâu ngày bị cặn bẩn làm giảm khả truyền nhiệt Bởi theo định kỳ sử dụng phải tháo ống để làm bên ống  Để hoàn thiện khả làm việc thiết bị, cần phải giải nhược điểm  Sau thời gian nghiên cứu lý thuyết tiến hành thí nghiệm, nhóm nghiên ThS HOÀNG TRÍ Page 11  cứu Khoa Công nghệ Năng lượng – Trường Đại học Điện lực đề xuất, lựa chọn công nghệ ỐNG NHIỆT THUỶ TINH CHÂN KHÔNG để chế tạo thu lượng mặt trời sử dụng cho công nghệ chế tạo bình nước nóng lượng mặt trời  Với công nghệ này, lượng mặt trời không trực tiếp đun nóng nước mà thông qua chất tải nhiệt, chất tải nhiệt loại môi chất nằm hoàn toàn phần ống đồng Môi chất lỏng phần dưới, bên ống đồng nhận nhiệt xạ mặt trời, sôi bốc Hơi môi chất chuyển động lên đầu phía ống nhiệt, diễn trình trao đổi nhiệt môi chất nước lạnh bình chứa Hơi môi chất nhả nhiệt cho nước lạnh ngưng tụ thành lỏng, môi chất lỏng quay trở lại phần ống đồng nằm ống thuỷ tinh Quá trình lặp lại diễn liên lục ThS HOÀNG TRÍ Page 12  Từ nguyên lý hoạt động này, thấy, hai nhược điểm mặt kỹ thuật bình nước nóng mặt trời kiểu cũ khắc phục Trong giai đoạn chế tạo thử nghiệm, giá thành bình nước nóng kiểu cao so với kiểu cũ, nhiên hoàn thiện công nghệ chế tạo đưa vào sản xuất hàng loạt bình nước nóng lượng mặt trời sử dụng công nghệ ống nhiệt thuỷ tinh chân không hoàn toàn có đủ sức cạnh tranh chiếm lĩnh thị trường ThS HOÀNG TRÍ Page 13 CHƯƠNG IV: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP VỀ MÁY ĐUN NƯỚC NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Tại chân không? Như bạn biết bạn sử dụng bình giữ nhiệt lót kính, chân không chất cách nhiệt tuyệt vời Điều quan trọng ống chân không hấp thụ xạ từ mặt trời chuyển thành nhiệt, không muốn để nó! Chân không giúp đạt điều Các tính chất cách nhiệt tốt nên bên ống 150oC / 304oF, ống bên lạnh để chạm vào Điều có nghĩa máy nước nóng ống chân không hoạt động tốt thời tiết lạnh thu nhiệt phẳng hoạt động tổn thất nhiệt (trong điều kiện Delta-T cao) Ống chân không xếp thẳng hàng song song, góc gắn kết phụ thuộc vào vĩ độ vị trí bạn Theo hướng Bắc Nam, ống theo dõi thụ động nhiệt từ mặt trời ngày Theo định hướng Đông Tây, ống chân không dõi theo hướng mặt trời quanh năm Hiệu suất máy nước nóng chân không phụ thuộc vào số yếu tố, yếu tố quan trọng mức độ xạ chân không (sự hấp thu nhiệt) khu vực bạn Thông số kỹ thuật ống chân không Thông số Chiều dài (danh nghĩa) Đường kính bên ống Đường kính bên ống Độ dày kính Nhiệt mở rộng Vật liệu Lớp phủ hấp thu Coating Độ hấp thu Khí thải Chân không Nhiệt độ trì trệ Số nhiệt bị Cường độ tối đa ThS HOÀNG TRÍ Giá trị 1500mm /1800mm 58mm 47mm 1.6mm 3.3x10-6 oC kính borosilicate 3.3 Loại Al-N/Al >92% (AM1.5)