Nghiên cứu xác định một số thông số đặc tính của quá trình khử muối nước biển bằng phương pháp phun – tách ẩm

 Ứng với giá trị nhiệt độ nước phun nhiệt độ nước giải nhiệt tồn tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu nước phun khơng khí  o Ở Tmin=5 C nhiệt độ nước phun hợp lý cho hệ thống khử muối phun o o  tách ẩm cấp nhiệt lượng mặt trời từ 70 C đến 75 C Khi thiết kế thiết bị phun ẩm số Me hợp lý từ 1,2 đến  Mật độ xối tưới tối đa đơn vị diện tích lớp đệm thiết bị phun  ẩm 0,75kg/(m s) Bộ thu tập trung khơng thích hợp để cấp nhiệt cho hệ thống khử muối phun tách ẩm nói riêng cung cấp nước nóng nói chung điều kiện Tp Hồ Chí Minh Năng lượng nhiệt cung cấp để sản xuất 1kg nước thực o nghiệm từ 1684kJ đến 1875kJ nhiệt độ nước phun tương ứng 70 C o 75 C o  Hệ số suất GOR hệ thống làm việc Tmin=5 C từ 1,5 đến  1,7 Kết tương đồng với kết nghiên cứu All-Halaj [16] Nawayseh [21] Năng suất tính tốn trung bình hệ thống khử muối phun tách ẩm làm việc từ 8h đến 15h điều kiện thời tiết Tp Hồ Chí Minh 4- Khan nước biến đổi khí hậu hai vấn đề đe dọa đến sống cơng nghiệp hóa quốc gia làm cho nguồn nước trở nên ô nhiễm ngày cạn kiệt Theo báo cáo tổ chức phát triển nguồn nước Liên Hiệp Quốc năm 2016 có 1,8 tỷ người thiếu nước uống toàn giới [1] Hầu hết tập trung quốc gia có mức thu nhập thấp Nước nguồn gốc sống, nhân tố định tồn tại, phát triển bền vững nhân loại Mặt khác, nước gây tai họa cho người mơi trường Theo báo cáo tồn cầu Tổ chức Y tế giới (WHO) công bố năm 2010 cho thấy, năm Việt Nam có 20.000 người tử vong điều kiện nước vệ sinh nghèo nàn thấp Còn theo thống kê Bộ Y tế, 80% bệnh truyền nhiễm nước ta liên quan đến nguồn nước Người dân nông thôn thành thị phải đối mặt với nguy mắc bệnh môi trường nước ngày ô nhiễm trầm trọng Hầu mà người sử dụng nước Ở nước phát triển, tài ngun nước đóng vai trò vơ quan trọng đặt lên hàng đầu 5,9kg/(m ngày) 6.3 Sự cần thiết vấn đề nghiên cứu nhân loại Dân số giới ngày tăng nhanh cộng với tốc độ thị hóa  MỞ ĐẦU việc khai thác, sử dụng quản lý với quy mô lớn Ngược lại, Kiến nghị quốc gia chậm phát triển nước phát triển, vai trò nước Hướng mở rộng luận án: chưa nhận thức rõ ràng, song hành với điều việc sử dụng lãng  Tiếp tục nghiên cứu trình trao đổi nhiệt trao đổi chất thiết bị phun ẩm với loại vật liệu đệm khác thực tế để lựa chọn loại vật liệu đệm có hiệu suất cao phù hợp với điều kiện Việt Nam phí có động thái để bảo tồn sử dụng hiệu nguồn khoáng sản quý  Cần phải tiến hành nghiên cứu tiếp tục với loại đầu phun khác Tài nguyên nước mặt nước ta phân bố không đồng toàn lãnh thổ  Cần tiến hành thêm nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ khơng khí đến trình trao đổi nhiệt trao đổi chất thiết bị phun ẩm thay đổi theo mùa năm Những khu vực thường xuyên thiếu nước  Cần phải nghiên cứu thêm loại môi chất dung ống nhiệt trọng trường để lựa chọn loại mơi chất thích hợp ngầm khu vực khơng hợp lí gây tình trạng sụt lún đất, 36 báu vùng núi cao, vùng ven biển hải đảo Do việc khai thác nước nguồn nước ngầm bị nhiễm mặn khu vực ven biển Bên cạnh việc biến đổi khí hậu gây ảnh hưởng không nhỏ đến việc cung cấp nước sạch, nước biển dâng cao làm cho vùng ven biển nhiễm mặn, hoạt động nông nghiệp bị ảnh hưởng đáng kể hàng loạt ảnh hưởng khác Năm Kết tính tốn cho thấy suất hệ thống khử muối phun tách ẩm cấp nhiệt thu ống nhiệt trọng trường tách dòng độc lập thay đổi tương ứng 2016 đồng sông Cửu Long trãi qua đợt hạn hán kéo dài gây ảnh với hiệu suất thu khoảng 4-5,4kg/(m ngày) Đối với thu cấp nhiệt ống dầu suất đạt cao hơn, suất thay đổi khoảng từ hưởng nghiêm trọng đến đời sống thiệt hại nặng nề kinh tế người dân 4,3-5,9kg/(m ngày) Để giải tình trạng thiếu nước vùng duyên hải mà không gây tác hại sinh thái khu vực nước biển nguồn CHƯƠNG tài nguyên phong phú 6.1 Khử muối nước biển để cung cấp nước phương pháp Từ việc nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm hệ thống khử muối phương pháp phun – tách ẩm, luận án đạt kết sau: tiên phong mà người thực để sản xuất nước ngày phương pháp phương pháp chủ đạo việc cung cấp nước cho nhân loại trình khử muối truyền thống hầu hết có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch Do hệ thống gián tiếp trực tiếp thải môi trường lượng lớn khí CO2 xa đẩy giá thành nhiên liệu hóa thạch lên cao nhiên liệu hóa thạch có giới hạn cạn kiệt dần Trong khứ, khử muối nước biển để sản xuất nước phương pháp tốn chi phí đầu tư ban đầu cao chi phí tiêu hao cho lượng lớn [2-4] Tuy nhiên ngày khơng có phương pháp khác tối ưu phương pháp Cho nên phương pháp khử muối nước Những đóng góp luận án (i) Xây dựng chương trình mơ q trình trao đổi nhiệt nước khơng khí hệ thống dựa kỹ thuật Pinch (ii) Xây dựng phương trình thể mối quan hệ tỷ lệ lưu lượng tối ưu nước phun khơng khí theo nhiệt độ nước phun nhiệt độ nước giải nhiệt (iii) Xác định khoảng giá trị nhiệt độ nước phun tối ưu theo Tmin (iv) Xây dựng chương trình mơ q trình truyền nhiệt, truyền chất nước phun khơng khí thiết bị phun ẩm (v) Xây dựng phương trình xác định nhiệt độ nước phun nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm theo số Me tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu nước phun khơng khí (vi) Xác định số Me hợp lý thiết bị phun ẩm Các phương pháp khử muối truyền thống tiêu thụ lượng lớn lượng dạng nhiệt điện Các nguồn lượng cấp vào cho KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT (vii) Xác định mật độ xối tưới tối đa đơn vị bề mặt lớp đệm thiết bị phun ẩm biển để lấy nước xem phương pháp khả thi để đáp ứng nhu (viii) Xác định nhiệt độ khơng khí vào thiếto bị phun o ẩm không ảnh hưởng đến số Me khoảng nhiệt độ từ 35 C đến 38 C cầu nước ngày tăng nhân loại [5] Theo dự báo chương trình (ix) Xây dựng mối quan hệ chiều cao lớp đệm lưu lượng nước phun đến số Me phương pháp thực nghiệm (x) Phát minh thu ống nhiệt trọng trường tách dòng độc lập để cấp nhiệt cho hệ thống môi trường Liên Hiệp Quốc đến năm 2025 khoảng 70% dân số giới đối mặt với vấn đề thiếu nước, 50% dân số sống cách bờ biển 200km Việt Nam nước có bờ biển dọc theo chiều dài đất nước khoảng cách từ bờ biển đến đường biên giới không xa tương lai toàn lãnh 6.2 Kết luận thổ nước ta phải đối mặt với tình trạng thiếu nước Tính đến tháng năm 2015 Dựa kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm hệ thống khử muối phun tách ẩm, luận án rút kết luận sau đây: 35 Khi thay đổi khối lượng môi chất nạp vào ống nhiệt trọng trường tách tồn giới có 18426 nhà máy khử muối nước biển phân bố 150 dòng độc lập hiệu làm việc ống nhiệt thay đổi theo Với quốc gia với tổng công suất đạt 86 triệu m /ngày đêm Theo ước tính kết thực nghiệm chúng tơi nhận thấy khối lượng nước nạp vào 3 Dựa số liệu xạ mặt trời đo song song với q trình thực nghiệm nhà máy có cơng suất triệu m /(ngày đêm) năm tiêu thụ lượng nhiên liệu tương đương với 8,78 triệu dầu Điều cho thấy lượng tiêu thụ nhà máy khử muối nước biển lớn Do cần phải tìm giải pháp thích hợp để thay nguồn lượng cung cấp cho hệ thống khử muối Biện pháp thay sử dụng nguồn thu ống nhiệt trọng trường tách dòng độc lập, xác định lượng tái tạo lượng mặt trời, lượng gió, lượng địa hiệu suất trung bình thu ống nhiệt trọng trường tách dòng độc lập tỷ lệ nhiệt,… Đặc biệt khu vực vùng sâu vùng xa, hải đảo nơi mà nhiên liệu nạp hợp lý từ 45%-60% hóa thạch điện hàng hóa khan giá thành cao việc vận 5.4 chuyển truyền tải khó khăn mẫu thực nghiệm hợp lý nằm khoảng từ kg đến 1,5kg Với thể tích bề mặt nhận nhiệt bay mẫu thực nghiệm 2,4 lít tỷ lệ nạp hợp lý 42%-62% Đánh giá suất hệ thống khử muối phun tách ẩm cấp nhiệt lượng mặt trời điều kiện Việt Nam Có thể nói dạng lượng tái tạo lượng mặt trời nguồn Với cường độ xạ trung bình năm Tp.HCM có hiệu suất trung bình lượng có ưu dạng lượng tái tạo khác việc cung cấp thu xác định, kết hợp với lượng nhiệt cần thiết để sản xuất lượng cho phương pháp khử muối So với dạng lượng tái tạo 1kg nước xác định với mơ hình thực nghiệm chương khác lượng mặt trời có ưu điểm nguồn nhiệt sử suất nước trung bình thu từ hệ thống khử muối phun tách ẩm theo dụng trực tiếp, diện khắp nơi trái đất khu vực khan nước khu vực có cường độ xạ mặt trời dồi Do lượng mặt trời lựa chọn tối ưu dạng lượng tạo để cung cấp nhiệt cho hệ thống khử muối Ngoài ra, nguồn nhiệt thải thích hợp để cấp nhiệt cho hệ thống khử muối Hiện khu vực vùng sâu, vùng xa nước ta việc tiếp cận điện lưới quốc gia khó khăn Cho nên khu vực sử dụng điện từ máy phát điện chạy dầu Diesel Nguồn nhiệt thải từ động lớn, thải bỏ mơi trường lãng phí Vì vậy, việc sử dụng nguồn nhiệt thải để cấp nhiệt cho hệ thống khử muối nước tháng năm xác định cách quy đổi sau: Hình 5.1: Năng suất phương phun tách ẩm cấp nhiệt thu ống nhiệt trọng trường tách dòng độc lập biển việc làm có ý nghĩa Trong số phương pháp khử muối khử muối phương pháp phun – tách ẩm đánh giá thích hợp để cung cấp nước cho khu vực không tập trung dân cư phương pháp khử muối tốt 34 lượng mặt trời Tuy nhiên, việc ứng dụng phương pháp khử muối phun đối cao ổn định suốt thời gian thực nghiệm Hiệu suất trung bình tách ẩm hạn chế Ngun nhân vấn đề phương pháp khử mẫu đối chứng thay đổi khoảng từ 55%-65% Ưu điểm bật mẫu muối phun tách ẩm chưa hồn thiện Trên giới đối chứng khả làm việc tốt điều kiện thời tiết xấu phương pháp khử muối phun tách ẩm tiếp tục nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đạt suất cao với tiêu hao lượng nhỏ Để đạt mục tiêu thơng số đặc tính ảnh hưởng đến suất hiệu suất hệ thống phải xác định Tuy nhiên, nghiên cứu trước hệ thống khử muối phun tách ẩm chưa có nghiên cứu thơng số đặc tính hệ thống Vì tác giả chọn đề tài “nghiên cứu xác định số thơng số đặc tính q trình khử muối nước biển phương pháp phun – tách ẩm” đề tài nghiên cứu luận án Mục tiêu nghiên cứu luận án xác định ảnh hưởng thông số đầu vào đến thông số đầu hệ thống khử muối phun tách ẩm Từ xác định giá trị tối ưu thơng số đặc tính hệ thống khử muối phun tách ẩm Để đạt mục tiêu này, luận án tập trung giải mục tiêu cụ thể sau: (i) Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nước phun, nhiệt độ nước cấp chênh lệch nhiệt độ tối thiểu Tmin đến tỷ lệ thu hồi nhiệt Từ xác định tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu nước phun khơng khí (ii) Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nước phun chênh lệch nhiệt độ tối Nhiệt độ nước nóng [oC] Mục tiêu nghiên cứu Hình 5.2: Bản vẽ 3D thu ống nhiệt trọng trường tách dòng độc lập 80 60 Vị trí Vị trí Vị trí a 40 20 8:00 10:00 12:00 Thời gian thiểu Tmin đến tỷ lệ thu hồi nhiệt hệ số suất GOR Từ xác định nhiệt độ nước phun hợp lý theo Tmin (iii) Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí nước vào thiết bị phun ẩm đến nhiệt độ nước khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm Từ xác định số Me hợp lý thiết bị phun ẩm (iv) Xác định mối liên hệ chiều cao lớp đệm, nhiệt độ nước phun tỷ 33 14:00 16:00 Hình 5.7: Kết thực nghiệm ống nhiệt trọng trường tỷ lệ nạp 50% mẫu đối chứng Từ kết nghiên cứu thực nghiệm nhận thấy nước môi chất làm việc tốt ống nhiệt trọng trường loại tách dòng độc lập So với loại mơi chất khác nước có ưu điểm bật sau: (i) Rẻ tiền, (2) thân thiện với mơi trường, (iii) ẩn nhiệt hóa cao 33 phun Khi nhiệt độ nước phun thay đổi tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu lệ lưu lượng khối lượng nước phun khơng khí đến số Me nước phun khơng khí thay đổi theo Do cần phải điều chỉnh tỷ lệ thiết bị phun ẩm cho phù hợp với nhiệt độ nước phun cách thay đổi lưu lượng nước phun cho tỷ lệ lượng khối lượng nước phun khơng khí ln đạt (v) Đánh giá khả cấp nhiệt lượng mặt trời cho hệ thống khử muối phun tách ẩm giá trị tối ưu Đối tượng nghiên cứu 5.3 5.3.1 Đánh giá khả cấp nhiệt lượng mặt trời Bộ thu tập trung dạng máng trụ Đối tượng nghiên cứu luận án hệ thống khử muối nước biển phương pháp phun – tách ẩm loại khơng khí tuần hồn kín, nước tuần hồn hở, Để đánh giá khả cấp nhiệt thu tập trung dạng máng trụ điều gia nhiệt nước với vật liệu đệm thiết bị phun ẩm giấy cooling pad kiện Việt Nam luận án tiến hành chế tạo thử nghiệm thu tập trung vòi phun áp lực thấp dạng máng trụ môn Công nghệ nhiệt lạnh, trường đại học Bách Khoa Tp.HCM Kết thực nghiệm cho thấy với điều kiện thời tiết Tp HCM thu tập trung dạng máng trụ làm việc khoảng thời gian từ tháng đến tháng Trong khoảng thời gian mùa nắng bầu trời tương Phạm vi nghiên cứu Luận án tập trung nghiên cứu trình truyền nhiệt truyền chất hệ thống khử muối phương pháp phun – tách ẩm Từ xác định thơng số đặc tính tối ưu hệ thống đối tốt, cường độ trực xạ tương đối ổn định Khoảng thời gian lại từ tháng 5 Phương pháp nghiên cứu đến tháng 12 mùa mưa bầu trời thường xuyên âm u, nhiều mây, Để đạt mục tiêu phương pháp nghiên cứu luận án kết hợp cường độ trực xạ thấp khơng Vì thu tập trung dạng máng nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm parabol làm việc 5.3.2 Đánh giá khả cấp nhiệt thu ống nhiệt Với mục đích nghiên cứu, thiết kế chế tạo thu cấp nhiệt cho hệ thống khử muối phun tách ẩm có hiệu suất cao, tuổi thọ cao giá thành thấp, phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật Việt Nam luận án đề xuất thử Ý nghĩa khoa học thực tiễn vấn đề nghiên cứu Ý nghĩa mặt khoa học:  Xây dựng hồn chỉnh chương trình mơ q trình trao đổi nhiệt nước khơng khí hệ thống nghiệm thu ống nhiệt để cung cấp nhiệt cho hệ thống Để đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật mơ hình thực nghiệm, luận án tiến hành thử nghiệm với mẫu đối chứng bày bán thị trường  Định lượng mối quan hệ tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu nước phun khơng khí với nhiệt độ nước phun nhiệt độ nước cấp Định Kết thực nghiệm cho thấy, với mẫu đối chứng nhiệt độ nước vị trí a lượng mối quan hệ nhiệt độ nước khơng khí khỏi thiết bị vị trí b gần Nhiệt độ nước nóng mẫu đối chứng tăng phun ẩm theo số Me tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu nước phun theo thời gian có dao động Hiệu suất mẫu đối chứng tương khơng khí Định lượng mối quan hệ chiều cao lớp đệm, nhiệt độ 32 nước phun tỷ lệ lưu lượng khối lượng nước phun khơng khí theo số Me nguồn nhiệt có nhiệt thấp, vận hành đơn giản phù hợp dãy suất trung bình 10-100m3/ngày Năng lượng mặt trời nguồn nhiệt dồi  Xác định phạm vi tối ưu nhiệt độ nước phun theo ΔTmin, số Me thiết bị phun ẩm, mật độ xối tưới tối đa đơn vị bề mặt lớp đệm thiết bị phun ẩm khu vực ven biển hải đảo Ngoài ra, nhiệt thải từ máy phát điện diesel nguồn lượng có tiềm lớn để cấp nhiệt cho hệ thống khử muối phun – tách ẩm 5.2  Đã phát minh thử nghiệm thành công loại thu ống nhiệt mới, có hiệu Chế độ vận hành hệ thống khử muối phun – tách ẩm cấp nhiệt lượng mặt trời Kết mô thực chương cho thấy giá trị nhiệt suất cao để cấp nhiệt cho hệ thống độ nước phun có tỷ lệ lưu lượng nước phun tối ưu để hệ số suất hệ thống khử muối phun – tách ẩm cao Cho nên để hệ thống làm Ý nghĩa mặt thực tiễn:  Chương trình mơ cơng cụ hỗ trợ đắc lực cho kỹ sư thiết kế việc khảo sát ảnh hưởng thông số đầu vào đến thơng số việc hiệu nhiệt độ nước phun phải ổn định Tuy nhiên nguồn nhiệt cung cấp cho hệ thống lượng mặt trời nhiệt độ nước phun khơng ổn định cường độ xạ mặt trời thay đổi liên tục Để hệ thống khử muối phun đầu hệ thống khử muối phun – tách ẩm Từ đó, người thiết kế – tách ẩm làm việc ổn định đạt hiệu suất cao luận lựa chọn giá trị đầu vào hợp lý cho hệ thống án đề xuất phương án sau:  Từ phương trình hồi quy, kỹ sư thiết kế xác định thông  Phương án – Nhiệt độ nước phun ổn định: Để trì nhiệt độ số làm việc tối ưu Từ tính tốn kích thước kết cấu hệ thống nước phun ngồi lượng mặt trời cần phải sử dụng thêm nguồn khử muối cách dễ dàng lượng bổ sung Phương án giúp hệ thống hoạt động ổn định đồng thời rút ngắn thời gian khởi động tăng thời gian hoạt động Năng lượng bổ  Bộ thu ống nhiệt trọng trường tách dòng độc lập chế tạo có tuổi thọ sung cho hệ thống nguồn nhiệt thải từ động máy phát điện cao giá thành thấp ứng dụng rộng rãi để thay loại diesel, nguồn nhiệt rẻ tiền như: biogas, nhiên liệu sinh khối,…Đặc thu thị trường điểm hệ thống khử muối phun – tách ẩm thích hợp để cung cấp nước cho khu vực không tập trung dân cư Ở khu vực Cấu trúc luận án Nội dung luận án bao gồm chương, đó: nguồn lượng nêu dồi dào, việc ứng dụng phương pháp phun – tách ẩm trở nên dễ dàng - Chương trình bày tổng quan kỹ thuật khử muối phun tách - ẩm - Chương trình bày sở lý thuyết hệ thống khử muối phun – tách ẩm  Phương án – Nhiệt độ nước phun khơng ổn định: Trong trường hợp khơng có nguồn nhiệt bổ sung phải sử dụng bơm định lượng để điều chỉnh lưu lượng nước phun theo tỷ lệ lưu lượng tối ưu với nhiệt độ nước 31 Ngoài luận án xây dựng mối quan hệ nhiệt độ nước phun, tỷ lệ lưu lượng khối lượng nước phun không khí, chiều cao lớp đệm với số Me Sau luận án kiểm chứng kết mô lý thuyết thực nghiệm, kết cho thấy sai số tuyệt đối lớn 4,14% Năng lượng để vận hành bơm quạt hệ thống khử muối 4,29W/(1kg nước sạch) - Chương trình bày kết mơ q trình trao đổi nhiệt chất hệ thống khử muối phun – tách ẩm - Chương trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm - Chương trình bày phương án vận hành đánh giá khả cấp nhiệt lượng mặt trời CHƯƠNG : ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẤP NHIỆT BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VẬN HÀNH - Chương trình bày kết luận kiến nghị Trong phương pháp khử muối lượng mặt trời phương pháp CHƯƠNG phun – tách ẩm đánh giá phương pháp khử muối phù hợp dãy suất 10-100m /ngày Năng lượng mặt trời hồn tồn miễn phí diện khắp nơi trái đất, nhiên cường độ xạ mặt trời không ổn định theo vị trí địa lý thời gian Cho nên việc ứng dụng lượng mặt trời để cấp nhiệt cho hệ thống khử muối phun – tách ẩm gặp nhiều khó khăn hiệu suất hệ thống phụ thuộc vào nhiệt độ nước phun Kết mô chương cho thấy ứng với giá trị nhiệt độ nước phun có tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu nước phun không khí để hệ số suất hệ thống khử muối phun – tách ẩm cao Vì nhiệt độ nước phun khơng ổn định ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống Để việc vận hành hệ thống khử muối phun – tách ẩm cấp nhiệt lượng mặt trời hiệu quả, chương luận án đưa giải pháp cấp nhiệt cho hệ thống lượng mặt trời Ngoài với mục tiêu sáng chế loại thu có khả cấp nhiệt cho hệ thống khử muối phun – tách ẩm điều kiện Việt Nam, luận án tiến hành nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thu ống nhiệt trọng trường tách dòng độc lập loại thu khác để đánh giá khả cấp nhiệt cho hệ thống khử muối phun – tách ẩm 5.1 Các nguồn lượng cấp nhiệt cho hệ thống khử muối phun – tách ẩm Ưu điểm hệ thống khử muối phun – tách ẩm thích hợp với khu vực không tập trung đông dân cư khu vực ven biển hải đảo, làm việc với 30 : TỔNG QUAN Để khử muối nước biển có nhiều phương pháp thực hiện, chương luận án giới thiệu phương pháp khử muối phổ biến sử dụng giới Khử muối phương pháp phun tách - ẩm đánh giá phương pháp khử muối tốt lượng mặt trời Kết nghiên cứu tổng quan hệ thống khử muối phun – tách ẩm cho thấy mục tiêu nghiên cứu hệ thống khử muối phun – tách ẩm tập trung vào giải vấn đề sau đây: chi phí sản xuất nước, trao đổi nhiệt trao đổi chất thiết bị tách ẩm hiệu suất hệ thống Ngồi có nghiên cứu cải tiến kết cấu hệ thống khử muối phun – tách ẩm Các kết đạt dừng lại nghiên cứu lý thuyết bản, việc tối ưu hóa thơng số đặc tính vấn đề truyền truyền chất hệ thống chưa nghiên cứu chuyên sâu thực nghiệm chi tiết Các nghiên cứu chưa thấy đưa quy luật, quan hệ thơng số đặc tính đến suất hệ thống Bên cạnh vấn đề nghiên cứu, luận án nhận thấy hệ thống khử muối phun – tách ẩm nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu để nâng cao hiệu suất hệ thống Từ đó, luận án đề mục tiêu cần phải tiếp tục nghiên cứu CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Sau nghiên cứu tổng quan phương pháp khử muối phun – tách ẩm, luận án xác định đối tượng nghiên cứu chu trình khơng khí tuần hồn kín, nước tuần hồn hở, gia nhiệt nước CAOW-WH Mục tiêu luận án Thơng số thứ hai ảnh hưởng đến khả thu hồi nhiệt thải hệ thống khử xác định số thơng số đặc tính q trình khử muối phun tách ẩm Để đạt muối phun – tách ẩm nhiệt độ nước phun Tốc độ bay nước vào mục tiêu phương pháp nghiên cứu luận án kết hợp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Do việc làm mà luận án phải giải nghiên cứu lý thuyết hệ thống khử muối phun – tách ẩm Vấn đề hệ thống khử muối phun tách ẩm truyền nhiệt truyền chất Hệ số suất hệ thống phụ thuộc vào khả thu hồi nhiệt hiệu trình trao đổi nhiệt chất Cho nên chương luận án tiến hành phân tích lý thuyết truyền nhiệt truyền chất hệ thống khử muối phun – tách ẩm Từ xây dựng tốn truyền nhiệt truyền chất nước phun không khí theo phương pháp Merkel phương pháp Poppe 2.1 Thu hồi nhiệt hệ thống khử muối phun – tách ẩm Năng suất hệ số suất hệ thống khử muối phun – tách ẩm phụ thuộc vào khả thu hồi nhiệt hệ thống Trong hệ thống khử muối phun – tách ẩm khơng khí tuần hồn kín, nước tuần hồn hở có nguồn nhiệt cần thu hồi là: (i) nhiệt thải từ khơng khí nóng bão hòa có nhiệt độ cao thiết bị tách ẩm, (ii) nhiệt thải nước ngưng nhả thiết bị tách ẩm (iii) nhiệt lượng nước phun thải thiết bị phun ẩm 2.1.1 2.1.1.1 Các thông số ảnh hưởng đến khả thu hồi nhiệt hệ thống Tỷ số lưu lượng khối lượng nước phun khơng khí tuần hồn Trong thơng số ảnh hưởng đến tỷ lệ thu hồi nhiệt hệ thống khử muối phương pháp phun – tách ẩm loại nước tuần hoàn hở, khơng khí tuần hồn kín nói tỷ lệ lưu lượng khối lượng nước phun khơng khí tuần hồn m = ṁ w ⁄ṁ a thông số ảnh hưởng nhiều Hệ số m ảnh hưởng đến nhiệt độ nước thải sau phun thiết bị phun ẩm, đồng thời ảnh hưởng đến nhiệt độ nước giải nhiệt khơng khí khỏi thiết bị tách ẩm 2.1.1.2 Nhiệt độ nước phun 29 4.3.3 Kiểm chứng kết thực nghiệm mô lý thuyết Dựa vào kết thực nghiệm lý thuyết trình bày hình 4.22 cho thấy nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm nhiệt độ khơng khí mà luận án thực lý thuyết trước đáng tin cậy khỏi thiết bị tách ẩm thực nghiệm thấp so với lý thuyết Kết lý thuyết thực tế có chênh lệch khơng đáng kể 4.3.4 Đánh giá sai số Kết đánh giá sai số thực nghiệm lý thuyết thực cho thấy kết thực nghiệm có sai lệch Thông số Bảng đối 4.7: Kết số Sai số tuyệt đối nhỏ Sai số tương Saiquả số đánh tuyệt giá đốisailớn t2 trung bình sar (%) 0,84 smas (%) 2,1 smin (%) 0,34 t4 2,63 4,14 1,52 t5 0,82 1,04 0,64 t6 1,84 3,6 0,77 không đáng kể so với lý 4.4 thuyết Sai số tương đối lớn Từ việc nghiên cứu thực nghiệm hệ thống khử muối phun – tách ẩm, luận án xác định mật độ xối tưới tối đa đơn vị diện tích lớp đệm 2,63% sai số tuyệt đối lớn 4,14% Kết luận 0,75kg/(m s) Kết thực nghiệm cho thấy khơng khí vào thiết bị phun Hình 4.22: So sánh nhiệt độ đo đạc thực nghiệm o lý thuyết ẩm không ảnh hưởng đến giá trị số Me khoảng nhiệt độ 35-38 C Điều cho thấy kết 29 4.2  Các thông số đo đạc Nhiệt độ nước phun  Nhiệt độ nước thải  Nhiệt độ khơng khí vào thiết bị phun ẩm  Lưu lượng nước phun  Lưu lượng khơng khí tuần hồn  Nhiệt độ nước giải nhiệt vào thiết bị tách ẩm  Lưu lượng nước ngưng  Độ ẩm khơng khí vào thiết bị phun ẩm  Tổn thất áp suất khơng khí qua thiết bị phun ẩm tách ẩm  Đo lượng tiêu thụ hệ thống 4.3 4.3.1  Diện tích mặt cắt lớp đệm thiết bị phun ẩm đồng   Áp suất khơng khí thiết bị phun ẩm số Xem độ ẩm tương đối khơng khí hệ thống =100% Kết thực nghiệm Ảnh hưởng lưu lượng nước phun thiết bị phun ẩm Hình 2.9: Cân nhiệt chất hệ thống khử muối phun – tách ẩm 2.2.1.1 Phân tích tốn trao đổi nhiệt trao đổi chất theo phương pháp Merkel Theo phương pháp Merkel ảnh hưởng lượng nước bị bay vào khơng khí bỏ qua phương trình cân lượng lấy hệ số Hình 4.6: Ảnh hưởng mật độ nước phun Hìnhđến 4.7: tẢnh hưởng mật độ nước phun đến t6 Kết thực nghiệm hình 4.6 4.7 cho thấy tăng lưu lượng nước Lewis e = K MỈ (2.28) t3 = ∫ ¢pwdtw phun nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm giảm xuống nhiệt độ ṁ t4 isw–ia w nước khỏi thiết bị phun ẩm tăng lên Sự thay đổi nhiệt độ nước không khí trao đổi nhiệt trao đổi chất khơng đáng kể Tuy nhiên tăng lưu lượng khỏi thiết bị phun ẩm theo lưu lượng nước phun gần tuyến tính Sự nước phun vượt giới hạn nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm thay đổi bé cho thấy ảnh hưởng lưu lượng nước phun trình tăng lên Nhiệt độ khí tăng lên khơng phải trình trao đổi nhiệt 26 11 2.2.1.2 Phân tích tốn trao đổi nhiệt trao đổi chất theo phương pháp Poppe Dựa việc phân tích truyền nhiệt, truyền chất nước phun khơng khí thiết bị phun ẩm theo phương pháp Poppe, quan hệ thông số đầu số Me với nhiệt độ nước phun xây dựng sau: 26 11 dwa = −w ṁ w (C − pw ṁ sw a số bao gồm: tốc độ khơng khí, tốc độ màng nước, chiều cao tháp phun ẩm, vật sw sw sa w truyền nhiệt nước phun khơng khí lại phụ thuộc vào nhiều thông + (Le − 1)[i − i i (w dt )) (i − ssa –1 ssa liệu đệm,…Bên cạnh mối tương quan chung hệ số truyền chất với tính (2.49) (wsw − wsa)ir + (wa − wsa)Cpwtw] + (wa − wsa)Cpwtwṁ) w dia [1 + t − w )) (i − + (Le − 1)[i = (w (C i C − chất vật lý thông số kỹ thuật lớp vật liệu đệm chưa xác định Vì dt khơng thể xác định số Me theo hệ số truyền chất mà phải xác định w pw ṁ pw w sw sw ssa sw –1 sa a ] issa − (wsw − wsa)ir + (wa − wsa)Cpwtw] + (wa − wsa)Cpwtw) dMe (i = i C dt pw + (Le − 1)[i − i − ss a w − (w sw sw ssa –1 sw −w + thông qua thực nghiệm (2.50) Với mục tiêu giúp cho việc tính tốn, thiết kế thiết bị phun ẩm dễ dàng )i hơn, nội dung chương trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm trình sa r (2.51) (wa − wsa)Cpwtw] + (wa − trao đổi nhiệt chất thiết bị phun ẩm Từ xây dựng mối liên hệ số Me thông số đầu vào thiết bị phun ẩm wsa)Cpwtw) 2.2.2 Cân nhiệt chất thiết bị tách ẩm 4.1 Mơ tả kết cấu mơ hình thực nghiệm Phương trình cân khối lượng: ṁ a dwa = dṁ pw Phương trình cân lượng (2.53) Kết phân tích lý thuyết truyền nhiệt truyền chất thực chương cho thấy hiệu suất hệ thống khử muối phun – tách ẩm phụ thuộc vào thông số làm việc hệ thống Do việc xác định → ṁ a dia = ṁ w Cpw dtw + dṁ pw Cpwt pw (2.55) CHƯƠNG : MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ TRAO ĐỔI CHẤT TRONG HỆ THỐNG KHỬ MUỐI PHUN – TÁCH ẨM 12 thông số đặc tính để hiệu suất hệ thống cao mục tiêu mà luận án nhắm đến Dựa kết đạt chương 2, chương luận án tiến hành mô trình trao đổi nhiệt trao đổi chất hệ thống khử muối phun – tách ẩm để khảo sát ảnh 25 hưởng thông số đặc tính đến tỷ lệ thu hồi nhiệt, hệ số suất hiệu trao đổi nhiệt, trao đổi chất hệ thống Từ xác định thơng số làm việc tối ưu hệ thống xây dựng phương trình quan hệ thơng số làm việc đến tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu hiệu trao đổi nhiệt, trao đổi chất hệ thống 1-Bình chứa nước cấp, 2-Thiết bị tách ẩm, 3-Dàn ngưng tụ, 4-Thiết bị gia nhiệt, 5-Thiết bị ổn định nhiệt độ, 6-Bơm, 7-Nước ngưng, 8-Quạt, 9-Nước thải, 10-Lớp đệm, 11-Tháp phun ẩm, 12-Vòi phun Hình 4.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 12 25 nhiệt độ tối thiểu Tmin hệ thống  Đã xác định nhiệt độ nước phun hợp lý cho hệ thống khử muối xác định hệ số truyền chất thiết bị phun ẩm phải xác định hệ số truyền nhiệt khơng khí nước thiết bị phun ẩm Tuy nhiên hệ số phun – tách ẩm theo Tmin hệ thống  Đã xây dựng mối quan hệ m tối ưu với nhiệt độ nước phun nhiệt độ nước giải nhiệt thơng qua phương trình hồi quy (3.1)  Đã xác định số Me hợp lý thiết kế thiết bị phun ẩm hệ thống khử muối phương pháp phun – tách ẩm số Me1,2  Đã xác định quan hệ nhiệt độ nước phun, nhiệt độ khơng khí vào thiết bị phun ẩm số Me với nhiệt độ nước khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm thể phương trình hồi quy (3.21) (3.22) CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Hiệu suất hệ thống khử muối phun – tách ẩm phụ thuộc nhiều vào trình truyền nhiệt, truyền chất thiết bị phun ẩm Do đó, việc nghiên cứu thực nghiệm trình truyền nhiệt, truyền chất thiết bị phun ẩm việc làm cần thiết tính tốn, thiết kế tối ưu hệ thống khử muối Quá trình truyền nhiệt, truyền chất thiết bị phun ẩm phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nước phun m Ngoài ra, kết cấu thiết bị phun ẩm ảnh hưởng lớn đến trình trao đổi nhiệt trao đổi chất Các thơng số đặc trưng cho kết cấu thiết bị phun ẩm bao gồm: tiết diện, loại vật liệu đệm, diện tích truyền nhiệt, truyền chất đơn vị thể tích chiều cao lớp đệm Một thơng số đặc trưng cho q trình truyền nhiệt, truyền chất số Me Số Me hàm số tỷ lệ thuận với hệ số truyền chất, diện tích bề mặt lớp đệm tỷ lệ nghịch với lưu lượng nước phun Ở điều kiện làm việc loại vật liệu đệm khác có hệ số truyền chất khác Để 24 13 3.1 Mơ q trình trao đổi nhiệt hệ thống Dựa bước phân thiết bị phun ẩm tách ẩm tích Pinch thực chương 2, Các thơng số đầu chương chương trình trình mơ xây dựng phần chênh lệch nhiệt độ tối thiểu Tmin điểm Pinch mô bao gồm: nhiệt độ nước mềm không khí khỏi thiết bị Visual Basic để khảo ảnh phun ẩm tách ẩm, nhiệt hưởng thông số làm lượng thu hồi, nhiệt lượng bổ việc đến tỷ lệ thu hồi nhiệt sung, nhiệt lượng tổn thất, Các thông số đầu vào tỷ lệ thu hồi nhiệt hệ số chương trình mơ bao suất GOR gồm: nhiệt độ nước phun, 3.1.1 nhiệt độ nước cấp, tỷ lệ Thuật toán giao diện chương trình mơ lưu lượng khối lượng Gọi ta nhiệt độ khơng khí, tw nhiệt độ nước, i chênh lệch entanpi nước của nước khơng khí nhiệt độ thiết bị phun ẩm Quy trình mơ trình bày sơ đồ thuật tốn hình 3.1 phun khơng khí m độ Hình 3.1: Lưu đồ thuật tốn chương trình mơ 24 13 3.1.2 Kết mơ độ nước phun Ta có phương trình xác định nhiệt độ khơng khí nước khỏi 3.1.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ lưu lượng khối lượng nước phun khơng khí Kết phân tích Pinch thiết bị phun ẩm sau: t6 = (B1 + B2 t3 + B3 t3 10 tB39 ) Me + B + B +B tăng m nhiệt độ khơng khí xuống Đối với nhiệt độ nước khỏi thiết bị tách ẩm t2 nhiệt độ nước thải sau phun t4 có tăng giảm t +B t + t2 (3.21) 2 t4 = (C1 + C2 t3 + C3 t3 )Me + (C4 + C5 t3 + + (C7 + C8 t3 + C6 t3 ) Me C9 t ) Hình 3.3: Ảnh hưởng m đến thơng số làm việc hệ thống t3=85oC, Tmin=5oC t1=30oC theo m Sự tăng giảm t2 t4 theo m trái ngược nhau, t2 tăng t4 giảm ngược lại Cả nhiệt độ có cực trị giá trị m Khi t2 đạt giá trị cao t4 nhỏ Vì lưu lượng nước thiết bị phun ẩm tách ẩm lượng thu hồi hệ thống cao nhiệt độ nước cấp t1 nhiệt độ nước phun t3 nhiệt độ nước khỏi thiết bị tách ẩm t2 cao nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm t4 thấp Như giá trị m mà nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm tách ẩm đạt cực trị tỷ lệ thu hồi cao Giá trị m gọi m tối ưu Vì nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm tách ẩm có cực trị ứng với giá trị nhiệt độ nước cấp t1 nhiệt độ nước phun t3 có giá trị m tối ưu 3.1.2.2 )Me + (B + B + B t ) Me2 + (B 11 12 t hình 3.3 cho thấy khỏi thiết bị phun ẩm t6 tăng, nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị tách ẩm t5 giảm Ảnh hưởng Tmin (3.22) + C10 + C11 t3 + Me Trong đó: C12 t2 B1 = −35,4740000342812 C1 = 80,1934147057093 B2 = 1,49357036468559 C2 = −2,54783239091415 B3 = −0,0111441438285706 C3 = 0,0152899041714277 B4 = 24,0441385243688 C4 = −44,5706555311411 B5 = −0,946247240171358 C5 = 1,37794449594281 B6 = 0,00690016233714239 C6 = −0,00798546691428539 B7 = −5,29616944522806 C7 = 8,77956351662819 B8 = 0,202744979928558 C8 = −0,268538661088561 B9 = −0,00146269240285705 C9 = 0,00152326840285707 B10 = 15,8269526983994 C10 = −8,02974675171393 ẩm, trị Tmin cột thẳng đứng bị tách ẩm Kết mô B = 0,250743746032137 C11thiết = 1,51302487051428 11 giá bảng 3.1 cho thấy Tmin củaC12 thiết=bị−0,0079285033714285 phun ẩm lớn Tmin B 0,00415987301587036 12 = thiết bị tách ẩm nhiều m tối ưu thấp ngược lại Với nhiệt độ nước o Bảng 3.1 trình bày kết xác định m tối ưu nhiệt độ nước phun t3=70 C o nhiệt độ nước cấp t1=30 C Giá trị Tmin hàng ngang thiết bị phun 14 23 Phạm vi áp dụng:o công thức áp dụng cho nhiệt độ nước phun khoảng từ 65-85 C với m tối ưu ứng với nhiệt độ nước phun, giá trị số o Me khoảng từ 0,4 đến nhiệt độ khơng khí vào 38 C Từ kết mơ q trình trao đổi nhiệt trao đổi chất hệ thống khử 3.3 sau: Kết luận muối phương pháp phun – tách ẩm, luận án đạt kết  Đã xác định tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu nước phun không khí theo nhiệt độ nước phun, nhiệt độ nước giải nhiệt chênh lệch 14 23 phun ẩm tăng Tuy nhiên nước phun Kết phân tích hồi quy cho thấy nhiệt độ khơng khí nước thay đổi nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm có quan hệ bậc với số Me có quan hệ bậc với nhiệt khỏi thiết bị phun ẩm khơng tuyến tính nhiệt độ nước mà đường cong đồng dạng với Điều cho thấy trình trao đổi nhiệt thiết bị phun ẩm khơng khí bao Hình 3.19: Ảnh hưởng tỷ lệ lưu lượng khối lượng m đến t6 t3=65oC t5=35oC gồm nhiệt nhiệt ẩn 3.2.2.3 Ảnh hưởng số Me Kết mô hình 3.23 cho thấy nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm giảm số Me tăng lên Nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm tăng số Me tăng lên Nhiệt độ khơng khí nước khỏi thiết bị phun ẩm thay đổi khơng tuyến tính với số Me Hình 3.23: Ảnh hưởng số Me đến t4 t6 m = t5=35oC Với giá trị m cố định, giá trị số Me tăng giá trị nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm hội tụ Tuy nhiên số Me>1,2 tốc độ tăng giảm nhiệt độ khơng khí nước khỏi thiết bị phun ẩm thay đổi Từ kết kết luận giá trị số Me phù hợp thiết kế thiết bị phun ẩm hệ thống khử muối phương pháp phun tách ẩm Me1,2 3.2.3 Phân tích hồi quy Sử dụng phần mềm thống kê IBM SPSS để phân tích hồi quy kết mơ nhiệt độ khơng khí nước khỏi thiết bị phun ẩm theo số Me nhiệt độ 22 15 phun t3 nhiệt độ nước cấp t1 giá trị m tối ưu thay đổi Tmin thiết bị phun ẩm thiết bị tách ẩm thay đổi Tuy nhiên, Tmin thiết bị phun ẩm thiết bị tách ẩm tỷ lệ lưu lượng khối lượng tối ưu nước phun khơng khí không thay đổi Tmin thay đổi Như Tmin thiết bị phun ẩm Tmin thiết bị tách ẩm m 3.1.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nước phun Kết mô hình 3.5 cho thấy nhiệt độ nước phun t3 cao giá trị m tối ưu cao ngược lại So sánh với kết nghiên cứu otrước Hou [9] điều kiện làm việc nhiệt độ nước phun t1=80 C nhiệt o độ nước cấp t1=30 C giá trị tối ưu m (m=4) Điều cho thấy kết mô đáng tin cậy tối ưu phụ thuộc vào nhiệt độ nước phun t3 nhiệt độ nước cấp t1 Ngoài chênh lệch Tmin thiết bị phun ẩm thiết bị tách ẩm m tối ưu khơng thay đổi o Bảng 3.1: Ảnh hưởng Tmin đến m tối ưu nhiệt độ t3=70 C o t1=30 C Tmin 6 3,04 2,96 2,88 2,81 3,12 3,2 3,29 3,04 3,12 3,2 2,96 3,04 3,12 2,88 2,96 3,04 22 o Hình 3.5: Ảnh hưởng m đến tỷ lệ thu hồi nhiệt t1=30 C 15 Kết mơ hình 3.6 cho thấy giá trị Tmin nhiệt độ nước o phun t3 thấp tỷ lệ thu hồi nhiệt cao Ở giá trị Tmin=3 C tỷ lệ thu hồi tối đa đạt 72% khoảng nhiệt độ nước phun tối ưu o để tỷ lệ thu hồi tối đa từ 60-80 C Tmin cao nhiệt độ nước phun hợp lý để tỷ lệ thu hồi nhiệt tối đa cao Ở giá trị o o Tmin=5 C nhiệt độ nước phun hợp lý 65 C trở lên Ở giá trị o o Tmin=7 C nhiệt độ nước phun hợp lý 85 C trở lên 3.2.2 3.2.2.1 Kết mô Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí vào thiết bị phun ẩm Kết mơ hình 3.16 cho thấy nhiệt độ khơng khí vào thiết bị phun ẩm tăng lên nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm tăng theo Tỷ lệ lưu lượng khối lượng nước phun khơng khí cao nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm cao Nhiệt độ nước phun tăng nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm tăng theo Tuy nhiên số Me>1,2 chênh lệch nhiệt độ nước khỏi thiết bị phun ẩm theo nhiệt độ nước phun khơng nhiều Hình 3.6: Ảnh hưởng nhiệt độ nước phun t3 đến tỷ lệ thu hồi nhiệt o t1=30 C 3.1.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nước giải nhiệt o Kết hình 3.10 3.11 cho thấy ứng với nhiệt độ nước phun t3=85 C m, thay đổi nhiệt độ nước cấp tỷ lệ thu hồi nhiệt thay đổi Hình 3.16: Ảnh hưởng t5 đến t4 sốHình Me=1,2 t3=65 oC 3.17:vàẢnh hưởng t5 đến t6 số Me=1,2 Tương tự nước đầu thiết bị phun ẩm, kết hình 3.17 cho thấy nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm tăng theo nhiệt độ khơng khí vào, nhiệt độ nước phun m Sự thay đổi nhiệt độ không khí khỏi thiết bị phun ẩm tuyến tính theo nhiệt độ khơng khí vào Tuy nhiên độ dốc khơng khí đầu thấp độ dốc nước khỏi thiết bị phun ẩm Khi m>3,5 nhiệt độ khơng khí khỏi thiết bị phun ẩm gần không thay đổi theo nhiệt độ khơng khí vào 3.2.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ lưu lượng khối lượng Kết hình 3.19 cho thấy m nhiệt độ nước khỏi theo thiết m bị phun ẩm tăng theo Sự Điều thay đổi độ tăng nước khỏi thiết bị phun gần tuyến tính nhiệt cho thấy q trình truyền nhiệtẩm nước trao nhiệt KhioCmvàtăng độ khơng khí khỏi thiết bị Hình 3.11: Ảnh hưởng Hình 3.10: nhiệt Ảnh hưởng độ nước củacấp nhiệt t1 đến độ tỷ lệ lưu lượng tối ưu nước phun khơngchủ khíyếu nhiệt độđổi nước phun t3=85 Tmin =5nhiệt oC nước cấp t1 m đến tỷ lệ thu hồi nhiệt nhiệt độ nước phun t3=85oC Tmin=5oC 16 21 dwa = dtw dia dtw dMe dtw ƒ (t , i , w ) w aa (3.41) (3.42) (3.43) = ƒ (t2 , wi , aa w ) = ƒ (t , i , w ) w aa Với giá trị nhiệt độ nước cấp t1 khác có tỷ lệ thu hồi tối đa giá trịđộmnước tối ưu m tối giá ưu trị nhiệt độ t1, nhiệt cấp Giá càngtrịthấp m thay đổi thấptheo ngược lại nước Nhiệtcấp độ nước cấp thấp tỷ lệ thu hồi nhiệt vùng có m thấp nhiều ngược lại Theo phương pháp Runge-Kutta giá trị thông số khoảng thời gian xác định theo công thức sau: wa(n+1) = wa(n) + (j(n+1,1) + 2j(n+1,2)+2j(n+1,3)+j(n+1,4))/6 ia(n+1) = ia(n) + (k(n+1,1) + 2k(n+1,2)+2k(n+1,3)+k(n+1,4))/6 Me(n+1) = Me(n) + (l(n+1,1) + 2l(n+1,2)+2l(n+1,3)+l(n+1,4))/6 Trong đó: j(n+1,1) = ∆tw ƒ1 (tw(n) , ia(n) , wa(n) ) k(n+1,1) = ∆tw ƒ2 (tw(n) , ia(n), wa(n)) l(n+1,1) = ∆tw ƒ3 (tw(n) , ia(n), wa(n)) (3.45) (3.46) (3.47) 3.1.2.5 Ảnh hưởng m đến hệ số GOR Kết hình 3.12 cho thấy hệ số GOR thay đổi theo tỷ lệ lưu lượng khối lượng chênh lệch nhiệt độ điểm Pinch Tmin thấp hệ số GOR cao Tương tự hiệu suất thu hồi nhiệt tỷ lệ lưu lượng khối (3.48) (3.49) (3.50) lượng nước phun khơng khí tối ưu hệ số GOR đạt giá trị cực đại Điều củng cố lại j (n+1,2) k(n+1,1) = ∆t ƒ (t+ ∆tw , i w 1w(n) k (n+1,2) = ∆t ƒ (t+ ∆tw , i l (n+1,2) = ∆t ƒ (t+ ∆tw , i j = ∆t ƒ (t+ ∆tw , i (n+1,3) w w w 2w(n) 3w(n) 1w(n) 2 = ∆t ƒ (t+ ∆tw , i l (n+1,3) = ∆t ƒ (t+ ∆tw , i w 3w(n) j(n+1,1) a(n) k(n+1,1) a(n) +,2 w a(n) +,2 w 2 a(n) +,2 w +,2 w a(n) +,2 w +)2 j(n+1,2) a(n) +)2 j(n+1,2) a(n) k(n+1,2) a(n) +)2 j(n+1,1) k(n+1,2) a(n) +)2 j(n+1,1) a(n) k(n+1,2) 2w(n) +,2 w k(n+1,1) k (n+1,3) w a(n) +)2 j(n+1,2) a(n) +)2 j(n+1,4) = ∆tw ƒ1 (tw(n) + ∆tw, ia(n) + k(n+1,3), wa(n) + j(n+1,3)) k(n+1,4) = ∆tw ƒ2 (tw(n) + ∆tw, ia(n) + k(n+1,3), wa(n) + j(n+1,3)) l(n+1,4) = ∆tw ƒ3 (tw(n) + ∆tw, ia(n) + k(n+1,3), wa(n) + j(n+1,3)) 20 (3.51) (3.52) Hình 3.12: Ảnh hưởng m đến hệ số GOR nhiệt độ nước phun t3=70oC nhiệt độ nước cấp t1=30oC kết luận ứng với giá trị nhiệt độ nước phun có tỷ lệ lưu lượng tối ưu để hiệu suất thu hồi nhiệt hệ số GOR lớn 3.1.2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nước phun Tmin đến hệ số GOR (3.53) Kết mơ hình 3.13 cho thấy hệ số GOR phụ thuộc vào nhiệt (3.54) độ nước phun t3 Ở giá trị Tmin nhiệt độ nước phun thay đổi (3.55) (3.56) (3.57) (3.58) (3.59) hệ số GOR thay đổi Tuy nhiên thay đổi hệ số GOR theo nhiệt độ không giống nhauo Tmin thay đổi o Ở giá trị Tmin=5 C nhiệt độ nước phun t3 khoảng 70-75 C hệ o số GOR tốt Khi nhiệt độ nước phun nằm ngồi vùng 70-75 C hệ số GOR giảm xuống Như xét phương diện hiệu lượng o o nhiệt độ nước phun hợp lý Tmin=5 C 70-75 C Ở giá trị o o Tmin=4 C nhiệt độ nước phun t3=70 C hệ số GOR cao nhiệt độ nước phun lớn nhỏ giá trị hệ số GOR giảm Khi giá trị 17 o o Tmin3 C hệ số GOR lớn nhiệt độ nước phun t3=65 C Như 20 17 ta nhận thấy quy luật giá trị Tmin giảm nhiệt độ nước phun tối ưu giảm để hệ số GOR đạt giá trị cao A1 = 2,171583508 A6 = −1,52178 10–4 A2 = −56,130665 10–3 A7 = 769,1 10–6 A3 = 40,87823 10–4 A8 = −2,64002267572474.10–6 A4 = −577,98932 10–4 A9 = 1,62731759370208.10–6 A5 = 25,9473 10–4 Công thức (3.1) áp dụng khoảng nhiệt độ: nước giải nhiệt o o tw1=20 ÷35 C nước phun tw3=50 ÷85 C Hình 3.13: Ảnh hưởng t3 m đến hệ số GOR nhiệt độ nước cấp Hình 3.15: Ảnh hưởng nhiệt độ nước phun t3 nước cấp t1 đến m tối ưu 3.2 Mô trình trao đổi nhiệt chất thiết bị phun ẩm 3.2.1 o t1=30 C 3.1.3 Phân tích hồi quy Từ kết phân tích Pinch luận án xác định quan hệ nhiệt độ nước phunthấy nhiệt tối ưu quảnhiệt mơ trêncấp hình 3.15 cho quanđộ hệnước cấp nhiệtđến độm nước phunKết t3 độ nước t1 với m tối ưu đường cong phi tuyến Sử dụng phần mềm thống kê SPSS tác giả phân tích hồi quy quan hệ nhiệt độ nước phun, nhiệt độ nước giải nhiệt Giải toán trao đổi nhiệt trao đổi chất Sử dụng phương pháp Runge-Kutta bậc để giải phương trình (2.49), (2.50) (2.51) Quan hệ thông số đầu hàm số theo nhiệt độ nước phun, entanpi độ chứa khơng khí m ưu.định Từ kết quảưuphân hồiđộquy tácphun giả trìnhtốixác m tối theotích nhiệt nước xác nướcđịnh giảiđược nhiệtphương sau: 2 ṁ = A21 + A2 t1 + A3 t1 + (A4 + A5 t1 + A6 t1 ) t3 + (A7 + A8 t1 + 18 19 (3.1) A9 t1 ) t3 18 19 ... nghiên cứu xác định số thông số đặc tính q trình khử muối nước biển phương pháp phun – tách ẩm đề tài nghiên cứu luận án Mục tiêu nghiên cứu luận án xác định ảnh hưởng thông số đầu vào đến thông. .. thiệu phương pháp khử muối phổ biến sử dụng giới Khử muối phương pháp phun tách - ẩm đánh giá phương pháp khử muối tốt lượng mặt trời Kết nghiên cứu tổng quan hệ thống khử muối phun – tách ẩm cho... dụng phương pháp phun – tách ẩm trở nên dễ dàng - Chương trình bày tổng quan kỹ thuật khử muối phun tách - ẩm - Chương trình bày sở lý thuyết hệ thống khử muối phun – tách ẩm  Phương án – Nhiệt