Nghiên cứu hệ thống chưng cất nước ngọt dùng năng lượng mặt trời với chi phí thấp phù hợp với điều kiện khí hậu việt nam

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~ NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CHƯNG CẤT NƯỚC NGỌT DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VỚI CHI PHÍ THẤP PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM Chuyên ngành : Công nghệ Nhiệt LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THẾ BẢO Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM Ngày …… tháng …… năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN Ngày, tháng, năm sinh: 17-04-1982 Chuyên ngành: Phái: Nam Nơi sinh:Hà Tây Cơng Nghệ Nhiệt Khóa: 2006 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CHƯNG CẤT NƯỚC NGỌT DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VỚI CHI PHÍ THẤP PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: • Nghiên cứu khảo sát tài liệu công nghệ cất nước dùng lượng mặt trời • Trình bày phương pháp tính cường độ xạ, nghiên cứu lý thuyết đưa mơ hình tính toán nhiệt cho hệ thống chưng cất nước dùng lượng mặt trời • Chế tạo mơ hình cất nước dùng lượng mặt trời dạng hai mái nghiêng có đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng • Tiến hành thực nghiệm đo đạc thơng số mơ hình • Đánh giá kết quả, hiệu kinh tế, rút nhận xét, kết luận NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18-02-2009 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04-12-2009 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THẾ BẢO Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS NGUYỄN THẾ BẢO PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, bên cạnh nỗ lực thân, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: TS NGUYỄN THẾ BẢO thầy giáo trực tiếp hướng dẫn suốt trình thực luận văn, cảm ơn thầy tận tình giúp đỡ, đưa ý kiến nhận xét lời góp ý chân thành Các thầy môn Công nghệ Nhiệt lạnh, trường Đại học Bách khoa Tp HCM tận tình giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến sâu sắc chuyên môn Các anh chị em đồng nghiệp, đồng môn động viên, giúp đỡ suốt trình thực luận văn TP HCM, tháng 11 năm 2009 NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Hệ thống chưng cất nước sử dụng lượng mặt trời ứng dụng lâu đời, nay, hiểu thiết bị thấp nên ứng dụng không rộng rãi Trong phạm vi luận văn “Nghiên cứu hệ thống chưng cất nước dùng lượng mặt trời dạng hai mái nghiêng, phù hợp với điều kiện Việt Nam”, tác giả tập trung đưa thể thức nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm từ cải tiến hệ thống cổ điển (đối lưu tự nhiên) cách lắp đặt thêm hệ thống ngưng tụ riêng biệt nhằm tăng khả hấp thụ lượng mặt trời tăng diện tích ngưng nước, từ làm tăng sản phẩm thu Ngoài ra, luận văn đưa điều kiện tối ưu để thu sản phẩm cách tối đa: Xác định chiều cao tối ưu lớp nước Độ nghiêng phủ phù hợp Tốc độ gió cho khơng bị tổn thất nhiệt môi trường xung quanh Nghiên cứu lý thuyết đưa mơ hình tính tốn nhiệt cho hệ thống chưng cất nước Dựa nguyên lý hoạt động, đặc tính kỹ thuật hệ thống, tác giả xây dựng phần mềm hỗ trợ tính tốn để xác định thông số tối ưu cho hệ thống Thực nghiệm, sử dụng số liệu đo đạc thực tế, số liệu khí tượng thời điểm khác để so sánh đánh giá chương trình So sánh hiệu hệ thống cải tiến so với ban đầu Mục Lục Nhiệm vụ luận văn Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn Mục lục Chương I: MỞ ĐẦU I Đặt vấn đề II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Giới hạn nghiên cứu Chương II: TỔNG QUAN I Tình hình lượng: II Nhu cầu nguồn nước ngọt: III Thiết bị chưng cất nước sử dụng: III.1 Dạng sơ khai: III.2 Dạng Single slope still: III.3 Dạng Double slope still: III.4 Dạng Double basin still: III.5 Dạng cầu: III.6 Dạng Multi-stage flash distillation (MSF): 10 III.7 Dạng Multi-Effect distillation (MED 11 III.8 Dạng Vapour compression distillation: 11 III.9 Dạng Reverse Osmosis membrane distillation: 12 III.10 Một số dạng nghiên cứu ứng dụng Việt Nam: 13 IV Tổng quan lượng mặt trời 15 IV.I Bức xạ tổng xạ: 16 IV.2 Năng lượng mặt trời Việt Nam: 18 Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Nguyên lý chưng cất nước ngọt: 19 II Cơ sở lý thuyết: 19 II.1 Tính cường độ xạ đến mặt phẳng nghiêng: 19 II.2 Xác định hệ số phản xạ, hấp thụ truyền qua 21 II.3 Phương trình truyền nhiệt truyền chất thiết bị chưng cất truyền thống hai mái nghiêng: 23 II.3.1 Hệ thống đối lưu tự nhiên: 23 II.3.2 Hệ thống đối lưu cưỡng bức: 32 III Phần mềm hỗ trợ tinh toán: 40 III.1 Sơ đồ thuật toán 40 III.2 Giao diện phần mềm: 40 Chương IV: THÍ NGHIỆM I Mục đích, ý nghĩa 42 II Mô tả hệ thống 42 III Thuyết minh dụng cụ đo 42 IV Tiến hành thí nghiệm, xử lý kết thí nghiệm, nhận xét, bàn luận 43 Chương V: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ I Thực trạng vùng khảo sát: 75 II Tính hiệu kinh tế khả thu hồi vốn 75 Chương VI: KẾT LUẬN I Kết luận 79 II Đề nghị 80 Luận văn thạc sĩ Chương 1: MỞ ĐẦU I Đặt vấn đề: Hiện nhà nước ta khuyến khích sử dụng thiết bị dùng lượng mặt trời Hơn nữa, người dân ngày thấy tầm quan trọng tiết kiệm sử dụng thiết bị chưng cất nước dùng lượng mặt trời họ sử dụng ngày nhiều Tuy nhiên điều quan trọng vấn đề tính hiệu kinh tế kỹ thuật thiết bị chưng cất nước dùng lượng mặt trời Bởi nay, số loại cổ điển cao cấp không phù hợp với lý hiệu suất giá chưa hợp lý Chính nên tác giả chọn đề tài với mục đích để đưa mơ hình hồn thiện thiết bị chưng cất nước sử dụng lượng mặt trời thân thiện với môi trường đáp ứng hai yếu tố trên, là, hiệu suất cao, giá hợp lý Hiện nay, số vùng xa xôi hẻo lánh, vùng sâu vùng xa, hải đảo xa xôi ,đa số, sử dụng thiết bị chưng cất dạng hai mái nghiêng với chi phí khơng cao so với loại khác hiệu suất thấp, nên đề tài này, tác giả cố gắng đưa mơ hình với chi phí thấp để cải thiện hệ thống Mơ hình mà tác giả đưa có ý nghĩa thực tiễn lớn, làm tăng khả trao đổi nhiệt diện tích ngưng tụ, dẫn đến lượng nước thu cao HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 66 53.2 42.4 42.3 37.9 42.3 37.6 31.5 39.7 99.7 95.5 3.401 56.8 42.9 43.7 38.3 43.5 38.1 31.7 41.4 99.8 95.6 3.901 57.1 43.5 44.9 38.6 44.6 38.5 31.8 42.6 99.9 96.3 4.501 56.9 43.3 44.6 38.3 44.4 38.3 31.4 42.4 99.8 96.1 4.89 56.5 42.9 44.1 37.6 43.1 37.4 31.2 42.1 99.7 95.1 5.16 50.8 41.5 40.6 37.1 41.4 36.3 30.9 41.3 99.6 94.1 5.32 44.6 41.1 38.9 36.6 39.8 35.5 30.6 39.6 99.4 93.7 5.48 40.9 38.3 37.6 35.8 38.4 34.5 30.3 38.5 99.1 93.5 5.52 38.6 36.4 34.5 33.3 37.8 31.7 29.1 37.6 98.8 93.4 5.57 34.2 32.5 31.6 31.2 33.9 30.9 28.7 35.1 98.6 93.2 5.64 33.2 32.1 30.1 30.4 31.6 30.4 28.1 31.7 98.4 93.1 5.64 Vận tốc gió 0,5 m/s: tw tg tf tfin tfout tb tnv tnr phout phin m0.5(lit) 30.1 30.2 30.1 30.1 30.1 29.3 29.1 29.4 93.1 92.1 30.8 30.5 30.7 30.3 30.9 29.7 29.4 29.7 95.2 92.6 0.017 31.6 30.7 31.1 30.9 31.6 30.1 29.7 30.3 97.6 92.9 0.1 34.6 32.1 32.8 31.5 32.5 30.6 29.8 30.9 98.4 93.3 0.1567 35.9 32.5 33.9 31.7 33.7 30.9 30.1 31.5 98.7 93.6 0.39 37.5 32.9 35.8 32.5 35.9 31.5 30.3 31.7 98.9 93.7 0.76 39.8 34.9 36.9 33.3 37.9 32.8 30.4 32.8 99.1 93.8 1.22 44.9 35.7 39.7 35.7 40.3 33.6 30.9 33.2 99.3 94.3 1.77 46.1 39.5 41.3 36.9 41.1 35.1 31 36.3 99.5 95.2 2.235 50.6 40.5 42.7 37.7 41.6 36.7 31.2 37.1 99.6 95.4 3.04 53.4 42.6 43.2 38.1 42.7 37.9 31.4 40.8 99.7 96.6 3.73 56.9 43.2 44.5 38.5 43.5 38.3 31.5 42.1 99.8 96.7 4.4 57.3 43.7 45.1 38.6 44.6 38.5 31.8 42.6 99.9 96.8 4.91 57.1 43.5 44.7 38.3 44.4 38.3 31.5 42.4 99.8 96.5 5.16 56.6 43.1 44.3 37.7 43.7 37.4 31.3 42.1 99.6 96.2 5.56 50.9 41.5 40.5 37.4 42.3 36.3 31.1 41.4 99.3 95.4 5.7 44.7 41.1 38.9 36.6 40.1 35.5 30.5 39.6 99.1 94.3 5.75 41.1 38.4 37.7 35.9 39.4 34.5 30.3 38.6 98.9 93.5 5.82 38.9 36.7 34.7 33.4 37.4 31.7 29.3 37.6 99.7 93.4 5.85 34.5 32.6 36.8 32.1 34.1 30.9 28.7 35.1 98.6 93.2 5.88 33.1 32.2 30.5 30.5 31.7 30.4 28.1 31.7 98.4 93.1 5.9 HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 67 Vận tốc gió 1,0 m/s: tw tg tf tfin tfout tb tnv tnr phout phin m1(lit) 30.1 30.4 30.2 30.2 30.2 29.4 29.2 29.4 93.3 92.3 30.8 30.9 30.5 30.3 30.7 29.7 29.3 29.7 95.2 92.6 0.014 31.6 31.2 31.1 30.9 31.6 29.9 29.5 30.1 95.6 92.8 0.07 34.7 32.3 32.6 31.2 32.2 30.1 29.9 30.6 98.3 93.1 0.134 35.9 32.6 33.9 31.6 33.6 30.6 30.1 31.2 98.5 93.6 0.29 37.4 34.1 35.6 32.5 35.6 31.2 30.3 31.5 98.6 93.7 0.52 39.8 35.6 36.8 33.1 37.9 32.7 30.4 32.6 98.8 93.8 0.67 45.2 36.7 39.7 35.3 40.7 33.1 30.7 33.2 99.1 94.5 1.03 46.2 39.8 40.6 36.5 41.4 34.3 31.1 35.3 99.2 95.1 1.69 52.2 40.9 41.1 37.5 41.8 36.4 31.2 36.6 99.3 95.3 2.23 53.1 42.7 42.2 37.8 42.6 37.5 31.4 39.6 99.5 95.4 2.73 56.7 43.1 43.6 38.2 43.8 38.1 31.6 41.3 99.7 95.6 3.34 56.9 43.6 44.7 38.5 44.4 38.3 31.8 42.4 99.8 96.1 3.77 56.7 43.5 44.5 38.1 44.2 38.1 31.5 42.1 99.7 95.8 3.99 56.4 43.1 44.2 37.5 43.2 37.6 31.3 41.6 99.5 95.5 4.4 51.1 41.5 40.5 37.1 41.1 36.1 31.1 41.1 99.4 94.1 4.62 44.5 41.1 39.1 36.7 39.7 35.7 30.5 39.7 99.1 93.8 4.82 40.8 38.5 37.7 35.7 38.3 34.5 30.3 38.8 98.9 93.5 4.96 38.7 37.1 34.6 33.4 37.7 31.8 29.2 37.6 98.8 93.4 5.03 34.3 32.5 31.6 31.4 33.8 30.9 28.5 34.9 98.6 93.2 5.1 33.3 31.4 30.2 30.5 31.7 30.5 28.1 32.1 98.4 93.1 5.13 Vận tốc gió 1,5 m/s: tw tg tf tfin tfout tb tnv tnr phout phin m1.5(lit) 30.2 30.4 30.2 30.2 30.2 29.4 29.1 29.4 93.5 92.4 30.8 30.8 30.5 30.5 30.7 29.7 29.4 29.7 95.2 92.6 0.013 31.7 31.1 31.5 30.9 31.7 29.9 29.8 30.1 95.6 92.8 0.065 34.8 32.1 32.4 31.1 32.2 30.1 29.9 30.7 98.3 93.1 0.11 35.9 32.5 33.8 31.6 33.7 30.6 30.1 31.1 98.5 93.6 0.2 37.4 34.1 35.5 32.5 35.6 31.2 30.2 31.6 98.6 93.7 0.4 40.1 35.3 36.9 33.5 37.9 32.7 30.5 32.6 98.7 93.8 0.47 45.1 36.5 39.7 35.1 40.8 33.1 30.9 33.7 98.9 94.5 0.85 HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 68 46.3 39.6 40.5 36.3 41.4 34.3 31 35.3 99 95.1 1.66 52.1 40.3 41.5 36.9 41.9 36.4 31.2 36.3 99.2 95.3 2.2 53.1 42.5 42.2 37.5 42.7 37.5 31.5 39.5 99.3 95.4 2.55 56.5 42.9 43.9 37.9 43.8 38.1 31.7 41.4 99.5 95.6 2.77 56.7 43.4 44.5 38.3 44.2 38.3 31.8 42.1 99.6 96.1 3.31 56.6 43.1 44.3 37.9 43.9 37.9 31.5 41.8 99.5 95.8 3.67 56.3 42.6 44.1 37.5 43.1 37.3 31.1 41.5 99.3 95.5 3.99 51.2 41.6 40.4 36.9 41.2 36.2 31 39.9 99.1 94.1 4.16 44.6 40.2 39.1 36.7 39.7 35.7 30.7 39.5 99 93.8 4.46 40.9 38.4 37.8 35.5 38.5 34.5 30.1 38.8 98.9 93.5 4.64 38.9 37.2 34.5 33.4 37.7 31.8 29.4 37.6 98.8 93.4 4.7 34.5 32.4 31.7 31.4 33.8 30.9 28.6 34.9 98.6 93.2 4.84 33.4 31.5 30.3 30.5 32.1 30.5 28.1 32.1 98.4 93.1 4.87 Từ kết thực nghiệm, ta xây dựng biểu đồ tương quan giá trị sau: 60 50 40 tA tw 30 tg 20 tnr tnv 10 h 17 h 16 h 15 h 14 h 13 h 12 h 11 h 10 9h 8h 7h Hình 4.7: Nhiệt độ (0C)theo thời gian HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 69 m0.3(lit) m0.5(lit) m1(lit) m1.5(lit) h 17 16 h h 15 14 h h 13 h 12 h 11 h 10 9h 8h 7h Hình 4.8: Lượng nước (lít) thu theo vận tốc gió ngày Nhận xét: - Khi tốc độ gió thiết bị tăng từ 0,3m/s đến 0,5m/s lượng nước thu tăng 4,4%, tốc độ gió tăng lên 1,0m/s đến 1,5 m/s lượng nước thu lại giảm nhiều, từ 13% đến 17% nhiệt lượng làm bay nước bị quạt hút mơi trường bên ngồi q nhiều Thí nghiệm 4: So sánh lượng nước thu hệ thống đối lưu tự nhiên cưỡng ngày liên tiếp, từ ngày 27/11 – 3/12/2009 : Ngày 27/11/2009 Thời gian CĐBX mtn(lit) mcb(lit) tinhtoantn(lit) tinhtoancb(lit) 7h 180 0 0 8h 267 0,0011 0.21 0,0014 0.25 9h 445 0.05 0.47 0.08 0.49 10h 529 0.1 1.02 0.58 HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 70 11h 671 0.2 1.69 0.86 2.26 12h 720 0.75 2.52 1.72 3.2 13h 761 1.32 3.64 4.5 14h 735 1.7 4.68 2.64 5.36 15h 612 2.1 5.36 2.93 5.86 16h 325 2.3 5.6 3.2 6.3 17h 195 2.6 5.67 3.378 6.578 mtn(lit) mcb(lit) Ngày 28/11/2009 Thời gian CĐBX tinhtoantn(lit) tinhtoancb(lit) 7h 127 2.6 5.67 2.6 5.67 8h 228 2.8 5.7 3.3 6.2 9h 400 3.3 5.83 3.7 6.6 10h 493 3.58 6.5 4.3 7.3 11h 653 3.77 6.8 4.51 7.9 12h 682 7.39 4.7 8.7 13h 645 4.15 8.33 9.8 14h 677 4.4 9.3 5.7 11.2 15h 535 4.8 10.7 6.1 12.2 16h 387 5.1 11.7 6.5 12.9 17h 143 5.3 12.1 6.836 13.236 mtn(lit) mcb(lit) Ngày 29/11/2009 Thời gian CĐBX tinhtoantn(lit) tinhtoancb(lit) 7h 160 5.3 12.1 5.3 12.1 8h 297 5.4 12.3 5.9 12.8 9h 400 5.6 12.7 6.4 13.6 10h 503 13.4 6.9 14.2 11h 574 6.31 13.6 7.2 14.5 12h 627 6.59 13.74 7.8 15 13h 566 7.15 14.42 15.4 14h 550 7.44 14.78 8.4 16.2 15h 468 7.72 15.8 8.6 17 16h 339 7.91 16.3 9.1 17.5 17h 180 8.2 15.4 9.456 17.896 Ngày 30/11/2009 HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 71 Thời gian CĐBX mtn(lit) mcb(lit) tinhtoantn(lit) tinhtoancb(lit) 7h 220 8.2 15.4 8.2 15.4 8h 313 8.28 16.0 8.5 16.8 9h 514 8.3 16.6 17.4 10h 551 8.6 17.1 9.4 17.8 11h 622 8.9 17.6 9.7 18.6 12h 619 9.1 18 10.2 19 13h 612 9.4 19.1 10.7 20.1 14h 579 10 20.1 11.1 21.4 15h 460 10.4 20.8 11.6 21.9 16h 389 10.8 21.2 12 22.5 17h 205 10.9 21.5 12.231 22.721 mtn(lit) mcb(lit) Ngày 01/12/2009 Thời gian CĐBX tinhtoantn(lit) tinhtoancb(lit) 7h 88 10.9 21.5 10.9 21.5 8h 130 11.1 21.6 11.8 22.2 9h 280 11.4 22 12.2 22.89 10h 529 11.8 22.8 12.6 23.7 11h 597 12.3 23.4 13.2 24.6 12h 713 12.7 24.4 13.9 25.6 13h 733 13.4 25.4 14.7 27 14h 572 14 26.1 14.9 27.8 15h 496 14 27.2 15.1 28.6 16h 236 14.4 27.8 15.3 29 17h 134 14.5 28.2 15.565 29.336 mtn(lit) mcb(lit) Ngày 02/12/2009 Thời gian CĐBX tinhtoantn(lit) tinhtoancb(lit) 7h 154 14.5 28.2 14.5 28.2 8h 207 14.59 28.3 14.8 28.9 9h 313 14.87 28.7 15.39 29.3 10h 572 15.25 28.9 15.86 29.7 11h 710 15.44 29.4 16.03 30.3 12h 789 15.91 29.9 16.85 31.4 HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 72 13h 780 16.7 31 17.44 33 14h 703 17.1 32.1 17.85 34.1 15h 580 17.7 33.1 18.4 35.1 16h 325 17.79 34.2 19 35.8 17h 220 18.3 34.7 19.214 36.104 mtn(lit) mcb(lit) Ngày 03/12/2009 Thời gian CĐBX tinhtoantn(lit) tinhtoancb(lit) 7h 185 18.3 34.7 18.3 34.7 8h 266 18.08 34.9 18.94 35.3 9h 435 18.26 35.2 19.37 36.1 10h 525 18.55 35.84 19.49 37.05 11h 697 19.11 36.6 20.2 37.8 12h 790 19.3 37.3 20.4 39 13h 823 20.11 38.1 21.2 39.7 14h 815 20.34 39.3 21.7 40.9 15h 625 20.57 40.2 22.2 41.8 16h 320 21.2 41 22.5 42.5 17h 194 21.5 41.4 22.816 42.906 Từ kết tính tốn thực nghiệm, ta xây dựng biểu đồ tương quan giá trị sau: - Đồ thị cường độ xạ theo thời gian ngày liên tục, từ 27/11 – 03/12/2009 - Đồ thị lượng nước ngưng thu theo tính tốn theo thực nghiêm thiết bị đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 73 C n g đ ộ b ứ c x (W /m ) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 7h thời gian (giờ) CĐBX Hình 4.9: Cường độ xạ theo thời gian ngày liên tục, từ 27/1103/12/2009 HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 74 L ượ n g n ướ c th u đ ượ c (lit) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 7h 17h 15h 13h thời 11h gian (giờ) 9h 7h 17h 15h mtn mcb mtttn mttcb Hình 4.10: Lượng nước ngưng thu ngày liên tục 27/113/12/2009 HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 75 Sai số thực nghiệm so với tính tốn: - Đối lưu tự nhiên: Δmtn = 9.756 − 7.6 = 19.63% 9.756 - Đối lưu cưỡng bức: Δmtn = 17.896 − 15.4 = 13.94% 17.896 Sai số thực nghiệm so với tính tốn đối lưu cưỡng trường hợp xấu 19.63% (trong ngày có nhiều mây, nắng yếu), cịn sai số trung bình ngày lại 3.9% Sai số dụng cụ đo bọc cách nhiệt khơng tốt, ngồi cịn lượng nước ngưng rơi trở lại bể chứa Lượng nước ngưng thu đối lưu cưỡng so với đối lưu tự nhiên 49% ,do ta sử dụng loại lưu cưỡng có lợi hơn, thời gian thu hồi vốn nhanh HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 76 Chương V: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ I Thực trạng vùng khảo sát: Theo khảo sát Unicef châu Á [11] bình quân người dân sử dụng khoảng 14 lít nước / ngày cho việc ăn uống nấu nướng Hiện nay, giá nước vùng sâu, vùng xa, hải đảo, cụ thể Phú Quốc (mùa khô từ tháng 12 kéo dài đến tháng 5, nhiệt độ môi trường cao 34,50C, số nắng trung bình: 7,5h/ngày) nơi khảo sát nước sử dụng uống khơng qua nấu chín: nước đóng bình 20 lít giá 42.500VNĐ – 45.000VNĐ (thực tế 12.000VNĐ / bình), giá nước đóng chai 0,5 lít 7.00010.000VNĐ (thực tế giá 3.000VNĐ/ chai) vào thời điểm khơ hạn Nhưng giá nước sinh hoạt rẻ hơn, dao động từ 8.000- 15.000VNĐ can 10 lít Như tính bình qn người dùng 14 lít nước ngày 16.100VNĐ , để đun sôi lượng nước tốn thếm 1,14 kwh điện (giá điện Phú Quốc 3.945 VNĐ/kwh) tương đương 4.500 VNĐ Vậy tổng giá trị lượng nước dùng cho ăn uống nấu nướng cho người dùng ngày 20.600VNĐ Đây số tiền không nhỏ người dân lao động II Tính hiệu kinh tế khả thu hồi vốn: Để làm thiết bị chưng cất nước dùng lượng mặt trời Tole lạnh: m2 x 30.000 VNĐ /m2 = 180.000 VNĐ Sắt V: 8m x 6.000 VNĐ /m = 42.000 VNĐ Kính ly: 50.500VNĐ/m2 x 1,5 = 76.000 VNĐ Xốp cách nhiệt: 2.000 VNĐ/m2 x = 4.000 VNĐ Phụ liệu kèm: vít, que hàn, keo, sơn đen, ống nhựa : 155.000 VNĐ Quạt 0,2 W: 15.000 x = 30.000 VNĐ Acquy 12V: 65.000 VNĐ/cái + chi phí sạc bình: 395 VNĐ HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 77 Ống đồng đường kính 12 mm: 6.000 VNĐ/m x 5m = 30.000 VNĐ Vậy tổng chi phí cho 1m2: 457.000 VNĐ, có quạt thiết bị ngưng: 582.000 VNĐ Tính trung bình theo thí nghiệm liện tục với cường độ xạ trung bình (480 W/m2) ứng với m2 thiết bị đối lưu tự nhiên thu khoảng 3,07 lít nước ngày, đối lưu cưỡng 5,9 lít/ ngày diện tích ta cần làm cho người sử dụng 14 lít/ ngày là: Đối lưu tự nhiên: 4,56 m2 tương đương vốn đầu tư ban đầu 2.084.000 VNĐ Đối lưu cưỡng bức: 2,37m2 tương đương 1.380.000 VNĐ Ta so sánh chi phí tối thiểu cho người/ ngày dùng 14 lít nước - Nước mua: Chi phí đầu tư ban đầu: VNĐ/người Chi phí thường xuyên: 20.600 VNĐ/người/ngày - Dùng thiết bị đối lưu tự nhiên: Chi phí đầu tư ban đầu cho 5,6 m2: 2.084.000 VNĐ/người Chi phí thường xuyên: VNĐ/người Thời gian hoàn vốn so với ta mua nước sử dụng ngày: 102 ngày - Dùng thiết bị đối lưu cưỡng bức: Chi phí đầu tư ban đầu cho 2,6 m2 : 1.380.000 VNĐ/người Chi phí thường xuyên: 395 VNĐ/người/ngày (sạc bình acqui) Thời gian hồn vốn so với ta mua nước sử dụng ngày: 67 ngày Vậy chi phí thường xun cho bình acquy 27.000 VNĐ HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 78 Như vậy, sử dụng thiết bị chưng cất nước dùng lượng mặt trời dạng đối lưu cưỡng vùng sâu, vùng xa, hải đảo có lợi Chi phí đầu tư ban đầu thấp mà tiết kiệm nhiều cơng sức, chi phí hàng ngày người, kết cấu gọn diện tích nhỏ, thời gian khấu hao ngắn, lượng nước ngưng thu cao gấp đôi HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo Luận văn thạc sĩ 79 Chương V: KẾT LUẬN I Kết luận: Dựa nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm cho thấy rằng: ta sử dụng thiết bị chưng cất nước dùng lượng mặt trời đối lưu cưỡng với điều kiện lý tưởng kết lượng nước ngưng thu khả quan (chiều cao lớp nước, độ nghiêng phủ, tốc độ gió) ứng dụng rộng rãi cho vùng khô hạn, hải đảo, nơi mà nước Với chi phí đầu tư ban đầu thấp, khả thu hồi vốn nhanh có ích người có thu nhập thấp Cụ thể sau: - Cường độ xạ lớn, lượng nước thu nhiều - Độ chênh nhiệt độ nước – kính, – nước giải nhiệt lớn lượng nước ngưng tụ nhiều - Khi chiều cao lớp nước tăng lượng nước thu giảm, từ 1cm đến 3cm giảm 12% - Khi độ nghiêng phủ tăng lượng nước thu tăng, lượng nhiệt hấp thụ nhiều độ nghiêng phủ tăng (diện tích bề mặt tăng) Khi độ nghiêng phủ tăng từ 50 lên 100 lượng nước ngưng thu tăng 3,5% tăng lên 150 đến 300 lượng nước ngưng tăng lên ít, tăng 0,86% - 0,34% Lượng nước ngưng thu 50 phần nước ngưng rơi lại bể chứa độ nghiêng phủ thấp - Khi tốc độ gió thiết bị tăng từ 0,3m/s đến 0,5m/s lượng nước thu tăng 4,4%, tốc độ gió tăng lên 1,0m/s đến 1,5 m/s lượng nước thu lại giảm nhiều, từ 13% đến 17% nhiệt lượng làm bay nước bị quạt hút mơi trường bên ngồi q nhiều HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo 80 Luận văn thạc sĩ Lượng nước ngưng thu đối lưu cưỡng so với đối lưu tự nhiên 49% ,do ta sử dụng loại lưu cưỡng có lợi hơn, thời gian thu hồi vốn nhanh II Đề nghị: Những nghiên cứu tập luận văn hồn tồn áp dụng thực tế, nhiên vốn đầu tư ban đầu lắp đặt bảo dưỡng thiết bị thiết bị có cao so với hệ thống truyền thống nên cần rõ ưu điểm hệ thống Hướng phát triển đề tài: ta tiếp tục nghiên cứu vấn đề chưng cất nước dùng lượng mặt trời điều kiện khí hậu Việt Nam ta cần phân tích số khía cạnh mà đề tài chưa đề cập tới kết hợp cơng nghệ tích trữ lượng vào hệ thống cho lượng nước thu cao hơn, giá thành phù hợp HVTH: Nguyễn Lê Hồng Sơn GVHD: TS Nguyễn Thế Bảo ... ngành: Phái: Nam Nơi sinh:Hà Tây Cơng Nghệ Nhiệt Khóa: 2006 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CHƯNG CẤT NƯỚC NGỌT DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VỚI CHI PHÍ THẤP PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM NHIỆM... giá hợp lý III Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài thống chưng cất nước dùng lượng mặt trời dạng hai mái nghiêng IV Giới hạn nghiên cứu: Trong phạm vi đề tài ? ?Nghiên cứu hệ thống chưng. .. VĂN Hệ thống chưng cất nước sử dụng lượng mặt trời ứng dụng lâu đời, nay, hiểu thiết bị thấp nên ứng dụng không rộng rãi Trong phạm vi luận văn ? ?Nghiên cứu hệ thống chưng cất nước dùng lượng mặt