HỘI THI KHKT DÀNH CHO H/S THPT ĐỀ TÀI: “ LỌC NƯỚC SINH HOẠT TỪ KHÔNG KHÍ DÙNG CHO CÁC CHIẾN SỸ HẢI ĐẢO HAY MỘT SỐ VÙNG KHÔ HẠN NHƯ NINH THUẬN ”

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH QUẢNG TRỊ SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG TRỊ o0o HỘI THI KHKT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC : 2018-2019 ĐỀ TÀI: “ LỌC NƯỚC SINH HOẠT TỪ KHƠNG KHÍ DÙNG CHO CÁC CHIẾN SỸ HẢI ĐẢO HAY MỘT SỐ VÙNG KHÔ HẠN NHƯ NINH THUẬN ” Học sinh thực hiện: Trang Hán Siêu Nguyễn Quốc Thắng Lớp 11 B2 - Trường THPT Gio Linh GVHD: Trương Quang Kiểm Gio Linh, tháng 12 năm 2018 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài 2.Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Đối tượng nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu 5.Tính mẽ đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu 7.1.Phương pháp quan sát ,điều tra 2.Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu 3.Phương pháp phân loại hệ thống hóa lý thuyết 4.Phương pháp chuyên gia 5.Phương pháp thực nghiệm ,xây dựng mơ hình hóa 6.Phương pháp phân tích tổng hợp Bố cục đề tài 1 1 2 2 2 2 NỘI DUNG Chương I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Hệ thống cung cấp nguồn điện I Khái niệm pin Quang điện I.2 Cấu tạo pin Quang điện I.3 Nguyên tắc hoạt động pin Quang điện .3 I.4 Hệ thống nạp điện cho Ắcquy II Khối làm lạnh nước ngưng tụ sò nóng lạnh II.1.Sị tản nhiệt gì? II.2.Nguyên lý làm việc II.3 Thơng số kỹ thuật sị nóng lạnh II.4.Quạt làm mát mặt nóng sị nóng lạnh III Khối thu hồi xử lý nước III.1.Khối thu hồi xử lý nước III.2 Quy trình lọc nước nhiều tầng Chương II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG I.Sơ đồ khối thiết bị II.Quy trình hoạt động Chương III QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH MÁY III.Quy trình lắp đặt III.1 Lắp đặt sị nóng lạnh 7 8 8 III.2 Lắp khối thu hồi xử lý nước III.3.Lắp đặt khối nguồn III.4 Vận hành thiết bị KẾT LUẬN 11 Kết đạt Tính mẽ đề tài 3.Tính ưu việt 4.Hướng nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 11 11 11 11 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nước đóng vai trị quan trọng sức khỏe sống người số loài vật khác Nước giúp người trì sống hàng ngày bỡi người sử dụng nước để cung cấp cho nhu cầu ăn uống ,hoặc sử dụng cho hoạt động sinh hoạt Nước không trong, khơng màu, khơng mùi, khơng vị mà cịn phải an toàn sức khỏe người sử dụng Nếu sử dụng nước khơng ảnh hưởng lớn tới sức khỏe, nước mơi trường trung gian chuyển tải chất hóa học loại vi khuẩn, vi rút, ký sinh trùng gây bệnh mà mắt thường khơng nhìn thấy Tuy nhiên số vùng khó biển hay hải đảo vùng chịu khắc nghiệt thời tiết vào ngày hè tỉnh Ninh Thuận năm gần khan nước ảnh hưởng lớn sinh hoạt người sinh tồn số động vật Xuất phát từ vấn đề ,nhóm chúng em thiết kế máy : “ LỌC NƯỚC SINH HOẠT TỪ KHƠNG KHÍ DÙNG CHO CÁC CHIẾN SỸ HẢI ĐẢO HAY MỘT SỐ VÙNG KHÔ HẠN NHƯ NINH THUẬN ” Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn - Góp phần tạo nguồn nước sử dụng sinh hoạt người trì sống cho số loại động vật vùng khó khăn hải đảo hay thiên nhiên khắc nghiệt Ninh Thuận năm gần - Sử dụng nguồn lượng sạch,dễ sử dụng , chi phí khơng cao,có tính bền vững lâu dài thích hợp với nhiều vùng miền Đối tượng nghiên cứu - Các thiết bị điện ,điện tử sị nóng lạnh,nguồn lượng cung cấp điện cho thiết bị hoạt động - Nguồn nước -Hệ thống tinh lọc nước Mục tiêu nghiên cứu -Thiết kế máy chiết xuất nước từ khơng khí vận hành tự động ,tính ổn định ,sử dụng lâu dài ,giá thành thấp - Lắp đặt : + Khối nguồn (1): Pin lượng mặt trời ,hệ thống nạp điện dự phòng cho Ắcquy + Khối làm lạnh (2): + Khối thu gom sử lý nước (3): -Lắp đặt sử dụng cho chiến sỹ hải đảo hay vùng khắc nghiệt khí hậu khan vùng nước Tính mẽ đề tài -Chiết xuất nước từ khơng khí với giá thành chi phí thấp - Sử dụng nguồn lượng từ pin lượng mặt trời - Vận hành cách tự động , tính ổn định sử dụng lâu dài - Góp phần cung cấp nguồn nước sinh hoạt cho vùng đắc biệt khó khăn nguồn nước Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu thực trạng khan nước vùng hải đảo hay vùng thiên nhiên khắc nghiệt thiếu hụt nguồn nước - Tiến hành lên kế hoạch nghiên cứu ,tìm tài liệu ,thiết kế mơ hình ,thu thập thiết bị ,điện ,điện tử - Tiến hành lắp ráp ,vận hành thiết bị với điện áp 9-12 V DC Phương pháp nghiên cứu 7.1.Phương pháp quan sát ,điều tra Nghiên cứu thực trạng khan nước vùng hải đảo hay vùng thiên nhiên khắc nghiệt thiếu hụt nguồn nước 7.2.Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu Tìm hiểu số kiến thức chường trình mơn Vật lý 11,12,công nghệ , mạch điện ,điện tử ,Internet số thiết bị làm lạnh 7.3.Phương pháp phân loại hệ thống hóa lý thuyết Sắp xếp nội dung nghiên cứu theo ba nhóm : + Khối nguồn (1): Pin lượng mặt trời ,hệ thống nạp điện dự phòng cho Ắcquy + Khối làm lạnh (2): + Khối thu gom sử lý nước (3): 7.4.Phương pháp chuyên gia Trao đổi học hỏi giáo viên hướng dẫn,những người có kiến thức chuyên mơn để tìm giải pháp tối ưu 7.5.Phương pháp thực nghiệm ,xây dựng mơ hình hóa Từ ý tưởng xây dựng mơ hình ,sử dụng phép thử ,lắp ráp vận hành máy cho phát huy hiệu 7.6.Phương pháp phân tích tổng hợp Tìm hiểu ,nghiên cứu thực trạng ,hiệu không sử dụng hệ thống tinh lọc nước từ khơng khí vùng biển đảo hay vùng thiên nhiên khắc nghiệt khan nước để rút kết luận bổ ích, hướng phát triển vượt trội ,sáng tạo ,ưu việt đề tài có liên quan Bố cục Đề tài chia làm ba nội dung Phần mở đầu Phần nội dung Chương I Cơ sở lý thuyết Chương II.Cấu tạo nguyên tắc hoạt động hệ thống Chương III Quy trình lắp đặt vận hành máy Phần kết luận NỘI DUNG Chương I CƠ SỞ LÝ THUYẾT I.Hệ thống cung cấp nguồn Khái niệm pin quang điện Pin quang điện thiết bị giúp chuyển hóa trực tiếp lượng ánh sáng mặt trời (quang năng) thành lượng điện (điện năng) dựa tượng quang điện Cấu tạo Gồm bán dẫn loại n, bên có phủ lớp mỏng bán dẫn loại p.Mặt lớp kim loại mỏng suốt với ánh sáng kim loại đóng vai trị điện cực ( Hình vẽ ) Nguyên tắc hoạt động λ≤λ chiếu vào kim loại Khi ánh sáng có bước sóng thích hợp mỏng phía ánh sáng xuyên qua lớp lớp bán dẫn p,rồi đến lớp chuyển tiếp p-n gây tượng quang điện ,giải phóng cặp electron lỗ trống Điện trường lớp chuyển tiếp p-n đẩy lỗ trống phía bán dẫn loại p đẩy đẩy electron phía bán dẫn loại n lớp bán dẫn loại p mang điện (+) bán dẫn n mang điên (+) trở thành hai cực nguồn điện Hệ thống nạp điện cho Ăcquy II.Khối làm lạnh nước ngưng tụ sị nóng lạnh Sị tản nhiệt ? Là bán dẫn siêu cơng nghệ cịn gọi sị nóng - lạnh hay chip peltier cấu kiện bán dẫn có tính chất làm lạnh mặt mặt cịn lại làm nóng Nói rõ miếng bán dẫn nhỏ, nhẹ công suất mạnh giúp hút nhiệt mặt phía thải qua bề mặt phía Nguyên lý làm việc Nguyên lý hiệu ứng Peltier: - Thanh kim loại mặt nóng lấy hạt electron vùng dẫn từ khối bán dẫn n chuyển vào lỗ trống vùng hóa trị từ khối bán dẫn p , việc giải phóng lượng electron, mặt nóng lên, - Thanh kim loại mặt lạnh lấy hạt electron vùng hóa trị từ khối bán dẫn p để tạo lỗ trống, tiếp chuyển electron vào vùng dẫn khối bán dẫn n, việc làm lượng kim loại , mặt lạnh 3 Thơng số kỹ thuật • • • • • • Kích cỡ: cm x cm I(A): A -10A(mình test với dịng 10A làm lạnh nhanh ) Điện áp : V~ 15,4 V (dịng chiều DC) Cơng suất làm lạnh: 50 W, 90 W, 120 W Chênh lệch nhiệt độ mặt: ~67°C (do mặt nóng tản nhiệt tốt mặt lạnh lạnh) Nhiệt độ làm lạnh tối đa: - °C ( tản nhiêt bạn tốt ) 4.Quạt làm mát mặt nóng sị nóng lạnh Để đảm bảo sị hoạt động bình thường tăng hiệu làm việc sị cần làm mát mặt nóng sị quạt làm mát III.Khối thu hồi xử lý nước Khối thu hồi xử lý nước Khối xử lý có nhiệm vụ thu hồi nước làm lạnh tạo thành điểm sương sau động lại thành dịng chảy máng thu hồi sau đưa qua hệ thống lọc nhiều tầng cuối tạo nguồn nước Quy trình lọc nước nhiều tầng Gồm năm tầng ứng với năm lớp vật liệu Lớp vật liệu thứ 1: Dùng sỏi kích cỡ nhỏ đổ lớp đáy bể 10cm để có tác dụng làm thoáng, chống tắc ống lọc - Lớp vật liệu thứ 2: Cát vàng cát thạch anh chuyên dùng cho bể lọc nước độ dày 2530cm - Lớp vật liệu thứ 3: Vật liệu than hoạt tính - Than hoạt tính gáo dừa dạng hạt dạng phân chuột dùng để khử mầu, mùi tạp chất hữu nước độ dày 10 ~ 30cm - Lớp vật liệu thứ 4: Vật liệu lọc FILOX dùng để xử lý sắt, mangan, Asen (thạch tín) lớp vật liệu quan trọng nguồn nước bị nhiễm chất bể lọc độ dày 10cm - Lớp vật liệu thứ 5: Cát vàng hạt to cát thạch anh chuyên dùng cho bể lọc nước để độ dày 10-15cm Chương II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG I.Sơ đồ khối thiết bị Nguồn điện lấy từ pin lượng mặt trời Cấp nguồn cho mạch sị nóng lạnh hoạt động Cấp dự phòng Nạp điện dự phòng cho Ắcquy Ống dẫn Bình chứa nước sinh hoạt Nướ c tạo Hệ thống lọc nước năm tầng 2.Quy trình hoạt động Máy thiết kế thành khối : - Khối nguồn (1) : Sử dụng nguồn lượng Pin lượng mặt trời vừa cấp nguồn cho mạch điện hoạt động đồng thời vừa nạp pin cho Ăcquy - Khối làm lạnh (2): Đây khối quan trọng Khối lấy điện từ khối nguồn (2 ) lấy nguồn 12V cấp điện cho mạch điện hệ thống sị nóng lạnh, sị làm lạnh khối nhôm đến nhiệt độ đến O0C chí đến -6 0C ,các phân tử khí chuyển động khơng khí va đập vào nhơm dẫn nhiệt ,tấm nhơm có nhiệt độ thấp từ có trao đổi nhiệt phân tử khí trở thành điểm sương sau tạo thành nước - Khối thu hồi sử lý nước (3): Khối dẫn nước từ khối (2) hệ thống máng dẫn sau dẫn qua hệ thống lọc gồm nhiều tầng ,cát ,đá than hoạt tính sau tạo nguồn nước sinh hoạt Chương III QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH MÁY 1.Lắp đặt thiết bị sị nóng lạnh Hình ảnh sị nóng lạnh tổng thể Hình ảnh sị nóng lạnh mặt làm lạnh Và nhơm tản nhiêt Hình ảnh sị nóng lạnh mặt nóng Lắp đặt khối thu hồi xử lý nước Hình ảnh hệ thống lọc tầng Hình ảnh hệ thống thu hồi nước 3.Lắp đặt khối nguồn Hình ảnh pin lượng mặt trời Hình ảnh khối sạc nuồn dự phòng 4.Vận hành hoạt động thiết bị Hình ảnh sản phẩm nước thu KẾT LUẬN Kết đạt Thiết kế lắp đặt thiết bị lọc nước sinh hoạt từ khơng khí vận hành tự động ,giá thành thấp ,tính bền vững dùng cho chiến sỹ hải đảo hay vùng thiên nhiên khắc nghiệt thiếu nước tỉnh Ninh thuận Tính mẽ đề tài -Chiết xuất nước từ khơng khí với giá thành chi phí thấp - Sử dụng nguồn lượng từ pin lượng mặt trời - Vận hành cách tự động , tính ổn định sử dụng lâu dài - Góp phần cung cấp nguồn nước sinh hoạt cho vùng đắc biệt khó khăn nguồn nước - Nâng cao hiệu suất chất lượng sinh hoạt sống hộ gia đình chiến sỹ hải đảo 3.Tính ưu việt - Kết cấu đơn giản ,giá thành thấp ,dễ vận hành - Phạm vi hoạt động rộng - Phù hợp cho nhiều đối tượng sử dụng người lớn, người già , học sinh lứa tuổi phổ thông 4.Hướng nghiên cứu -Sử dụng nguồn lượng tích hợp hệ thống làm lạnh sâu dung mơi làm lạnh ngồi việc sử dụng sị nóng lạnh , tích hợp qua tin nhắn điện thoại - Có thể sản xuất thị trường Do điều kiện thời gian ,trình độ ,trang thiết bị cịn hạn chế nên đề tài khơng tránh thiếu sót định Vậy, kính mong q thầy bạn đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện hơn./ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trang mạng hướng dẫn cách làm mạch điều khiển từ xa PT 2248 [ 2] Trang mạng Ecotech Vina [ 3] Công nghệ 12 - Nguyễn Thế Khôi [ 4] Vật lý 12 - Nhà xuất giáo dục Việt Nam [ 5] Trang mạng diễn đàn Xây dựng Việt Nam [ 6] Vật lý 11- Nhà xuất giáo dục Việt Nam [ 7] Wikipedia [8] Lê Văn Danh - Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển ,NXB khoa học kỹ thuật ,Hà Nội 2005 [ 9] Trang mạng Greenteco.net [ 10] Khoa học tv [ 11] Điện tử Việt nam -