3.3 3.2.Nh ững yếu t làm g im hi u suất của bộ thu: .Đặc tớnh thiết kế
3.3.2.Thi ết kế mỏng parabol trụ
Hỡnh 2.19: (t) c a v t liệu cỏch nhiệt.
Phần lớn v t r n cỏch nhiệt cú độ x p, hệ s dẫn nhiệt c a v t liệu x p phụ thuộc kh i l ợng riờng c a nú. Vớ dụ đ i với amiang, khi tăng kh i l ợng riờng từ 400 tới 800 kg/m3 thỡ hệ s dẫn nhiệt sẽ tăng từ 0,105 đến 0,β48 W/m độ, điều này cú thể gi i thớch là do sự tồn tại c a khụng khớ (hệ s dẫn nhiệt c a khụng khớ nh hơn hệ s dẫn nhiệt c a v t liệu)
2.4.Traoăđ i nhi tăđ iăl u:
Khi ch t l ng ch y qua bề mặt v t r n cú sự chờnh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ bề mặt v t r n và mụi tr ng ch t l ng sẽcú quỏ trỡnh trao đổi nhiệt đ ợc gọi là quỏ trỡnh trao đổi nhiệt đ i l u. Sự truyền nhiệt x y ra trong tr ng hợp này là do sự chuyển dịch t ơng đ i giữa bề mặt v t r n và bề mặt ch t l ng đồng th i với sự chờnh lệch nhiệt độ. Nếu sự chuyển động c a ch t l ng là do nhõn tạo ( bơm, quạt…) thỡ quỏ trỡnh truyền nhiệt này đ ợc gọi là quỏ trỡnh truyền nhiệt đ i l u c ỡng b c. Nếu sự chuyển động c a ch t l ng đ ợc tạo nờn b i lực nõng, do sự chờnh lệch kh i l ợng riờng ( mà nguyờn nhõn gõy ra sự chờnh lệch kh i l ợng riờng là do sự chờnh lệch về nhiệt độ) thỡ quỏ trỡnh truyền nhiệt này đ ợc gọi là truyền nhiệt đ i l u tự nhiờn.
W/m 0C 0,16 0,08 0,12 0,04 4 3 2 1 1- Khụng khớ 2- Dạ khoỏng 3- Xụvenlớt 4- Gạch diatomit
HVTH: Nguyễn Việt Phong 36
Trong kỹ thu t, để tớnh toỏn đơn gi n quỏ trỡnh trao đổi nhiệt đ i l u ng i ta th ng dựng cụng th c Newton : Q = α. F(tw −tf) hoặc Q = α. FΔt = Δt 1/αF = Δt Rα Cụng th c trờn t ơng tự cụng th c định lu t ễm I= ΔU Rαnờn 1 αF =Rαđ ợc gọi là nhiệt tr trao đổi nhiệt đ i l u
Trong đúμ Q: dũng nhiệt (w) μ c ng độtrao đổi nhiệt đ i l u (W/m2K) F : diện tớch bề mặt trao đổi nhiệt (m2) tw : nhiệt độ bề mặt v t r n tf : nhiệt độ trung bỡnh c a ch t l ng. Ta cú: α= Q FΔt= q tw −tf
Trao đổi nhiệt đ i l u là quỏ trỡnh r t ph c tạp, phụ thuộc khụng những cỏc đặc điểm truyền nhiệt mà cũn phụ thuộc vào quỏ trỡnh chuyển động c a ch t l ng, nghĩa là μ
α = f(tw, tf ,�, , cp , ρ, , Φ , l1, l2 , l3 …) trong đúμ
HVTH: Nguyễn Việt Phong 37
μ hệ s dẫn nhiệt c a ch t l ng cp : nhiệt dung riờng c a ch t l ng ρ μ kh i l ợng riờng c a ch t l ng
μ độ nhớt động lực học c a ch t l ng
Φ μ hỡnh dỏng và cỏch b trớ bề mặt trao đổi nhiệt l1, l2 , l3 μ kớch th ớc bề mặt trao đổi nhiệt
Cụng th c Newton về hỡnh th c trong đơn gi n nh ng mọi khú khăn c a bài toỏn là tỡm đ ợc trị s α. Tớnh toỏn để tỡm trị s là một v n đề r t ph c tạp, do đú nghiờn c u bằng thực nghiệm đúng vai trọ quan trọng trong việc tớnh toỏn truyền nhiệt đ i l u. Mặc dự trị s cú thểđ ợc tớnh toỏn bằng ph ơng trỡnh gi i tớch một cỏch hoàn thiện nh ng nghiờn c u thực nghiệm vẫn đúng vai trũ quan trọng để kiểm ch ng kết qu lý thuyết và m c độ hoàn thiện c a cỏc cụng th c này.
Những nhõn t cơ b n nh h ng tới c ng độtrao đổi nhiệt đ i l u (α):
Trao đổi nhiệt đ i l u là quỏ trỡnh r t ph c tạp, tuy nhiờn chỳng ta cũng cần biết những yếu t cơ b n nh h ng đến α, cỏc yếu t đú làμ
Nguyờn nhõn gõy ra chuyển động:
Nguyờn nhõn phỏt sinh chuyển động khỏc nhau thỡ quỏ trỡnh truyền nhiệt cũng x y ra khỏc nhau. Nguyờn nhõn gõy ra chuyển động c a dũng ch t l ng cú thể phõn thành 2 loại chớnh:
- Chuyển động c ỡng b c: sự chuyển động c a ch t l ng do tỏc dụng c a ngoại lực gõy nờn nh bơm ,quạt …
- Chuyển động tự nhiờn : sự chuyển động này gõy ra do sự chờnh lệch kh i l ợng riờng.
HVTH: Nguyễn Việt Phong 38
Trong trao đổi nhiệt đ i l u c ỡng b c luụn kốm theo chuyển động tựnhiờn nh ng m c độ nh h ng sẽ khỏc nhau tựy theo từng tr ng hợp cụ thể.
Chếđộ chuyển động:
Từ cơ học l u ch t ta biết trong chuyển động c a ch t l ng cú hai chuyển động chớnh là: ch y tầng và ch y r i. Núi chung ch y r i bao gi cũng cú c ng độ t a nhiệt lớn hơn ch y tầng. Trong trao đổi nhiệt đ i l u c ỡng b c khi ch t l ng ch y trong ng ta cú hệ s Reynolds :
Re < 2200 ch t l ng ch y tầng Re > 104 ch t l ng ch y r i
2200 < Re < 104 ch t l ng ch y quỏ độ
Đ i với thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt cụng su t lớn hầu nh ng i ta chọn chuyển động c ỡng b c để cho dũng ch y r i với trị s α lớn.
HVTH: Nguyễn Việt Phong 39
CH NGă3
NGHIấN CỨU THIẾT KẾNÂNG CAO HIỆU SUẤT (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
BỘ THUăNĂNGăL ỢNG MẶT TRỜIKI U PARABOL
TRỤ.
3.1.Nguyờn lý ho tăđ ng c a b thu parabol tr :
- Tia tới chiếu vào mỏng ph n xạ parabol trụ và t p trung năng l ợng tại một ng h p thụ.
- Năng l ợng t p trung này sẽ gia nhiệt cho ch t l ng trong ng h p thụ. - Điều kiện để chựm tia hội tụ tại ng h p thụ là gúc tới ph i nằm trong độ lệch cho phộp. Nếu v ợt ra ngoài biờn độđú thỡ ng h p thụ khụng nh n đ ợc năng l ợng hội tụ từ tia tới.
- Mỏng parabol xoay theo h ớng mặt tr i, sao cho tia tới hội tụ trờn ng thu nhiệt. Hỡnh 3.1: Mỏng parabol trụ ống cách ly ống hấp thụ nhiệt parabol trụ
tia tới tia tới
môi chất lỏng bị nung nóng
cơ cấu xoay máng theo h- ớng tia tới
HVTH: Nguyễn Việt Phong 40
3.2.Nh ng y u t làm gi m hi u su t c a b thu:
Từđặc điểm c u tạo và hoạt động c a bộ thu đư giới thiệu ch ơng trờn,ta túm l ợc lại những nguyờn nhõn cú thể gõy ra tổn th t nhiệt, làm gi m hiệu su t c a bộthu nh sauμ
H ớng đặt bộ thu
Về ng thu nhiệt:
- Hệ s truyền sỏng c a ng cỏch ly - Bềdày và đ ng kớnh ng cỏch ly - Hệ s truyền nhiệt c a ng h p thụ nhiệt - Đ ng kớnh ng h p thụ nhiệt
Về mụi ch t l ng trong ng h p thụ nhiệt: - Hệ s truyền nhiệt c a mụi ch t
- Nhiệt độ t i đa cú thể làm việc - Độ nhớt nh , chếđộđ i l u…
Về mỏng parabol:
- Hệ s ph n xạ c a v t liệu làm mỏng - Diện tớch mặt thoỏng nh n ỏnh sỏng
Vềnguyờn lý đ i l u ch t l ng trong ng h p thụ nhiệt: - Đ i l u c ỡng b c
- Đ i l u tự do
V t liệu cỏch nhiệt
Từng yếu t này sẽ nh h ng đến hiệu su t c a bộthu, do đú để bộ thu đạt hiệu su t cao cần quan tõm đến sự nh h ng c a cỏc yếu t trờn.
3.3.Đ c tớnh thi t k : 3.3.1.H ng đ t b thu:
HVTH: Nguyễn Việt Phong 41
Để bộ thu đạt hiệu su t cao thỡ h ớng đặt bộ thu sao cho tia n ng chiếu tới mỏng parabol ph i t p trung tại đ ng thẳng hội tụ c a mỏng. Đ ng thẳng hội tụ này chớnh là tõm ng h p thụ nhiệt.
Cú 2 cỏch l p đặt bộthu theo h ớng tia tới :
Khụng cần hệ th ng xoay mỏngμ Mỏng parabol đặt song song với mặt phẳng ngang, đ ng thẳng hội tụ vuụng gúc với ph ơng nam-b c.
Hỡnh 3.2μ H ớng l p đặt khụng cần xoay mỏng
Khuyết điểm : Theo cỏch l p đặt này thỡ hiệu su t su t bộ thu sẽ th p do tia tới khụng hội tụ hoàn toàn vào ng h p thụ mà sẽ bị tỏn xạ ra xung quanh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
u điểm: Khụng cần hệ th ng xoay ph c tạp, l p đặt đơn gi n.
Cú hệ th ng xoay mỏng: tõm ng h p thụ đặt song song với ph ơng nam- b c.
Nh đư trỡnh bày ch ơng cơ s lý thuyết,tựy theo mựa mà h ớng tia sỏng mặt tr i sẽ khỏc nhau, do đú vị trớ l p đặt c a mỏng parabol mà cụ thể là tõm ng thu nhiệt sẽ khỏc nhau theo mựa. Ta biết mặt tr i mọc h ớng đụng,lặn h ớng tõy,
Đ- ờng đi của mặt trời Từ h- ớng đôn g Tớ i h- ớng t ây H- ớng đông H- ớng tây H- ớng nam H- ớng bắc
HVTH: Nguyễn Việt Phong 42
do đú để nh n tia tới từ mặt tr i ta thiết kế mỏng parobol với một trục xoay, tõm trục theo ph ơng nam- b c.
Việc xỏc định h ớng đụng- tõy- nam- b c để l p đặt bộ thu sử dụng theo 2 cỏch:
Sử dụng la bàn: việc sử dụng la bàn tuy dễ dàng nh ng độ chớnh xỏc ch a cao do sai s gúc c a la bàn khỏ lớn.
Sử dụng ph ơng phỏp thực nghiệm, kết hợp la bàn μ cho độ chớnh xỏc về h ớng cao.
Ph ơng phỏp thực nghiệm, kết hợp la bàn: B ớc 1: Sử dụng la bàn đểxỏc định h ớng sơ bộ.
B ớc 2: Đặt bộ thu sao cho trục ng h p thụtheo ph ơng nam-b c sơ bộ c a la bàn. B ớc 3: Cõn chỉnh lại bộ thu cho đỳng h ớng bằng cỏch:Kiểm tra, hiệu chỉnh lại bằng cỏch nhỡn m t vào ng h p thụ, nếu nh n đ ợc một dói sỏng dài, rừ ràng, liền mạch, chạy song song với đ ng trục ng là đạt yờu cầu
Hỡnh 3.3: H ớng đặt bộ thuvới hệ th ng xoay Đ- ờng đi của mặt trời Từ h- ớng đô ng Tớ i h- ớng tây H- ớng đông H- ớng quay của máng theo h- ớng mặt trời H- ớng tây