c/ Sơ đồ phối hợp
4.5.2.Tớnh toỏn thiết bị chưng cất nước
Ta cú thể phõn tớch đơn giản quỏ trỡnh chưng cất nước của thiết
bị theo sơ đồ hỡnh 4.87. Thực chất nếu phõn tớch chi tiết thỡ đõy ra quỏ
trỡnh rất phức tạp cú liờn quan đến quỏ trỡnh truyền chất. Tuy nhiờn cú thể phõn tớch quỏ trỡnh đơn giản như sau:
Dũng đi lờn với nhiệt độ T Tấm phủ cú nhiệt độ T1 Dũng đi xuống với nhiệt độ T1
Nước tiếp xỳc với mặt hấp thụ cú nhiệt độ T
Hỡnh 4.87. Miờu tả quỏ trỡnh đối lưu trong thiết bị chưng cất nước.
Giả thiết rằng nước tiếp xỳc với bề mặt hấp thụ và chỳng cựng chung nhiệt độ là T (hỡnh 4.87), nhiệt độ của tấm phủ là T1, thỡ ta cú dũng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tớch giữa 2 bề mặt được xỏc định theo cụng thức:
q = k(T- T1), (4.76)
Trong đú k là hệ số truyền nhiệt (W/m2K)
Biểu diễn quỏ trỡnh đối lưu này như tạo bởi 2 dũng khụng khớ
(hỡnh 4.87), mỗi dũng cú lưu lượng khối lượng tương đương là m
phõn tử nước quay trở lại. Sau đú sự tập trung của cỏc phõn tử lỏng hay hơi nước trong khụng khớ gần bề mặt mặt thoỏng cũng đạt đến giỏ trị cõn bằng và gọi là độ ẩm tương đối, w. Độ ẩm tương đối là khối lượng của hơi nước trong 1kg khụng khớ, w phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ (hỡnh 4.88).
Tiếp theo, nếu ta miờu tả quỏ trỡnh đối lưu bởi sự chuyển động
đồng thời của 2 dũng khụng khớ, mỗi một dũng cú lưu lượng m trờn một đơn vị diện tớch, lượng nước vận chuyển ra ngoài sẽ là mw và
lượng nước vào trong là mw1. Vậy lượng nước đi ra m(w ữ w1), đõy
cũng chớnh là lượng nước được sản xuất ra bởi thiết bị lọc nước trong một đơn vị diện tớch bề mặt, M.
Tương tự như quỏ trỡnh trao đổi nhiệt giữa 2 tấm phẳng ta cú
thể viết phương trỡnh cõn bằng năng lượng trong thiết bị chưng cất cú dạng:
P = k (T-T1) + εσ (T4-T4
1) + m r(w-w1), (4.79)
Trong đú: P(W/m2) là năng lượng bức xạ mặt trời đến, e là độ đen của
tổ hợp bề mặt hấp thụ và nước, r (Wh/kg) là nhiệt hoỏ hơi của nước.
Với r = 660 Wh/kg, e = 1 và độ chờnh nhiệt độ trung bỡnh của
thiết bị khoảng 40K thỡ ta cú thể xỏc định lượng nước sản xuất được của thiết bị cú thể xỏc định theo cụng thức:
M = (P-160)/660 (kg/m2h) (4.80)
Ở Đà Nẵng với cường độ bức xạ trung bỡnh P = 850 W/m2 thỡ từ
cụng thức (4.80) ta tớnh được M = 1.0 kg/m2h hay với 6giờ nắng trong
ngày thỡ mỗi ngày 1m2 bề mặt hấp thụ thiết bị sản xuất được M = 6kg
nước.
Đối với cỏc hệ thống lớn thường đặt cố định với diện tớch lớn
thỡ cỏc dũng năng lượng chủ yếu trong một thiết bị chưng cất nước sử dụng năng lượng mặt trời khi nú hoạt động cú thể biểu diễn như hỡnh 4.89. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mục đớch của việc thiết kế một thiết bị chưng cất nước là làm sao
cho nhiệt lượng dựng cho nước bay hơi Qbh là lớn nhất. Quỏ trỡnh
truyền năng lượng bức xạ mặt trời đó được hấp thụ đến bề mặt ngưng
xảy ra bởi hơi nước, và quỏ trỡnh này tỷ lệ thuận với nước ngưng thu được. Hơn nữa tất cả cỏc phần năng lượng khỏc truyền từ đỏy đến phần xung quanh phải hạn chế càng nhiều càng tốt.
G Qbx