C ấu tạo của một hệ thống
6.1.2.1.Nguyên lý chuyển hóa quang nhiệt
Các biện pháp nhằm chuyển bức xạ mặt trời sang nhiệt năng gọi là quá trình chuyển hóa quang nhiệt. Quá trình này dựa vào một trong hai nguyê n lý sau:
* Nguyên lý hội tụ bức xạ tiêu điểm, gồm hội tụ theo điểm và hội tụ theo đường
- Loại hội tụ theo điể m là các thiết bị dùng gương cầu lõ m có dạng paraboloit tròn xoay, mặt trong có độ phản xạ cao, nhờ vậy tập trung ở tiêu điể m nhiệt độ từ vài trăm đến trên 3000 0C. Người ta đã ứng dụng và đưa vào sản xuất một loại bếp kiểu này như ng không thuận tiện vì phải đun nấu ngoài trời nắng. Tuy nhiên đối với những người hoạt động trên sa mạc thì dùng bếp kiểu này rất thuận lợi và có hiệu quả cao.
- Loại hội tụ theo đường là các thiết bị dùng gương hình lòng máng dài, mặt cắt nga ng có dạng parabol, mặt phản xạ phía trong là m hội tụ bức xạ mặt trời theo đường tiêu cự. Nếu tại đường tiêu cự đặt một ống dài cho nước đi qua thì nước sẽ được đun nóng lên. Thiết bị chuyển hóa quang nhiệt là m việc theo nguyên lý hội tụ ít được phổ biến do có một số nhược điể m sau:
+ Mặt phản xạ nhanh bị mờ sau thời gia n là m việc do đó hiệu suất giảm nhanh. + Phải thường xuyê n xoay mặt phản xạ theo hướng mặt trời, nếu dùng thiết bị tự động thì giá thành cao, xoay thủ công không thuậ n tiện.
+ Thiết bị chỉ thu được phần trực xạ (các tia nắng trực tiếp) còn phần tán xạ thì không thu được, nếu khi bị mây che khuất thì thiết bị không thu được năng lượng.
* Nguyên lý bẫy nhiệt nhờ hiệu ứng lồng kính
Bộ phận thu nhiệt là một hộp có phần nắp đậy là vật liệu trong suốt như kính hoặc vật liệu tổng hợp (mà ng mỏng polyetilen hoặc nhựa cứng), mặt đáy là kim loại được bôi đen (có thể dùng sơn đen trộn với bồ hóng hoặc vật liệu tương tự để tạo mặt đen không bóng). Khi bức xạ mặt trời chiếu qua mặt trong suốt thì hầ u như toàn bộ phổ bức xạ xuyên qua vào trong hộp là m nóng bề mặt bôi đen. Mặt đen hấp thụ nhiệt và phát ra bức xạ nhiệt, nếu không có nắp trong suốt ngăn lại thì bức xạ nhiệt sẽ tản ra môi trường và nhiệt độ của mặt hấp thụ sẽ ổn định ở nhiệt độ không cao là 70 0C. Nhờ có nắp trong suốt ngăn bức xạ có bước sóng dài nên nhiệt độ trong hộp tăng cao dần. Nếu tăng số nắp trong suốt lê n hai hoặc ba lần thì nhiệt độ trong hộp càng cao. Hộp thu nhiệt kiểu này thu được cả tán xạ khi trời có mây, không mưa.
Tùy thuộc vào loại vật liệu cần đốt nóng mà kết cấu dòng chuyển động của chất mang nhiệt khác nhau. Đối với chất lỏng, dòng chuyển động có thể được thiết kế như trên hình 6-5. Đối với chất mang nhiệt là không khí có thể bố trí dòng khí đi qua cả phía trên và phía dưới. Nguyên lý bẫy nhiệt do đó có thể được ứng dụng để sấy khô sản phẩ m nông nghiệp hoặc để đun nước nóng.
Hình 6.5 Sơ đồ nguyên lý hộp thu nhiệt nhờ hiệu ứng lồng kính (2 lớp kính).
1- Lớp kính dưới; 2- Bề mặt đen thu nhiệt; 3- lớp kính trên; 4- Vật liệu cách
nhiệt
5- Các đường ống dẫn chất lỏng mang nhiệt; 6- Vỏ đáy hộp thu nhiệt.
Để sấy sản phẩ m người ta cho không khí đi qua hộp thu nhiệt. Không khí tiếp xúc với các phần tử hấp thụ được là m nóng lê n và được đưa vào buồng sấy nhờ đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức. Để tăng nhiệt độ trong bộ góp nhiệt không khí có thể áp dụng các biện pháp là m tăng diện tíc h hấp thụ nhiệt như dùng mặt có dạng uốn sóng, có lá thu nhiệt,...
Để đun nước, có thể cho nước chảy qua mặt dưới của bề mặt hấp thụ, có thể là giàn ống có gắn các cánh hấp thụ nhiệt.