- Đƣờng kích lỗ khoét: phi 25 hoặc phi 30 (lựa chọn khi mua nút nhấn).
- Số tiếp điểm: 1NO + 1NC 5A/250 VAC
- Loại nhấn: Nhấn giữ
- Trạng thái ban đầu: Thƣờng đóng
- Nhiệt độ hoạt động: -20 - 70 độ. - Tiếp điểm : Bằng đồng. Hình 2.15 Nút nhấn khẩn cấp (http://ansang.com.vn/hanyoung-nux/cong-tac-den-bao-nut-nhan/nut-nhan- khan-cap-phi-25-phi-30.html ) 2.6.3.13.Đèn báo: - Điện áp: 220 Volt AC
- Dòng điện tiêu thụ: nhỏ hơn 18mA - Tuổi thọ trên 1000h sáng liên tục - Nhiệt độ hoạt động: -250C đến 700
C. - Đƣờng kính đèn báo: 22mm.
Hình 2.16 Đèn báo
2.6.3.14.Rơle:
- Loại: Relay 8 chân lớn 10Ampe, 12VDC - Chỉ thị hoạt động:
+ Led và tích hợp chỉ thị cơ học báo tiếp điểm đóng ngắt. + Tích hợp chỉ thị cơ học báo tiếp điểm đóng ngắt
- Điện áp cuộn dây (V): 12VDC
- Kiểu lắp đặt: Bắt vít, chân cắm, chân hàn.
2.6.3.15.CircutBreaker (CB):
- CB cóc 15A BS121/15A Sino hỗ trợ dòng điện chạy qua không quá 15A. - CB cóc 15A BS121/15A của Sino hay còn đƣợc gọi là bộ ngắt mạch an
toàn với nhiều mẫu mã khác nhau đảm bảo phục vụ đƣợc nhiều mục đích lắp đặt.
- Sản phẩm là sự thay thế hợp lý cho các mẫu cầu dao cũ vận hành cầu chì. - Sản phẩm vật liệu cách nhiệt, cách điện theo tiêu chuẩn quốc tế mang lại
hiệu quả sử dụng tốt nhất.
Hình 2.18 CircutBreaker (CB)
2.6.3.16.Vi điều khiển Pic 16F690:
Hình 2.20 Chân Pic16F690
2.6.4. Tính toán các thiết bị khác từ thiết bị chọn trƣớc:
Qtỏa = Qthu (1) (định luật bảo toàn nhiệt lƣợng) Qtỏa = I2.R.t = P.t ( định luật JUN-LENXƠ) Qthu = m.c.∆t ( công thức tính nhiệt lƣợng) Trong đó: m – khối lƣợng chất thu nhiệt (Kg)
c – nhiệt dung riêng (J/Kg.oC hay J/Kg.K)
∆t – độ biến thiên nhiệt độ (oC hay K) P – công suất tỏa nhiệt (W)
(1) ↔ P t = ( ) + ( ) = 3252 (s) 54 (Minute).
2.6.5. Tính toán công suất inverter trong thời gian 1 lần đun:
Trong phần này tính toán công suất của bộ inverter cấp cho nồi đun 1000W- 220V (chƣa kể tải bơm và hệ điều khiển).
Điện năng tiêu thụ khi sử dụng nồi đun và bơm nƣớc: A = (1000+150)
= 1035 (Wh). Giả sử inverter có hiệu suất 0.9 :
Chọn inverter: công suất: 1250W – 1500W, điện áp:12V/230V.
2.6.6. Chọn pin năng lƣợng mặt trời:
Khi hiệu suất inverter là 0.9 thì điện năng pin năng lƣợng (PV) cần thiết là: =
=
= 1150 (Wh)
Tại những địa điểm khác nhau sẽ có hệ số bức xạ khác nhau. Ví dụ xét tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh thì hệ số bức xạ trung bình là 5.2.
Suy ra công suất PV cần: =
=
= 221 (W)
Chọn 2 tấm pin năng lượng mặt trời: 12V – 100Wp và 1 tấm 12V- 50 Wp.
2.6.7. Chọn acquy :
Phần dƣới tính toán dung lƣợng acquy cần thiết để cung cấp cho hệ thống khi trời không nắng :
Dung lƣợng bình acqui cần : C =
=
86 (Ah)
Khi acquy có hiệu suất 0.9 và hệ số mức xả sâu 70% thì dung lƣợng acquy cần thiết :
C =
= 137 (Ah)
Chọn bình acquy 12V – 150Ah
(Nếu duy trì trong 2 ngày thì chọn 2 bình acquy 12V – 150Ah)
TÍNH TOÁN THỜI GIAN ĐUN Ở CÁC MỨC NƢỚC, XÉT ĐUN TẠI 2.7.
BÌNH CHÍNH, BÌNH PHỤ BAY HƠI:
Nƣớc bay hơi phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt bay hơi, gió…
Xét trong điều kiện lý tƣởng (ở , bình không gió, bỏ qua tạp chất, bỏ qua tổn thất trong quá trình truyền nhiệt).
Áp dụng các định luật nhiệt lƣợng:
Qtỏa=Qthu (định luật bảo toàn nhiệt lƣợng) Q= I2.R.t = P.t ( định luật JUN-LENXƠ)
Q= m.c.∆t (công thức tính nhiệt lƣợng) Q = m.L (công thức nhiệt hóa hơi)
Trong đó: m – khối lƣợng chất thu nhiệt (Kg)
c – nhiệt dung riêng (J/Kg.oC hay J/Kg.K) ∆t – độ biến thiên nhiệt độ (oC hay K)
P – công suất tỏa nhiệt (W)
L = 2.3 (J/kg)
2.7.1. Thời gian đun 10 lít nƣớc đến 100 :
Theo định luật bào toàn nhiệt lƣợng:
Trong đó, nhiệt lƣợng tỏa ra của Que đun : Nhiệt lƣợng thu vào của nƣớc và bình :
( )
( ) Vậy thời gian đun từ 10 lít nƣớc đến nhiệt độ sôi 1000Clà: .
2.7.2. Thời gian đun 10 lít nƣớc xuống còn 6 lít :
Nhiệt lƣợng tỏa ra của Que đun + Nhiệt lƣợng của nƣớc và bình:
Nhiệt lƣợng thu vào của hơi nƣớc :
Vậy thời gian đun từ 10 lít nƣớc sôi 1000C xuống còn 6 lítlà: .
2.7.3. Thời gian đun 6 lít xuống còn 4 lít, kết thúc chu kì :
Nhiệt lƣợng tỏa ra của Que đun + Nhiệt lƣợng của nƣớc và bình:
Nhiệt lƣợng thu vào của hơi nƣớc :
Vậy thời gian đun từ 6 lít nƣớc sôi 1000C xuống còn 4 lítlà: .
2.7.4. Xả hết 4 lít bắt đầu chu kì mới, tiếp tục đun 10 lít:
Trong chu kỳ mới, đun tiếp 10 lít, nhiệt lƣợng tỏa ra gồm Que đun + Nhiệt lƣợng của bình:
Nhiệt lƣợng thu vào của nƣớc:
Thời gian đun 10 lít chu kì mới: .
2.7.5. Trong chu kì mới, đun từ 10 lít xuống 6 lít :
Nhiệt lƣợng tỏa ra của Que đun + nhiệt lƣợng của nƣớc và bình :
Nhiệt lƣợng thu vào của hơi nƣớc :
.
2.7.6. Trong chu kì mới, đun 6L xuống 4L:
Nhiệt lƣợng tỏa ra của Que đun + nhiệt lƣợng của nƣớc và bình :
Nhiệt lƣợng thu vào của hơi nƣớc :
.
2.7.7. Thời gian nƣớc bay hơi tại bình phụ :
Thời gian bay hơi tại bình phụ bằng thời gian đun từ 10l xuống 6l tại bình chính (theo quy trình). (= 99 phút).
Do nhiệt lƣợng sinh ra trên bình nhỏ hơn nhiều so với tổng nhiệt lƣợng thu đƣợc nên không ảnh hƣởng đến thời gian của từng chu kì.
Bảng 2.2 Thống kê thời gian hoạt động trong 2 chu kỳ Bình chính Chu kì đầu (phút) Chu kì kế tiếp (phút) Đun sôi 10 lít (100 ) 54 54 10 lít 6 lít 99 99 6 lít 4 lít 44 44
KẾT QUẢ VÀ ỨNG DỤNG CHƢƠNG 3.
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC : 3.1.
Ứng dụng đƣợc các yêu cầu thực tế về khoa học và kỹ thuật của nguồn năng lƣợng sạch “Năng lượng mặt trời” vào thực tiễn cuộc sống. Mô hình đề tài “Thiết kế hệ thống tự động chuyển đổi nước mặn thành nước ngọt sử dụng năng lượng mặt trời” hoạt động cho ra khoảng 43 lít nƣớc ngọt mỗi ngày để đƣa vào sinh hoạt tùy theo mục đích, tuy nhiên kết quả thu đƣợc này hoàn toàn có thể đƣợc cải thiện bằng việc nâng cao công suất hệ thống Pin Mặt Trời và hệ thống đun sôi ngƣng tụ.
Các bƣớc vận hành của mô hình đảm bảo tính an toàn, ổn định và độ bền cơ học kéo dài từ 2 đến 3 năm trong điều kiện thời tiết khí hậu thông thƣờng, bảo trì, bảo dƣỡng hợp lí.
Đƣa ra đƣợc một giải pháp cho vấn đề thiếu hụt nƣớc sinh hoạt ở các vùng ven biển, vùng ngập mặn, tàu thuyền hoạt động trên biển và đánh bắt xa bờ. Đảm bảo đƣợc tính tin cậy và hiệu suất đem lại của mô hình tự động ứng dụng nguồn năng lƣợng mặt trời.
XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN : 3.2.
Kết quả thu đƣợc của mô hình hiện tại chỉ là một tiền đề cơ sở cho những cải tiến kỹ thuật về mặt giải pháp cung ứng nguồn nƣớc sinh hoạt cần thiết cho dân cƣ vùng ven biển. Đồng thời đặt ra vấn đề ứng dụng vào thực tế cần đi đúng xu hƣớng công nghệ sạch và hoàn thiện hơn các yêu cầu:
Năng suất: muốn đƣa mô hình nghiên cứu thành quy mô công nghiệp, sản
phẩm thu đƣợc có trữ lƣợng lớn ta cần nâng cao công suất hệ thống pin năng lƣợng mặt trời cũng nhƣ hệ thống Hóa hơi – Ngƣng tụ.
Kích thƣớc: tùy theo nhu cầu năng suất nƣớc, chúng ta sẽ lựa chọn công
suất của hệ thống mô hình đồng thời tăng thêm tính bố trí chuẩn xác nhằm mục đích thu nhỏ tối thiểu kích cỡ mô hình, tuy nhiên vẫn đảm bảo tính khoa học cần thiết của mô hình để hoạt động có hiệu quả nhất trong thực tiễn cuộc sống.
Hiệu quả: cải tiến thay thế vật liệu có hiệu suất cao nhƣ: vật liệu cách nhiệt
tốt cho các chi tiết yêu cầu nhiệt độ cao trong thời gian lâu,vật liệu dẫn nhiệt tốt cho các chi tiết yêu cầu tản nhiệt,…
Thẩm mỹ: vật liệu, màu sắc, thiết kế vỏ bọc đảm bảo an toàn, thẩm mỹ, dễ
lắp đặt và vận chuyển, hạn chế góc cạnh nhọn, vị trí tiếp xúc nhiệt,…
Sản phẩm có thể mở rộng sang một số lĩnh vực công nghiệp để đáp ứng nhu cầu nuôi trồng thủy sản, vật nuôi hoặc tƣới tiêu, dịch truyền sử dụng hệ thống bằng thủy tinh vật liệu đảm bảo vệ sinh cao.
TRIỂN VỌNG: 3.3.
Đƣa ra giải pháp khả thi cho tình trạng thiếu nƣớc ngọt sinh hoạt cho ngƣời dân, đặt biệt là đối với các hộ dân vùng hải đảo, vùng ngập mặn, vùng dân cƣ ven biển và tàu thuyền đánh bắt xa bờ.
Cung cấp thêm một lựa chọn tối ƣu hơn cho hàng nghìn tàu cá đánh bắt xa bờ. Thay vì lựa chọn các bồn chứa nƣớc sinh hoạt với kích thƣớc và trọng lƣợng lớn, chiếm diện tích lớn trên tàu chỉ để chứa nƣớc ngọt sử dụng trong 20-25 ngày trên biển thì nay chỉ cần lắp đặt hệ thống này và đƣợc cung ứng nƣớc ngọt mỗi ngày, giúp giảm thiểu chi phí, diện tích, nhiên liệu,...
Chạy thử nghiệm hệ thống với các nguồn nƣớc phèn, chua, chứa độc tố,…bổ sung các quá trình lý hóa vào khâu xử lí sản phẩm thu, nếu kiểm định sản phẩm đạt yêu cầu thì mở rộng thị trƣờng ứng dụng cho các khu vực nhiễm phèn, nhiễm độc…để đƣa vào thay thế nguồn nƣớc sinh hoạt, tƣới tiêu, chăn nuôi…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Asia EcoBest Work Programme, Sea water desalination in coastal areas of Central and SouthVietnam, Synlift system, Trang 54, 2001.
[2] Đặng Kim Chi. Hóa học môi trƣờng, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2005.
[3] Gleick, P. H, S.H Scheneide. Tài nguyên nƣớc. Bách khoa từ điển về khí hậu và thời tiết, Quyển II, Nhà xuất bản Đại học OXford, New york, 1996.
[4] H. El-Dessouky and H. Ettouny, “Study on water desalination technologies”, prepared for ESCWA in January, 2001
[5] Hoàng Đình Tín. Cơ sở nhiệt công nghiệp, Nhà xuất bản ĐH Quốc gia TH HCM, trang 68/ 266 / 279, 2006.
[6] PGS.TS Nguyễn Huy Sinh. Giáo trình nhiệt học, Nhà xuất bản giáo dục, trang 21, 2006.
[7] PGS.TS Nguyễn Văn Tín và Ths. Nguyễn Thị Hồng. Tài liệu cấp nƣớc, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội, trang 335, 2005.
[8] Thùy Trang. Nhà máy biến nƣớc biển thành nƣớc ngọt lớn nhất thế giới, 2015.
https://vnexpress.net/photo/khoa-hoc/nha-may-bien-nuoc-bien-thanh-nuoc-ngot-lon- nhat-the-gioi-3270143.html
[9] Trần Quân. Jebel Ali- nhà máy lọc nƣớc biển khổng lồ giữa vịnh Ba Tƣ.
http://petrotimes.vn/jebel-ali-nha-may-loc-nuoc-bien-khong-lo-giua-vinh-ba-tu- 493067.html
[10] Minh Sơn. Mơ ƣớc đã lâu: Biến nƣớc biển thành nƣớc ngọt. 14/06/2004
http://vietnamnet.vn/khoahoc/hoso/2004/06/160869\
[11] Minh Tuấn. Giải cơn khát nƣớc ngọt. 20/09/2013.
http://anninhthudo.vn/the-gioi/giai-con-khat-nuoc-ngot/516474.antd
[12] Lê Hùng. Nhà máy khử nƣớc mặn khổng lồ của Dubai. 20/02/2017.
http://khoahoc.tv/nha-may-khu-nuoc-man-khong-lo-cua-dubai-7842
[13] MTX( Môi Trƣờng Xanh), Phƣơng pháp lọc nƣớc mặn thành nƣớc ngọt, 20/11/2013. (http://moitruong.com.vn/cong-nghe-moi-truong/phuong-phap-loc-nuoc- man-thanh-nuoc-ngot-7494.htm).
(http://ohido.vn/cong_nghe_bien_nuoc_bien_thanh_nuoc_ngot-nd40)
[15] GS.TS.Đỗ Văn Sáng, Biến đổi nƣớc biển thành nƣớc ngọt, 20/04/2017.(http://hubt.edu.vn/tin-tuc/20-04-2017/bien-doi-nuoc-bien-thanh-nuoc- ngot/126/3597/).
[16] Nguồn: Tham khảo - Dịch của INEET. CHƢNG CẤT NƢỚC - MỘT PHƢƠNG PHÁP HIỆU QUẢ MANG LẠI NGUỒN NƢỚC SẠCH. ( http://ineet.com.vn/chung- cat-nuoc-mot-phuong-phap-hieu-qua-mang-lai-nguon-nuoc-sach-87 ).
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC A: HÌNH ẢNH MINH HỌA
Hình 1.12 Nhà máy khử nước mặn Jebel Ali của Dubai có công suất xử lý lên tới 10,6 tỉ lít nước biển mỗi ngày bằng công nghệ thẩm thấm ngược.
(http://petrotimes.vn/jebel-ali-nha-may-loc-nuoc-bien-khong-lo-giua-vinh-ba-tu- 493067.html)
Hình 1.13 Nhà máy lọc nước biển Sorek của Israel có thể biến 624.000 m3 nước biển thành nước ngọt mỗi ngày cung cấp khoảng 20% nhu cầu nước ngọt của Israel
(https://vnexpress.net/photo/khoa-hoc/nha-may-bien-nuoc-bien-thanh-nuoc-ngot-lon- nhat-the-gioi-3270143.htm)
Hình 1.14 Bên trong nhà máy lọc nƣớc biển Tuaspring của singapore với công suất 70 triệu gallon nước ngọt/ngày
(http://anninhthudo.vn/the-gioi/giai-con-khat-nuoc-ngot/516474.ant)
Hình 1.15 Farasan - nhà máy biến nước biển thành nước ngọt lớn nhất trên thế giới nằm tại Ả-
Rập Xê-út.
(http://vietnamnet.vn/khoahoc/hoso/200 4/06/160869)
Hình 1.16 Nhà máy biến nước biển thành nước ngọt tại vịnh Tampa, Mỹ
(http://vietnamnet.vn/khoahoc/hoso/200 4/06/160869)
PHỤ LỤC B: TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ
Tiêu chuẩn vệ sinh nƣớc cấp cho ăn uống và sinh hoạt (505 BYT/QĐ ban hành ngày 13-4-1992 Bộ Y tế) Bảng II. Tiêu chuẩn vệ sinh nƣớc cấp cho ăn uống và sinh hoạt
ST T
Thông số chất lƣợng Đơn vị
Giới hạn tối đa Đối với đô thị Đối với nông thôn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Độ pH Độ trong
Độ màu (thang màu cơ bản)
Mùi vị (đậy kín sau khi đun 50- 60oC) Hàm lƣợng cặn hòa tan Độ cứng Muối mặn Vùng ven biển Vùng nội địa Độ ôxy hóa Amôniắc Đối với nƣớc mặt Đối với nƣớc ngầm Nitrat Nitrit Nhôm Đồng Sắt Mangan Natri Sulphát Kẽm cm độ mg/l mg/l CaCO3 mg/l NaCl mg/l O2 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 6,5-8,5 >30 <10 0 500 500 400 250 0,5-2 0 3 10 0 0,2 1 0,3 0.1 200 400 5 6.5-8.5 >25 <10 0 100 500 500 250 2-4 0 3 10 0 0,2 1 0,5 0,1 200 400 5
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Hyđrô sulphua Arsen Cadmi Crôm Xianua Florua Chì Thủy ngân Sêlen Fecal Coliforms Fecal Straptoccocus mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l N/100ml N/100ml 0 0,05 0,005 0,05 0,1 1,5 0,05 0,001 0,01 0 0 0 0,05 0,005 0,05 0,1 1,5 0,05 0,001 0,01 0 0
(PGS.TS Nguyễn Văn Tín và Ths Nguyễn Thị Hồng, 2005)
Chỉ tiêu đánh giá chi tiết nƣớc sinh hoạt theo QCVN 01:2009/BYT
Trong quy chuẩn này, các từ ngữ dƣới đây đƣợc hiểu nhƣ sau:
1. Chỉ tiêu cảm quan là những yếu tố về màu sắc, mùi vị có thể cảm nhận đƣợc bằng các giác quan của con ngƣời.
2. AOAC là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Association of Official Analytical Chemists có nghĩa là Hiệp hội các nhà hoá phân tích chính thống.
3. SMEWW là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water có nghĩa là Các phƣơng pháp chuẩn xét
nghiệm nƣớc và nƣớc thải.
4. US EPA là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh United States Environmental
Protection Agency có nghĩa là Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ.
5. TCU là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh True Color Unit có nghĩa là đơn vị đo màu sắc.
6. NTU là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Nephelometric Turbidity Unit có nghĩa là đơn vị đo độ đục.
7. pCi/l là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Picocuri per litre có nghĩa là đơn vị đo phóng xạ.
Bảng III. Chỉ tiêu đánh giá chi tiết nƣớc sinh hoạt theo QCVN 01:2009/BYT
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị
Giới hạn tối đa cho phép Phƣơng pháp thử Mức độ giám sát I. Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ
1. Màu sắc(*) TCU 15 TCVN 6185 – 1996 (ISO 7887 - 1985) hoặc SMEWW 2120 A 2. Mùi vị(*) - Không có mùi, vị lạ Cảm quan hoặc SMEWW 2150 B và 2160 B A 3. Độ đục(*) NTU 2 TCVN 6184 - 1996 (ISO 7027 - 1990) hoặc SMEWW 2130 B A 4. pH(*) - 6,5-8,5 TCVN 6492:1999 hoặc SMEWW 4500 - H+ A 5. Độ cứng, tính theo CaCO3(*) mg/l 300 TCVN 6224 - 1996 hoặc SMEWW 2340 C A 6. Tổng chất rắn hoà tan