Năng lượng mặt trời - Lý thuyết và ứng dụng (Phần 2) - Hoàng Dương Hùng

161 trang ngocly 1570

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Năng lượng mặt trời - Lý thuyết và ứng dụng (Phần 2) - Hoàng Dương Hùng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

nang_luong_mat_troi_ly_thuyet_va_ung_dung_phan_2_hoang_duong.pdf

Nội dung text: Năng lượng mặt trời - Lý thuyết và ứng dụng (Phần 2) - Hoàng Dương Hùng

CHÆÅNG 4 THIÃÚT BË NHIÃÛT MÀÛT TRÅÌI Khaïc våïi pin màût tråìi, thiãút bë nhiãût màût tråìi nháûn bæïc xaû nhiãût màût tråìi vaì têch træî nàng læåüng dæåïi daûng nhiãût nàng. Thiãút bë nhiãût màût tråìi coï ráút nhiãöu loaûi khaïc nhau tuyì thuäüc vaìo muûc âêch sæí duûng cuía chuïng. 55
4.1. CÅ SÅÍ LYÏ THUYÃÚT TÊNH TOÏAN THIÃÚT BË 4.1.1. Caïc âënh luáût cå baín vãö bæïc xaû 4.1.1.1. Âënh luáût Planck Âënh luáût Planck thiãút láûp mäúi quan hãû giæîa nàng suáút bæïc xaû âån sàõc cuía váût âen tuyãût âäúi våïi bæåïc soïng vaì våïi nhiãût âäü cuía váût. C1 Eoλ = C2 (4.1) λ5 .e λT −1 trong âoï C1, C2 [m.K] - caïc hàòng säú Planck: -15 2 C1 = 0,374.10 W.m ; -2 C2 = 1,439.10 m.K λ, [m] - chiãöu daìi bæåïc soïng, T, [K] - nhiãût âäü tuyãût âäúi, Tæì biãøu thæïc trãn ta coï thãø thiãút láûp âäö thë quan hãû E0λ = f(λ) åí caïc nhiãût âäü khaïc nhau. Caïc âäö thë naìy coï âàûc âiãøm chung laì haìm E0λ âaût cæûc âaûi åí mäüt giaï trë λmax naìo âoï. Giaï trë λmax coï thãø xaïc âënh khi láúy âaûo haìm biãøu thæïc tênh E0λ theo λ. C2 ∂E − C 0λ = e λ max .T + 2 −1= 0 (4.2) ∂λ 5.λ max .T -3 Giaíi ra ta coï: λmax.T = 2,898.10 m.K (4.3) 56
-6 3 E 0λ .10 W/m 30 T =1200K 20 TT = =900K1200K TT = =600K1200K 10 λ 0 2 λm 4 618 0µm Hçnh 4.1. Haìm phán bäú Eoλ theo λ vaì T 4.1.1.2. Âënh luáût dëch chuyãøn Wien Khi váût nhiãût âäü T coï cæåìng âäü bæïc xaû låïn nháút thç soïng λmax seî quan hãû våïi nhiãût âäü theo biãøu thæïc: -3 λmax.T = 2,898.10 m.K Váûy khi nhiãût âäü T caìng låïn thç λmax caìng nhoí. Eoλ T 1 T2 Eoλmax T3 λ λmax Hçnh 4.2. Âënh luáût dëch chuyãøn Wien. 57
4.1.1.3. Âënh luáût Stephan-Boltzmann Âënh luáût Stephan-Boltzmann thiãút láûp mäúi quan hãû giæîa nàng suáút bæïc xaû cuía váût âen tuyãût âäúi våïi nhiãût âäü. Nàng suáút bæïc xaû cuía váût âen tuyãût âäúi tyí lãû våïi nhiãût âäü tuyãût âäúi muî 4. ∞ E = E .dλ o ∫ oλ (4.4) λ=0 4 2 hay : Eo = σ0. T , [W/m ] (4.5) 4 ⎛ T ⎞ 2 hay : E o = Co .⎜ ⎟ , [W/m ] (4.6) ⎝100 ⎠ trong âoï : -8 2 4 σ0= 5,67.10 W/m .K - hàòng säú bæïc xaû cuía váût âen tuyãût âäúi, 8 2 4 C0 = 10 . σ0 = 5,67, W/m .K - hãû säú bæïc xaû cuía váût âen tuyãût âäúi, Âënh luáût Stephan-Bolzman coï thãø sæí duûng cho váût xaïm (A≠1). 4 ⎛ T ⎞ E = C.⎜ ⎟ , [W/m2] (4.7) ⎝100 ⎠ våïi C, [W/m2.K4]- hãû säú bæïc xaû cuía váût xaïm E C Tæì caïcbiãøu thæïc trãn vaì nãúu âàût = = ε goüi laì âäü âen cuía váût Eo CO 4 ⎛ T ⎞ khi âoï : E = ε.Co .⎜ ⎟ (4.8) ⎝100 ⎠ 4.1.1.4. Âënh luáût Kirchoff Âënh luáût Kirchoff thiãút láûp mäúi quan hãû giæîa nàng suáút bæïc xaû riãng cuía mäüt váût våïi nàng suáút bæïc xaû cuía váût âen tuyãût âäúi Ao = 1. ÅÍ traûng thaïi cán bàòng vãö nhiãût, thç tyí säú giæîa nàng suáút bæïc xaû vaì hãû säú háúp thuû cuía báút kyì váût thãø naìo cuîng nàng suáút bæïc xaû cuía váût âen tuyãût âäúi åí cuìng nhiãût âäü vaì cuîng chè phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü. 58
Giaí sæí coï n váût coï nàng suáút bæïc xaû laì E1, E2, . . ., En vaì caïc hãû säú háúp thuû láön læåüt laì A1, A2, . . .,An. Caïc váût naìy coï nhiãût âäü nhæ nhau, theo âënh luáût Kirchoff ta coï: E1 E2 En = = = = E0 = f (T) (4.9) A1 A2 An Eo - Nàng suáút bæïc xaû cuía váût âen tuyãût âäúi coï cuìng nhiãût âäü. Tæì biãøu thæïc âënh luáût Kirchoff suy ra: E = Eo.A Hay A = ε (4.10) 4.1.2. Lyï thuyãút vãö bäü thu kiãøu läöng kênh Háöu hãút caïc bäü thu NLMT âãöu sæí duûng kênh laìm váût liãûu che phuí bãö màût bäü thu vç tênh cháút quang hoüc æu viãût cuía noï. 4.1.2.1. Hiãûu æïng läöng kênh Hiãûu æïng läöìng kênh laì hiãûn tæåüng têch luyî nàng læåüng bæïc xaû cuía màût tråìi phêa dæåïi mäüt táúm kênh hoàûc mäüt låïp khê naìo âoï, vê duû CO2 hoàûc NOx. Coï thãø giaíi thêch E λ hiãûu æïng läöng kênh nhæ sau: Táúm kênh hoàûc låïp khê λ (µm) coï âäü trong âån sàõc Dλ 0 λ mo= 0,5 λm = 8 giaím dáön khi bæåïc soïng λ D tàng. Coìn bæåïc soïng λm khi 1 Eλ cæûc âaûi, laì bæåïc soïng λ mang nhiãöu nàng læåüng 0 To nháút, thç laûi giaím theo âënh luáût Wien λ = 2,9.10-3/T. Bæïc xaû màût tråìi, phaït T ra tæì nguäön nhiãût âäü cao T0 = 5762K, coï nàng læåüng táûp trung quanh soïng λ = Hinh 4.3. Hiãûu æïng läöng kênh. m0 0,5µm, seî xuyãn qua kênh 59
hoaìn toaìn, vç D(λm0) ≈ 1. Bæïc xaû thæï cáúp, phaït ra tæì váût thu coï nhiãût âäü tháúp, khoaíng T ≤ 400K, coï nàng læåüng táûp trung quanh soïng λm = 8µm, háöu nhæ khäng xuyãn qua kênh, vç D(λm) ≈ 0, vaì bë phaín xaû laûi màût thu. Hiãûu säú nàng læåüng (vaìo - ra) > 0, âæåüc têch luyî phêa dæåïi táúm kênh, laìm nhiãût âäü taûi âoï tàng lãn. 4.1.2.2. Mä taí chung vãö bäü thu kiãøu läöng kênh Bäü thu kiãøu läöng kênh duìng âãø gia nhiãût cho cháút loíng âæåüc mä taí trãn hçnh 4.4: 132 4 5 6 Hçnh 4.4. Màût càõt bäü thu nàng læåüng Màût tråìi kiãøu läöng kênh gäöm 2 låpï kênh duìng âãø gia nhiãût cho mäi cháút loíng. Nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi chiãúu âãún bäü thu sau khi truyãön qua 2 låïp kênh 1 vaì 3 thç âæåüc háúp thuû båíi táúm háúp thuû sån maìu âen 2, læåüng nhiãût âæåüc háúp thuû seî truyãön cho mäi cháút loíng chæïa trong äúng dáùn 5. Bäü thu âæåüc boüc båíi låïp baío vãû 6 vaì låïp caïch nhiãût 4 âãø traïnh tháút thoaït nhiãût ra mäi træåìng xung quanh. Trãn hçnh 4.4 mä taí mäüt bäü thu kiãøu läöng kênh gäöm 2 låïp kênh duìng âãø gia nhiãût cho mäi cháút loíng våïi bãö màût háúp thuû daûng äúng - táúm caïnh. Coìn loaûi bäü thu âãø gia nhiãût cho mäi cháút laì khäng khê vãö cå baín coï cáúu taûo giäúng nhæ loaûi bäü thu gia nhiãût trãn, nhæng caïc äúng dáùn cháút loíng âæåüc thay thãú bàòng äúng dáùn khäng khê coï kêch thæåïc låïn hån. 60
Phæång phaïp tênh toaïn cuîng tæång tæû nhæ tênh toaïn bäü thu gia nhiãût cho cháút loíng. 4.1.2.3. Phæång trçnh cán bàòng nàng læåüng cuía bäü thu kiãøu läöng kênh. ÅÍ traûng thaïi äøn âënh, hoaût âäüng cuía bäü thu NLMT âæåüc mä taí bàòng phæång trçnh cán bàòng nàng læåüng gäöm caïc thaình pháön: nàng læåüng hæîu êch, täøn tháút nhiãût, vaì täøn tháút quang hoüc. Bæïc xaû màût tråìi do bäü thu háúp thuû trãn mäüt âån vë diãûn têch bãö màût bäü thu phàóng bàòng hiãûu säú giæîa bæïc xaû màût tråìi truyãön tåïi vaì caïc täøn tháút quang hoüc. ⎛1+ cosβ ⎞ ⎛1− cosβ ⎞ S = Eb Bb ()DA b + Ed ()DA d ⎜ ⎟ + Rd ()Eb + Ed (DA)g ⎜ ⎟ (4.11) ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠ Täøn tháút nhiãût tæì bäü thu âãún mäi træåìng xung quanh do dáùn nhiãût, âäúi læu vaì bæïc xaû coï thãø âæåüc biãøu diãùn nhæ laì têch säú cuía hãû säú täøn tháút nhiãût K vaì âäü chãnh lãûch nhiãût âäü trung bçnh cuía táúm háúp thuû Ttb våïi nhiãût âäü mäi træåìng Ta. ÅÍ traûng thaïi äøn âënh, nàng læåüng hæîu êch cuía bäü thu coï diãûn têch F laì hiãûu säú giæîa bæïc xaû màût tråìi háúp thuû âæåüc vaì täøn tháút nhiãût: Qhi = F[S − K(Ttb − Ta )] (4.12) Âáy laì phæång trçnh nàng læåüng cå baín cuía bäü thu kiãøu läöng kênh. Âãø xaïc âënh nàng læåüng hæîu êch, ngoaìi caïc âaûi læåüng coï thãø xaïc âënh træûc tiãúp nhæ F, ta cáön phaíi xaïc âënh S, K vaì Ttb. Cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi S coï thãø tênh toaïn bàòng lyï thuyãút theo phæång trçnh trãn hoàûc âo thæûc nghiãûm bàòng bæïc xaû kãú màût tråìi. Hãû säú täøn tháút nhiãût K cuîng coï thãø xaïc âënh bàòng lyï thuyãút truyãön nhiãût hay bàòng thæûc nghiãûm. Coìn nhiãût âäü trung bçnh cuía táúm háúp thuû Ttb khoï tênh toaïn hoàûc khoï âo âæåüc, vç noï cuîng laì haìm säú cuía caïc thäng säú kãút cáúu bäü thu, bæïc xaû truyãön tåïi vaì thäng säú váût lyï cuía cháút loíng âi vaìo bäü thu. Âãø âaïnh giaï khaí nàng háúp thuû NLMT cuía bäü thu ngæåìi ta dæûa vaìo hiãûu suáút cuía noï. Hiãûu suáút cuía bäü thu âæåüc âënh nghéa laì tyí säú 61
giæîa nàng læåüng hæîu êch truyãön cho mäi cháút vaì NLMT tåïi bäü thu trong cuìng mäüt khoaíng thåìi gian: Qhi dt η = ∫ (4.13) F E dt ∫ n Hãû säú täøn tháút nhiãût K cuía bäü thu Viãûc phán têch täøn tháút nhiãût âäúi våïi bäü thu kiãøu läöng kênh coï yï nghéa quan troüng trong viãûc tênh toaïn thiãút kãú bäü thu. Coï thãø biãøu diãùn täøn tháút nhiãût cuía bäü thu kiãøu läöng kênh coï hai låïp kênh nhæ så âäö hçnh 4.5a. Taûi mäüt vë trê nháút âënh trãn táúm phàóng háúp thuû coï nhiãût âäü laì Ta Ta 1 1 bx R1 αc2-a αc2-a Tc2 Tc2 1 1 bx R2 αc1-c2 α c1-c2 Tc1 Tc1 1 1 bx R3 αp-c1 α p-c1 S Qhi S Qhi Tp Tp δ λ R4 b T Tb 1 1 bx R5 αb-a α b-a Ta Ta a) b) Hçnh 4.5. Så âäö maûng nhiãût cuía bäü thu kiãøu läöng kênh våïi 2 låïp kênh. Tp, nguäön NLMT, S âæåüc bäü thu háúp thuû vaì phán bäú thaình caïc thaình 62
pháön sau: nàng læåüng hæîu êch Qhi, täøn tháút nhiãût qua caïc låïp kênh ngàn vaì qua âaïy bäü thu. Ta coï thãø biãøu diãùn så âäö naìy mäüt caïch âån giaín hån hçnh 4.5b hay så âäö tæång âæång hçnh 4.6. Täøn tháút nhiãût qua caïc låïp kênh laì täøng cuía trao âäøi nhiãût âäúi læu vaì trao âäøi nhiãût bæïc xaû giæîa caïc bãö màût song song. åí traûng thaïi äøn âënh thç nàng læåüng trao âäøi giæîa táúm háúp thuû cuía bäü thu coï nhiãût âäü Tp vaì låïp kênh thæï nháút coï nhiãût âäü Tc1 âuïng bàòng læåüng nhiãût trao âäøi giæîa caïc låïp kênh kãú tiãúp vaì cuîng bàòng læåüng nhiãût trao âäøi giæîa låïp kênh ngoaìi cuìng våïi mäi træåìng xung quanh. Vaì nhæ váûy täøn tháút nhiãût qua kênh (trãn mäüt âån vë diãûn têch) âuïng bàòng læåüng nhiãût truyãön tæì táúm háúp thuû âãún bãö màût kênh thæï nháút: 4 4 σ (Tp − Tc1 ) q = α ()T − T + (4.14) t.tr p−c1 p c1 1 1 + −1 ε p ε c1 Trong âoï εp, εc1 laì âäü âen cuía táúm háúp thuû vaì cuía låïp kênh thæï nháút, αp-c1 laì hãû säú truyãön nhiãût âäúi læu giæîa 2 táúm phàóng nghiãng bx song song (táúm háúp thuû vaì kênh), nãúu goüi α p-c1 laì hãû säú trao âäøi nhiãût bæïc xaû giæîa táúm háúp thuû vaì kênh thç ta seî coï: Ta bx q = (α +α p−c1 )(T −T ) tt.tr p−c1 p c1 S (4.15) 1 Víi Ktt 2 2 bx σ (Tp + Tc1 )(Tp + Tc1 ) α p−c1 = 1 1 Qhi + −1 Tp ε p ε c1 Hçnh 4.6. Så âäö maûng nhiãût NhiÖt trë R3 sÏ lµ: tæång âæång cuía bäü thu 63
1 R3 = bx (4.16) α p−c1 +α p−c1 R3 laì nhiãût tråí truyãön nhiãût giæîa táúm háúp thuû vaì kênh. Cuîng tæång tæû ta coï biãøu thæïc tênh cho nhiãût tråí gæîa 2 táúm kênh R2. Theo nguyãn lyï chung thç chuïng ta coï thãø làõp caìng nhiãöu táúm kênh che thç nhiãût tråí caìng låïn, nhæng trong thæûc tãú caïc bäü thu thæåìng âæåüc giåïi haûn nhiãöu nháút laì âãún 2 låïp kênh. Nhiãût tråí R1 giæîa bãö màût kênh våïi mäi træåìng xung quanh coï daûng tæång tæû nhæ biãøu thæïc trãn nhæng hãû säú truyãön nhiãût âäúi læu tæì bãö màût kênh âãún mäi træåìng xung quanh αw, láúy giaï trë bàòng 5 - 10 W/m2K (coi täúc âäü gioï trung bçnh khoaíng 5m/s). Nhiãût tråí bæïc xaû tæì màût kênh âæåüc tênh toaïn theo nhiãût âäü bæïc xaû cuía báöu tråìi Ts, nhæng âãø tiãûn cho tênh toaïn ta coï thãø tham khaío giaï trë cuía nhiãût tråí naìy theo bx nhiãût âäü mäi træåìng xung quanh laì Ta, do âoï α c2-a coï thãø viãút laì: 2 2 (Tc2 − Ts )(Tc2 − Ts )(Tc2 − Ts ) α c2−a = σε c2 (4.17) Tc2 − Ta Vaì nhiãût tråí R1 seî laì : 1 R1 = bx (4.18) α w +α c2−a Váûy hãû säú täøn tháút qua caïc låïp kênh tæì táúm háúp thuû cuía bäü thu ra mäi træåìng xung quanh laì : 1 K tt.tr = (4.19) R1 + R2 + R3 Âãø xaïc âënh giaï trë cuía Ktt.tr âáöu tiãn ta cáön giaí âënh nhiãût âäü cuía caïc låïp kênh, ta tênh âæåüc caïc hãû säú truyãön nhiãût bàòng âäúi læu vaì bæïc xaû giæîa caïc bãö màût song song, theo cäng thæïc trãn ta xaïc âënh âæåüc hãû säú täøn tháút Ktt.tr vaì tæì âoï ta xaïc âënh âæåüc doìng nhiãût täøn tháút qua bãö màût bäü thu, âáy cuîng chênh laì doìng nhiãût trao âäøi giæîa caïc bãö màût. Tæì 64
âoï ta láön læåüt tênh laûi âæåüc caïc giaï trë nhiãût âäü cuía caïc låïp kênh Tj. So saïnh caïc giaï trë nhiãût âäü tênh âæåüc våïi caïc nhiãût âäü giaí âënh ban âáöu, nãúu chuïng xáúp xè nhau thç giaï trë giaí thiãút laì cháúp nháûn âæûåc, coìn nãúu khäng xáúp xè thç ta phaíi láúy caïc giaï trë Tc måïi tênh âæåüc laìm nhiãût âäü tênh toaïn cuía caïc bãö màût âãø xaïc âënh giaï trë Ktt.tr måïi vaì tênh làûp cho âãún khi naìo caïc Tc tênh âæåüc gáön våïi giaï trë caïc Tc giaí thiãút. Ktt.tr (Tp − Ta ) T j = Ti − bx (4.20) α i− j +α i− j Täøn tháút nhiãût qua âaïy bäü thu âæåüc biãøu diãùn båíi 2 nhiãût tråí R4, R5 trong hçnh 4.1-5b. R4 laì nhiãût tråí cuía låïp caïch nhiãût vaì R5 laì nhiãût tråí âäúi læu vaì bæïc xaû cuía âaïy bäü thu våïi mäi træåìng xung quanh. Thæåìng âäü låïn cuía R5 coï thãø giaí thiãút laì xáúp xè bàòng 0 vaì täøng nhiãût tråí seî xáúp xè bàòng R4, hay hãû säú täøn tháút nhiãût cuía âaïy bäü thu: 1 λ K tt.day = = (4.21) R4 δ cn våïi λ vµ δcn laì hãû säú dáùn nhiãût vaì chiãöu daìy cuía låïp caïch nhiãût. Täøn tháút nhiãût qua vaïch bãn cuía bäü thu tênh toaïn khaï phæïc taûp. Tuy nhiãn trong mäüt hãû thäúng bäü thu âæåüc thiãút kãú täút thç täøn tháút nhiãût naìy ráút nhoí nãn coï thãø boí qua. Cuîng coï thãø tênh täøn tháút nhiãût naìy theo cäng thæïc cuía Tabor: (KF )ben Ktt.ben = (4.22) Fbthu Våïi (KF)ben laì têch säú giæîa hãû säú truyãön nhiãût qua vaïch bãn cuía bäü thu K våïi täøng diãûn têch caïc vaïch bãn bäü thu F, K = (λ/δ)ben, coìn Fbthu laì diãûn têch bäü thu. Trong tênh toaïn nãúu (KF)ben ráút nhoí so våïi Fbthu thç Ktt.ben coï thãø boí qua. Váûy täøng täøn tháút nhiãût cuía bäü thu: Ktt = Ktt.tr + Ktt.day + Ktt.ben (4.23) 65
4.1.2.4. Phán bäú nhiãût âäü trãn bãö màût bäü thu kiãøu läöng kênh Xeït mäüt bäü thu nàng læåüng Màût tråìi coï kãút cáúu kiãøu äúng - táúm (hçnh 4.4). Khi nháûn bæïc xaû màût tråìi, bãö màût táúm seî truyãön nhiãût cho caïc äúng coï mäi cháút chuyãøn âäüng bãn trong. Phán bäú nhiãût âäü trãn bãö màût táúm seî coï daûng nhæ hçnh 4.7b. Ta coï thãø nháûn xeït laì nhiãût âäü trãn bãö màût táúm phán bäú khäng âäöng âãöu. Theo phæång X, nhiãût âäü bãö màût táúm coï trë säú låïn nháút åí vë trê giæîa khoaíng caïch 2 äúng, coìn trãn phaûm vi mäùi äúng do hãû säú truyãön nhiãût låïn nãn gáön nhæ nhiãût âäü âäöng âãöu (hçnh 4.7c). Coìn theo phæång Y doüc theo truûc äúng, do mäi cháút chuyãøn âäüng nháûn nhiãût nãn nhiãût âäü tàng dáön (hçnh 4.7d). Âãø tênh toaïn âæåüc phán bäú nhiãût âäü trãn bãö màût táúm, ngæåìi ta sæí duûng caïc giaí thiÕt sau: 1- Quaï trçnh truyãön nhiãût åí traûng thaïi äøn âënh. 2- Caïc äúng goïp cuía daìn äúng cung cáúp læu læåüng næåïc âäöng âãöu cho caïc äúng. 3- Doìng nhiãût truyãön qua kênh che vaì qua âaïy caïch nhiãût cuía bäü thu laì doìng nhiãût mäüt chiãöu, doìng nhiãût bæïc xaû qua kênh khäng Y X T M«i chÊt láng Y X a) b) T T èng èng TÊm X Y c) d) Hçnh 4.7. Så âäö phán bäú nhiãût âäü trãn màût táúm háúp thuû. 66
bë kênh háúp thuû vaì khäng coï âäü chãnh nhiãût âäü giæîa 2 màût kênh che, 4- Xem træåìng nhiãût âäü cuía bãö màût äúng laì 1 chiãöu, tæïc laì nhiãût âäü chè thay âäøi theo phæång doüc truûc äúng, coìn gradien nhiãût âäü xung quanh tiãút diãûn äúng coï thãø boí qua. 5- Gradien nhiãût âäü theo hæåïng doìng mäi cháút chuyãøn âäüng vaì theo phæång giæîa caïc äúng coï thãø xem xeït âäüc láûp. 6- Boí qua sæû baïm buûi, báøn trãn bäü thu. Sæû phán bäú nhiãût âäü giæîa 2 äúng coï thãø xaïc âënh âæåüc nãúu ta giaí thiãút ràòng gradien nhiãût âäü theo hæåïng doìng chuyãøn âäüng laì ráút nhoí. Goüi khoaíng caïch giæîa caïc äúng laì W, âæåìng kênh äúng laì D vaì táúm háúp thuû coï chiãöu daìy δ. Vç váût liãûu táúm dáùn nhiãût täút nãn gradien nhiãût âäü qua táúm laì ráút nhoí. Ta cuîng giaí thiãút laì pháön diãûn têch äúng tiãúp xuïc våïi táúm (mäúi haìn) coï nhiãût âäü âäöng âãöu Tb. Nhæ váûy baìi toaïn truyãön nhiãût tæì W T b táúm âãún cháút loíng δ trong äúng coï thãø xem nhæ baìi toaïn truyãön T Di f nhiãût qua caïch thäng duûng maì ta âaî biãút, vaì W-D D T laì nhiãût âäü cuía gäúc 2 b X caïnh, Ta laì nhiãût âäü mäi træåìng khäng khê Hçnh 4.8. Kêch thæåïc cuía äúng vaì caïnh. bãn ngoaìi. Âãø giaíi baìi toaïn naìy ta biãøu diãùn kãút cáúu äúng - táúm bàòng så âäö trãn hçnh 4.9a nhæ laì caïnh moíng tiãút diãûn khäng âäøi coï chiãöu daìi (W-D)/2. Viãút phæång trçnh cán bàòng nàng læåüng cho mäüt phán bäú caïnh coï chiãöu räüng ∆x vaì chiãöu daìi 1 âån vë theo hæåïng chuyãøn âäüng cuía doìng mäi cháút (hçnh 4.9b). Ta coï: 67
⎛ dT ⎞ ⎛ dT ⎞ S∆x − K tt .∆x()T − Ta + ⎜− λδ ⎟ − ⎜− λδ ⎟ = 0 (4.24) ⎝ dx ⎠ x ⎝ dx ⎠ x+∆x Trong âoï S laì nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi háúp thuû, Chia caí 2 vãú cuía cäng thæïc trãn cho ∆x vaì xeït giåïi haûn khi ∆x → 0 ta coï : d 2T K ⎛ S ⎞ = tt ⎜T − T − ⎟ (4.23) 2 ⎜ a ⎟ dx λδ ⎝ K tt ⎠ S K tt ∆X(Tx - Ta ) S∆X X ∆X X ∆X δ Tb -λδdT -λδdT dx x dx x+∆x W-D 2 a) b) Hçnh 4.9. Så âäö cán bàòng nàng læåüng trãn pháön tæí. Hai âiãöu kiãûn biãn âãø phæång trçnh vi phán naìy laì âiãöu kiãûn âäúi xæïng qua âæåìng truûc giæîa 2 äúng vaì nhiãût âäü gäúc caïnh Tb âaî biãút : dT = 0 T = T (4.24 vµ x=¦(W −D) / 2 b ) dx x=0 Âãø thuáûn tiãûn cho viãûc tênh toaïn ta âàût: 68
Ktt S m = vµ ψ = T − Ta − (4.25) kδ K tt khi âoï phæång trçnh trãn coï daûng âån giaín hån : d 2ψ − m 2ψ = 0 (4.26) dx 2 våïi âiãöu kiãûn biãn laì : dψ S = 0 ψ = T − T − (4.27 vµ x=(¦W −D) / 2 b a ) dx x=0 K tt Nghiãûm täøng quaït cuía phæång trçnh naìy laì: ψ = C1.sinh(mx)+ C2 .cosh(mx) (4.28) Xaïc âënh caïc hàòng säú têch phán C1, C2 theo âiãöu kiãûn biãn. Cuäúi cuìng ta coï : S T − T − a K cosh()mx tt = (4.29) S ⎛ W − D ⎞ Tb − Ta − cosh⎜m ⎟ Ktt ⎝ 2 ⎠ Nàng læåüng nhiãût dáùn tæì táúm caïnh âãún äúng trãn mäüt âån vë chiãöu daìi theo hæåïng doìng chuyãøn âäüng cuía mäi cháút âæåüc xaïc âënh theo âënh luáût Fourier åí gäúc caïnh : dT λδm ⎛ W − D ⎞ qc¸nh = − λδ = []S − K tt ()Tb − Ta .tanh⎜m ⎟ (4.30) dx x=(W −D) / 2 K tt ⎝ 2 ⎠ Nãúu tênh âãún læåüng nhiãût dáùn âãún äúng tæì 2 phêa âäúi xæïng nhau λδ m 1 vaì chuï yï ràòng = th×: K tt m 69
⎛ W − D ⎞ tanh⎜m ⎟ 2 q= ()W − D []S − K (T − T )⎝ ⎠ (4.31) c¸nh tt b a W − D m 2 Hay: qc¸nh = (W − D) f [S − K tt (Tb − Ta )] (4.32) ⎛ W − D ⎞ tanh⎜m ⎟ 2 Víi : f = ⎝ ⎠ (4.33) W − D m 2 f goüi laì hiãûu suáút caïnh âäúi våïi caïnh phàóng coï tiãút diãûn chæî nháût vaì f coï thãø âæåüc xaïc âënh theo âäö thë hçnh 4.10. Vê duû: våïi caïnh laìm bàòng âäöng coï hãû säú dáùn nhiãût λ=25W/m.®é, chiãöu daìy caïnh δ = 0,001m vaì chiãöu räüng caïnh W=0,03m; caïnh âæåüc gàõn trãn äúng âäöng âæåìng kênh D=0,01m. Våïi trao âäøi nhiãût âäúi læu tæû nhiãn Ktt=10W/m2âäü ta tênh âæåüc: 1/ 2 1/ 2 ⎛ K ⎞ W − D ⎛ 10 ⎞ 0,03 − 0,01 ⎜ tt ⎟ . = ⎜ ⎟ . = 0,2 (4.34) ⎝ λδ ⎠ 2 ⎝ 25.0,001⎠ 2 Tra âäö thë hçnh 4.10. ta coï hiãûu suáút caïnh f = 0,99. Ngoaìi læåüng nhiãût dáùn tæì táúm vaìo äúng coìn phaíi tênh âãún læåüng nhiãût truyãön qua chênh bãö màût vuìng äúng coï nhiãût âäü khäng âäøi Tb: qèng = D[S − K tt (Tb − Ta )] (4.35) vaì nhæ váûy læåüng nhiãût hæîu êch täøng cäüng seî laì : qhi = [(W − D) f + D].[S − K tt (Tb − Ta )] (4.36) Âæång nhiãn laì læåüng nhiãût naìy âæåüc truyãön cho mäi cháút chuyãøn âäüng trong äúng, theo phæång trçnh truyãön nhiãût ta coï: T − T q = b f (4.37) n 1 1 + πDiα f Cb 70
1.0 0.9 f 0.8 D Ktt HiÖu suÊt c¸nh 0.7 δ W 0.6 0 0.5 1.0 1.5 1/2 W-D K tt λδ 2 Hçnh 4.10. Hiãûu suáút caïnh cuía bäü thu daûng äúng - táúm. Våïi Di laì âæåìng kênh trong cuía äúng, αf laì hãû säú truyãön nhiãût giæîa cháút loíng vaì vaïch äúng, Cb laì nhiãût dáùn cuía mäúi haìn : Cb = λb. b/γ vµ λb laì hãû säú dáùn nhiãût cuía mäúi haìn, γ laì chiãöu daìy trung bçnh cuía mäúi haìn, b laì chiãöu räüng cuía mäúi haìn. Nhæ váûy nãúu âaî biãút Tf, Di, αfi vaì Cb ta xaïc âënh âæåüc Tb vaì ta coï : ' qhi = Wf [S − Ktt (T f −Ta )] (4.38) trong âoï f ’ âæåüc goüi laì hãû säú hiãûu quaí cuía bäü thu vaì coï biãøu thæïc laì: 1 K f ' = tt (4.39) ⎡ 1 1 1 ⎤ W ⎢ + + ⎥ ⎣⎢ K tt []D + ()W − D f C b πD iα f ⎦⎥ 71
Vãö yï nghéa váût lyï, f ’ chênh laì tyí säú cuía læåüng nhiãût hæîu êch thæûc våïi læåüng nhiãût hæîu êch trong træåìng håüp bãö màût háúp thuû cuía bäü thu coï nhiãût âäü bàòng cháút loíng Tf. Nãúu coi máùu säú cuía biãøu thæïc trãn laì nhiãût tråí truyãön nhiãût tæì cháút loíng âãún khäng khê mäi træåìng xung quanh, kyï hiãûu 1/Ko vaì tæí säú laì nhiãût tråí truyãön nhiãût tæì bãö màût táúm bäü thu âãún khäng khê mäi træåìng xung quanh thç f ′= Ko/Ktt. 4.1.2.5. Phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong bäü thu NLMT τn ω D2, δk2, λk2 D1, δk1, λk1 . δkk, λkk to E(τ) ϕ(τ) α1 δo, ρo, Co to ε1 F1=ab t GCp α2 δ,ρ,m,Cp to α3 δcn, λcn Hçnh 4.11. Cáúu taûo bäü thu kiãøu häüp táúm phàóng. Trong thæûc tãú chuïng ta cáön xaïc âënh haìm phán bäú nhiãût âäü cuía mäi cháút loíng trong bäü thu NLMT trong chu kyì mäüt ngaìy âãø coï thãø âaïnh giaï khaí nàng laìm viãûc cuía bäü thu vaì tæì âoï xaïc âënh âæåüc caïc thäng säú âàûc træng cuía bäü thu. Khaío saït bäü thu NLMT daûng häüp phàóng moíng (hçnh 4.11) våïi häüp thu kêch thæåïc axbxδ, khäúi læåüng mo, nhiãût dung riãng Co âæåüc laìm bàòng theïp daìy δ1, bãn trong gäöm cháút loíng ténh coï khäúi læåüng m, vaì læu læåüng G[kg/s] chaíy liãn tuûc qua häüp. Xung quanh häüp thu boüc 1 72
låïp caïch nhiãût, hãû säú toaí nhiãût cuía bäü thu ra khäng khê laì α. Phêa trãn màût thu F1= ab coï âäü âen ε laì 2 låïp khäng khê vaì 2 táúm kênh coï âäü trong D1 vaì D2. Chiãöu daìy vaì hãû säú dáùn nhiãût cuía caïc låpï naìy láön læåüt laì δc, δkk1 , δk1 , δkk2 , δk2 vµ λc, λkk1, λk1. λkk2, λk2 Cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi tåïi màût kênh taûi thåìi âiãøm τ coï daûng E(τ) = Ensinϕ(τ ), víi ϕ(τ ) = ωτ lµ gãc nghiªng cña tia n¾ng tíi mÆt kÝnh, ω = 2π /τn vµ τn = 24 x 3600s laì täúc âäü goïc vaì chu kyì tæû quay cuía traïi âáút, En laì cæåìng âäü bæïc xaû cæûc âaûi trong ngaìy, 2 En = Smax , W/m Våïi Smax laì cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi täøng cæûc âaûi trong ngaìy âæåüc tênh theo cäng thæïc trãn hoàûc láúy theo säú liãûu thäúng kã âo âæåüc. Trong mäüt säú træåìng håüp ta cáön tênh toaïn våïi giaï trë trung bçnh nàm thç En âæåüc láúy bàòng trë trung bçnh trong nàm taûi vé âäü âang xeït. 365 max ∑ Si E = i=1 , W/m2 (4.40) n 365 max Våïi Si laì täøng cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi cæûc âaûi taûi ngaìy thæï i trong Luïc màût tråìi moüc τ = 0, nhiãût âäü ban âáöu cuía bäü thu vaì cháút loíng bàòng nhiãût âäü t0 cuía khäng khê ngoaìi tråìi, ta giaí thiãút ràòng bäü thu âæåüc âàût cäú âënh trong mäùi ngaìy, sao cho màût thu F1 vuäng goïc våïi màût phàóng quyî âaûo traïi âáút vaì taûi mäùi thåìi âiãøm τ, coi nhiãût âäü cháút loíng vaì häüp thu âäöng nháút, bàòng t(τ). Váún âãö laì ta cáön tçm haìm phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong bäü thu theo thåìi gian τ vaì táút caí caïc thäng säú âaî cho: t = t (τ, abδδt, mo.Co, m.Cp, ε D F1 , G, δc, δkk , δk, λc, λkk, λk , α, to , ω, En ). (4.41) 73
Láûp phæång trçnh vi phán cán bàòng nhiãût cho bäü thu Xeït cán bàòng nhiãût cho hãû gäöm cháút loíng vaì häüp kim loaûi, trong khoaíng thêi gian dτ kÓ tõ thêi ®iÓm τ. Màût F1 háúp thuû tæì màût tråìi mäüt læåüng nhiãût bàòng : δQ1 = ε1DEnsinωτ. F1.sinωτ.dτ, [J] (4.42) L−îng nhiÖt δQ1 âæåüc phán ra caïc thaình pháön sau: - Nhiãût læåüng laìm tàng näüi nàng voí häüp: dU = mo.Codt - Nhiãût læåüng laìm tàng entanpy læåüng næåïc ténh: dIm = m.Cpdt - Nhiãût læåüng laìm tàng entanpy doìng næåïc: dIG = Gdτ Cp (t - to) - Nhiãût læåüng täøn tháút ra mäi træåìng khäng khê bãn ngoaìi tråìi qua màût bäü thu F1= ab våïi hãû säú täøn tháút nhiãût k1, qua caïc màût bãn F2 = 2δ (a+b) våïi hãû säú täøn tháút nhiãût k2 vaì qua âaïy F3 = ab våïi hãû säú täøn tháút nhiãût k3. Caïc hãû säú täøn tháút nhiãût k1, k2, k3 âæåüc xaïc âënh theo muûc trãn. Váûy ta coï täøng læåüng nhiãût täøn tháút bàòng: δQ2 = (k1F1 + k2F2 + k3F3) (t - to) dτ (4.43) Do âoï, phæång trçnh cán bàòng nhiãût: δQ1 = dU + dIm + dIG + δQ2 (4.44) hay: 2 ε1DEt Ft sin ϕ(τ) dτ = dt ∑miCi + (GCp + ∑ ki Fi) (t - to) dτ. (4.45) Ta duìng pheïp biãún âäøi: T(τ) = t(τ) - to vaì âàût: εDEn F1 P GC + k F W a = = , [K/s] ; b = p ∑ i i = , [s-1] (4.46) ∑mi Ci C ∑ miCi C thç phæång trçnh cán bàòng nhiãût cho bäü thu laì: T’(τ) + bT(τ) = a sin2(ωτ) (4.47) Våïi âiãöu kiãûn âáöu T(0) = 0 74
Xaïc âënh haìm phán bäú nhiãût âä ü Âãø tçm haìm phán bäú nhiãût âäü cuía mäi cháút trong bäü thu thç ta phaíi giaíi hãû phæång trçnh cán bàòng nhiãût trãn. Haìm phán bäú nhiãût âäü mäi cháút trong bäü thu seî âæåüc tçm dæåïi daûng: T(τ) = A(τ) e-bτ. Váûy ta coï: a a A (τ) = a∫ ebτ sin2ωτ.dτ = ∫ ebτ (1- cos2ωτ)dτ = ( ebτ - I ) (4.48) 2 2b bτ 2 τ e ⎛ 2ω ⎞ våïi: I = ∫ cos2ωτ .deb = (2ω sin 2ωτ + b cos 2ωτ ) − ⎜ ⎟ I (4.49) b ⎝ b ⎠ bebτ tæïc laì: I = [2ωsin2ωτ + bcos 2ωτ] + C (4.50) 4ω 2 + b2 1 Hàòng säú C1 âæåüc xaïc âënh theo âiãöu kiãûn âáöu T(0) = 0 hay A(0) = 0, 1 tæïc laì: C1= 1+ (b / 2ω) 2 Do âoï, haìm phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong bäü thu coï daûng: a b e−bτ T(τ) = [1- (2ωsin2ωτ + bcos2ωτ) - ] (4.51) 2b 4ω 2 + b 2 1+ (b / 2ω) 2 B Nãúu duìng pheïp biãún âäøi: (Asinx + Bcosx) = A2 + B 2 sin (x + artg ) A thç phæång trçnh trãn coï daûng: a b b e−bτ T(τ) = [1- sin(2ωτ + artg ) - 2 ] (4.52) 2b b 2 + 4ω 2 2ω 1+ (b / 2ω) Säú haûng cuäúi cuía täøng coï giaï trë nhoí hån 1 vaì giaím ráút nhanh, nãn khi τ >1h coï thãø boí qua. 75
Láûp cäng thæïc tênh toaïn cho bäü thu Tæì haìm phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong bäü thu trãn ta láûp âæåüc caïc cäng thæïc theo baíng sau: Baíng 4.1 Caïc thäng säú âàûc træng cuía bäü thu Thäng säú âàûc træng Cäng thæïc tênh a a o Âäü gia nhiãût cæûc âaûi Tm = (1+ ) [ C] 2b b 2 + 4ω 2 a b o Nhiãût âäü cæûc âaûi tm= to+ (1+ ) [ C] 2b b 2 + 4ω 2 ⎛ 3 1 b ⎞ Thåìi âiãøm âaût nhiãût âäü T τm=τn ⎜ − artg ⎟ [s] m ⎝ 8 4π 2ω ⎠ a o Âäü gia nhiãût trung bçnh Tn= [ C] 2b Cäng suáút hæîu êch trung a Pn= GCp [W] bçnh 2b aτ n Saín læåüng nhiãût 1 ngaìy Q = GCp [J] 4b τ n Saín læåüng næåïc noïng M = G , tn = to + Tn [kg] 2 πaGCp Hiãûu suáút nhiãût bäü thu η= 4bEnF1 4.1.3 Tênh toïan caïc loaûi gæång phaín xaû. Âãø táûp trung nàng læåüng bæïc xaû chiãúu âãún màût bäü thu, nhàòm náng cao nhiãût âäü cuía váût háúp thuû thç trong thiãút bë nhiãût màût tråìi ngæåìi ta thæåìng duìng thãm caïc gæång phaín xaû. Gæång phaín xaû laì caïc bãö màût nhàôn boïng, coï hãû säú háúp thuû A beï, vaì hãû säú phaín xaû R = (1-A) låïn. Gæång phaín xaû coï thãø coï daûng phàóng, cän, noïn, parabol truû hoàûc parabol troìn xoay. Gæång phaín xaû thæåìng 76
âæåüc chãú taûo bàòngkim loaûi coï âäü boïng màût cao nhæ inox, nhäm, tän âaïnh boïng, hoàûc kênh hay plastic coï traïng baûc. Âàûc træng cuía mäüt gæång phaín xaû bao gäöm: - Caïc thäng säú hçnh hoüc vaì kãút cáúu. - Âäü phaín xaû R, âiãöu kiãûn âãí màût thu coï thãø hæïng toaìn bäü phaín xaû tæì gæång. - Âäü táûp trung nàng læåüng bæïc xaû (kê hiãûu laì k). Âäü táûp trung nàng læåüng bæïc xaû k : Âäü táûp trung nàng læåüng bæïc xaû k cuía mäüt hãû gæång phaín xaû vaì màût thu, laì tè säú cuía cæåìng âäü bæïc xaû tåïi màût thu vaì cæåìng âäü bæïc xaû E tåïi màût hæïng nàõng: k = t E Cæåìng âäü bæïc xaû tåïi màût E hæïng nàõng E thæåìng laì cæåìng Fh âäü bæïc xaû tåïi màût âáút nåi âàût thiãút bë, tæïc laì cæåìng âäü bæïc R xaû luïc tråìi nàõng bçnh thæåìng, R chæa coï gæång phaín xaû. -Láûp cäng thæïc tênh k: cho Ft mäüt hãû gäöm màût thu Ft âàût vuäng goïc våïi tia nàõng, xung Hçnh 4.12 Hãû gæång vaì màût thu quanh coï gæång phaín xaû våïi hãû säú phaín xaû R, vaì màût hæïng nàõng diãûn têch Fh, màût Fh thæåìng cuîng vuäng goïc våïi tia nàõng (hçnh 4.12). Giaí thiãút caïc gæång âàût sao cho toaìn bäü caïc tia phaín xaû tæì gæång âæåüc chiãúu hãút lãn màût thu Ft. Khi âoï, cäng suáút bæïc xaû chiãúu âãún Ft laì: Qt = E. Ft + E.( Fh - Ft).R = E.(1 - R). Ft + E.R.Fh (4.53) Cæåìng âäü bæïc xaû âãún Ft laì: Et = Qt/Ft = E.(1 - R) + E.R. Fh/ Ft (4.54) 77
Do âoï, k = Et/E = 1 - R + R. Fh/ Ft = 1 + R.( Fh/ Ft - 1). (4.55) Nãúu coi R = 1 thç k = Fh/Ft. 4.1.3.1. Gæång phàóng Xeït gæång phàóng BC coï hãû säú phaín xaû R, âàût nghiãng goïc γ so våïi màût thu AB. Dæûa vaìo âënh luáût phaín xaû aïnh saïng i1 = i2 , coï thãø tçm âæåüc âiãöu kiãûn âãø toaìn bäü phaín xaû tæì gæång BC chiãúu hãút lãn màût AB âàût vuäng goïc våïi tia nàõng laì: a +b γ = arcsin (4.56) 2a i1 Vç sinγ < 1 nãn phaíi coï b < a C π π i2 vaì < γ < . 4 2 Khi âoï chiãöu räüng gæång bàòng: f R b 2a f = = b (4.57) cosγ a −b γ Vaì âäü táûp trung nàng læåüng A aBb k = 1 + R.(b/a). Do âoï, nãúu Hçnh 4.13. Gæång phàóng duìng mäüt gæång phàóng thç 1 < k < 2 nãúu duìng bäún gæång phàóng cuìng phaín xaû lãn mäüt màût thu hçnh vuäng thç coï 1 < k < 5. Gæång phàóng âæåüc sæí duûng nhiãöu cho muûc âêch táûp trung aïnh saïng màût tråìi cho muûc âêch cáúp nhiãût våïi nhiãût âäü cao nhæ trong nhaì maïy nhiãût âiãûn màût tråìi, vç gæång phàóng cáúu taoü âån giaín reí tiãön, âãù chãú taûo. Tuy nhiãn âäü táûp trung cuía gæång phàóng khäng cao nãn cáön phaíi sæí duûng våïi säú læåüng låïn vaì diãûn têch làõp âàût räüng. 78
Hçnh 4.14 giåïi thiãûu toaìn caính nhaì maïy âiãûn màût tråìi, trong âoï duìng hãû thäúng gæång phàóng, âæåüc âiãöu khiãøn bàòng maïy tênh, táûp trung nàng læåüng vaìo mäüt loì håi âàût trãn cao, trong 1 läöng kênh, âãø cáúp håi cho 1 turbine phaït âiãûn. Hçnh 4.14. Nhaì maïy nhiãût âiãûn màût tråìi duìng hãû gæång phaín xaû. 4.1.3.2. Gæång noïn cuût Gæång noïn cuût thæåìng duìng âãø phaín xaû lãn màût thu phàóng âàût taûi âaïy noïn, luän âæåüc quay âãø vuäng goïc våïi tia nàõng. Âiãöu kiãûn âãø 100% phaín xaû tæì gæång âãún màût thu laì: 79
R + R γ = arcsin h t (4.58) 4Rt Khi âoï Rh k =1+ R[(1−2Cos2γ )2 −1] (4.59) π π Vç < γ < nãn khi duìng gæång Rt 4 2 noïn cuût thç 1< k < 9. Âæåìng sinh Rh cuía noïn cuût tênh theo: Rh − Rt Rh f = = 2()Rh − Rt cosγ 3Rt − Rh Hçnh 4.15. Gæång noïn cuût (4.60) våïi Rh< 3Rt. Gæång noïn cuût cuîng chãú taûo tæång âäúi âån giaín tæì caïc táúm kim loaûi coï âäü boïïng cao, loaûi naìy âæåüc sæí duûng trong caïc thiãút bë nhoí nhæ bãúp náúu duìng nàng læåüng màût tråìi. Hçnh 4.16 Bãúp náúu ding gæång noïn cuût 80
4.1.3.3. Gæång noïn Gæång noïn âæåüc duìng âãø phaín xaû lãn màût thu hçnh äúng truû âàût taûi truûc noïn. Tuìy theo goïc âènh noïn nhoí hån, bàòng hoàûc låïn hån 450, chiãöu cao H cuía äúng thu bæïc xaû hçnh truû coï thãø nhoí hån, bàòng hoàûc låïn hån chiãöu cao h cuía noïn, nhæ mä taí trãn hçnh 4.16. r h r H R H γ H=h r R γ h R 0 h tæïc laì γ > 450 thç H > h 81
Âäü táûp trung nàng læåüng cuía gæång noïn laì: 2 2 ⎛ Fh ⎞ ⎛ r ⎞ ⎛ 2r 2 ⎞ k = 1+ R⎜ −1 ⎟=1+ R⎜ −1⎟=1+ R⎜ Cos γ −1⎟ (4.62) ⎝ Ft ⎠ ⎝ dH ⎠ ⎝ dh ⎠ ⎡ 2r 2h ⎤ ⇒ k =1+ R⎢ 2 2 −1⎥ (4.63) ⎣d(r +h )⎦ r ⎡ r ⎛ 2t ⎞ ⎤ Nãúu goüi t = tgγ = thç k =1+ R ⎜ ⎟−1 (4.64) ⎢ ⎜ 2 ⎟ ⎥ h ⎣d ⎝1+t ⎠ ⎦ ⎛ r ⎞ Suy ra kmax = k (t = 1) = k =1+ R⎜ − 1⎟ , âaût âæåüc khi choün r = h hay ⎝ d ⎠ r γ = 450, khi R = 1 thç k = . Khi tàng r vaì giaím d, âäü táûp trung k max d seî khaï låïn. Gæång noïn coï âäü táûûp trung nàng læåüng bæïc xaû tæång âäúi cao trãn mäüt äúng truû, tuy nhiãn âãø sæí duûng loaûi gæång phaín xaû naìy thç cáön phaíi hæåïng màût hæïng nàõng chênh xaïc vuäng goïc hæåïng våïi tia bæïc xaû. 4.1.3.4. Gæång Parabän troìn xoay R f F D p db r Hçnh 4.18. Aính cuía màût tråìi qua gæång parabol 82
x2 Xeït gæång parabän troìn xoay do âæåìng parabän y = 4 f quay quanh truûc y taûo ra (hçnh 4.18). Khi quay truûc gæång theo hæåïng tia nàõng, thç taûi gáön tiãu âiãøm F ta thu âæåüc aính cuía màût tråìi, laì mäüt âéa saïng troìn coï âæåìng kênh d âæåüc xaïc âënh theo hãû phæång trçnh: ⎧ d p 9 ⎪ = våïi D = 1,4.10 m laì âæåìng kênh Màût tråìi, b = ⎪ D b 11 ⎨1 1 1 1,5.10 m khoaíng caïch gæång tåïi màût tråìi vaì f laì ⎪ + = tiãu cæû gæång, p khoaíng caïch aính tåïi gæång. ⎩⎪b p f Giaíi hãû trãn tçm âæåüc d vaì p seî âæåüc: Df d d = = f =0,0093 f =10−2 f . (4.65) b− f b b p = f , tæïc aính Màût tråìi âàût taûi tiãu âiãøm F, coï âæåìng kênh b− f d = 10-2f. Do âoï màût thu cáön âàût taûi tiãu âiãøm cuía gæång, coï âæåìng kênh d ≥ 10-2f. Nãúu màût thu hçnh cáöu âæåìng kênh d, gæång parabol coï baïn kênh r, thç hãû säú táûp trung laì: 2 2 ⎡⎛ r ⎞ ⎤ ⎛ r ⎞ k =1+ R⎢⎜ ⎟ −1⎥ ⇒ kmax = k(R=1) = ⎜ ⎟ . (4.66) ⎣⎢⎝ d ⎠ ⎦⎥ ⎝ d ⎠ Khi tàng r vaì giaím d âãún 10-2f, thç k seî ráút låïn tuìy yï. Vê duû: choün 2 1 Fh = 1m hay r = m, f = 0,2m, R = 1thç d = 0,002m π 2 ⎛ r ⎞ vaì k = ⎜ ⎟ = 79577; khi choün tiãu cæû f = 0,1m coï k = 318310 láön. ⎝ d ⎠ 83
Gæång parabän troìn xoay coï âäü táûp trung nàng læåüng bæïc xaû ráút låïn nãn âæåüc sæí duûng trong nhiãöu thiãút bë khaïc nhau khi cáön coï nhiãût âäü låïn. Tuy nhiãn bãö màût parabän chãú taûo chênh xaïc thç tæång âäúi phæïc taûp nãn giaï thaình cao. Hçnh 4.19 Hãû thäúng cáúp håi næåïc duìng gæång Parabän troìn xoay Hçnh 4.20 Bãúp náúu duìng gæång Parabän troìn xoay 84
4.1.3.5. Gæång parabän truû Xeït gæång parabol truû räüng 2r, daìi L táûp trung phaín xaû vaìo màût thu hçnh äúng truû âæåìng kênh d âàût taûi tiãu âiãøm, thç âäü táûp trung laì: ⎛ 2r ⎞ k = 1+ R⎜ −1⎟ (4.67) R ⎝πd ⎠ r -2 ⇒ kmax = k(R = 1, d = 10 f) 2r 200 r = = . (4.68) L πd πf Nãúu choün r = 0,5m vaì f = 0,2m thç kmax =159láön. Loaûi gæång naìy dãù chãú taûo, bàòng caïch uäún táúm tän phàóng x2 theo âæåìng parabol y = . Hçnh 4.21. Gæång parabol truû 4 f y Âãø coï 1 màût parabol truû x2 y = coï tiãu cæû f, âäü räüng r, r 4 f cáön uäún 1 táúm tän coï âäü daìi s tênh f ds dy theo cäng thæïc sau: M(x,y) dx x 0 r Do, 2 2 2 ⎛ dy ⎞ ds = dx + dy =dx. 1+⎜ ⎟ Hçnh 4.22. Chãú taûo parabän truû ⎝ dx ⎠ r 2 r 2 r ⎛ dy ⎞ ⎛ 2x ⎞ 1 2 2 ⇒ s = 2∫ 1+⎜ ⎟ dx = 2∫ 1+⎜ ⎟ dx = ∫ x + 4 f dx 0 ⎝ dx ⎠ 0 ⎝ 4 f ⎠ f 0 85
2 ⎡ 2 ⎤ ⎛ r ⎞ r ⎛ r ⎞ Vậy s = r ⎜ ⎟ +1+ 2 f ln⎢ + ⎜ ⎟ +1⎥ (4.69) ⎜ 2 f ⎟ ⎢2 f ⎜ 2 f ⎟ ⎥ ⎝ ⎠ ⎣ ⎝ ⎠ ⎦ Vê duû: âãø coï parabol truû våïi r = 0,5m, f = 0,2m cáön táúm tän daìi s = 1219,43mm. Hçnh 4.23. Hãû thäúng cung cáúp nhiãût duìng gæång phaín xaû parabän truû 86
4.2. BÃÚP NÁÚU DUÌNG NÀNG LÆÅÜNG MÀÛT TRÅÌI Nguyãn tàõc sæí duûng nàng læåüng màût tråìi âãø náúu thæïc àn âaî âæåüc con ngæåìi sæí duûng tæì ráút láu. Caïc cäng nghãû laìm bãúp duìng nàng læåüng màût tråìi âaî coï nhæîng thay âäøi vaì phaït triãøn. Hiãûn nay bãúp âæåüc sæí duûng phäø biãún dæåïi 2 loaûi âoï laì bãúp hçnh häüp vaì bãúp Parabän. Bãúp nàng læåüng màût tråìi âæåüc æïng duûng ráút räüng raîi åí caïc næåïc nhiãöu nàng læång màût tråìi, khan hiãúm cuíi âäút, giaï thaình nhiãn liãûu cao nhæ caïc næåïc åí Cháu Phi, caïc khu væûc vuìng sáu vuìng xa cuía caïc næåïc âang phaït triãøn. Hiãûn nay Bãúp nàng læåüng màût tråìi coìn âæåüc sæí duûng ngaìy caìng nhiãöu âäúi våïi caïc ngæ dán vaì khaïch du lëch. ÅÍ Viãût Nam bãúp nàng læåüng màût tråìi cuîng âaî âæåüc sæí duûng khaï phäø biãún. Nàm 2000, Trung tám Nghiãn cæïu thiãút bë aïp læûc vaì nàng læåüng måïi thuäüc træåìng Âaûi hoüc Baïch khoa - Âaûi hoüc Âaì Nàông âaî phäúi håüp våïi caïc täø chæïc tæì thiãûn Haì Lan triãøn khai dæû aïn (30.000 USD/nàm) âæa bãúp nàng læåüng màût tråìi vaìo sæí duûng åí caïc vuìng näng thän cuía tènh Quaíng Nam, Quaíng Ngaîi, Ninh Thuáûn. Dæû aïn âaî phaït triãøn ráút täút vaì ngaìy caìng âæåüc âäng âaío ngæåìi dán uíng häü. Hiãûn nay dæû aïn âaî cung cáúp âæåüc trãn 1000 bãúp hçnh häüp vaì trãn 200 bãúp Parabän cho nhæîng ngæåìi dán ngheìo näng thän. 4.2.1. Bãúp hçnh häüp Nguyãn lyï cáúu taûo bãúp Bãúp náúu hçnh häüp coï nguyãn lyï cáúu taûo nhæ hçnh 4.24. Häüp baío vãû (1) âæåüc laìm bàòng gäù (coï thãø laìm bàòng tän), tiãút diãûn ngang coï thãø hçnh vuäng hoàûc hçnh troìn. Màût phaín xaû bãn trong (2) âæåüc laìm bàòng kim loaûi (nhäm, theïp tràõng hoàûc Inox), âaïnh boïng nhàôn âãø coï âäü phaín xaû cao. Biãn daûng cuía màût phaín xaû laì täø håüp cuía caïc màût Parabola troìn xoay nhæ hçnh veî âãø coï thãø nháûn aïnh saïng tæì màût tråìi vaì tæì gæång phaín xaû (5). 87
5 4 1- Häüp baío vãû bãn ngoaìi 6 2- Màût phaín xaû bãn trong 2 3 3- Näöi chæïa thæïc àn 1 7 4- Táúm kênh trong 5- Gæång phaín xaû 6- Truûc xoay 7- Váût liãûu caïch nhiệt 8- Đế đặt nồi 8 Hçnh 4.24. Nguyãn lyï cáúu taûo bãúp. Näöi chæïa thæïc àn (3) laì näöi náúu bçnh thæåìng bãn ngoaìi âæåüc sån maìu âen (choün loaûi sån coï âäü háúp thuû cao) âãø coï thãø háúp thu aïnh saïng täút, dung têch cuía näöi tuyì thuäüc vaìo kêch thæåïc cuía bãúp vaì tuyì thuäüc vaìo thåìi gian chuïng ta cáön náúu chên thæïc àn. Táúm kênh trong (4) laì táúm kênh coï âäü trong suäút cao âãø coï thãø cho aïnh saïng xuyãn qua täút, thæåìng âæåüc chãú taûo bàòng táúm kênh trong coï chiãöu daìy 2÷3mm, táúm kênh naìy coï taïc duûng taûo “läöng kênh” vaì giaím täøn tháút nhiãût khi náúu. Gæång phaín xaû (5) laì táúm gæång coï âäü phaín xaû aïnh saïng cao, gæång coï thãø xoay quanh truûc xoay (6) âãø hæåïng chumì tia saïng phaín xaû tæì gæång vaìo näöi, phêa sau táúm gæång coï táúm baío vãû vaì cuîng laì nàõp âáûy cuía bãúp khi khäng sæí duûng. Låïp váût liãûu caïch nhiãût (7) laì bäng thuyí tinh caïch nhiãût (hoàûc coï thãø duìng báút kyì váût liãûu caïch nhiãût naìo nhæ råm raû tháûm chê âãø khäng chè coï khäng khê nhæng phaíi kên) nhàòm giaím máút maït nhiãût khi náúu. Âãú âàût näöi (8) nhàòm muûc âêch ngàn caïch 88
giæîa näöi vaì caïc bäü pháûn khaïc cuía bãúp âãø giaím máút maït nhiãût khi náúu, nãn âãú âàût näöi coï thãø laì mäüt táúm bäng thuyí tinh daûng eïp cæïng, táúm Amiàng hoàûc báút kyì váût liãûu gç nhæng chëu âæåüc nhiãût âäü (âãún 400oC) vaì caïch nhiãût. Chãú taûo bãúp Âãø chãú taûo âæåüc bãúp coï hiãûu suáút cao thç phaíi choün váût liãûu vaì chãú taûo âuïng nhæ trãn. Theo kãút quaí tênh toaïn våïi bãúp náúu âæåüc thiãút kãú coï kêch thæåïc nhæ hçnh 4.25 vaì âæåüc chãú taûo bàòng caïc váût liãûu nhæ hæåïng dáùn åí muûc trãn, våïi cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi taûi Âaì Nàông luïc 11h (940W/m2) âãø náúu säi 10 lêt næåïc (tæì nhiãût âäü 25oC). Ta coï quan hãû giæîa d2 (âæåìng kênh miãûng cuía màût phaín xaû bãn trong) vaì thåìi gian cáön thiãút cho quaï trçnh náúu (τ) nhæ âäö thë trãn hçnh 4.26. A-A 70 a d2 AA a 0.25m 0.2m H a Hình 4.25. Kích thước cấu tạo bếp. Dæûa vaìo âäö thë trãn hçnh 4.26 thç ta coï thãø tênh âæåüc âæåìng kênh d2 cuía bãúp cáön thiãút âãø ta coï thãø náúu säi 10lêt næåïc trong thåìi gian yãu cáöu. 89
5.103076 6 5 4 d2 τ 3 2 êng kÝnh mÆt thu [m] − § 1 0.455195 4 0 2000 4000 6000 8000 1 10 100 τ 4 11. 0 Thêi gian [s] Hçnh 4.26. Âäö thë quan hãû d2(τ) Vê duû: Theo âäö thë hçnh 4.26 thç muäún náúu säi 10lêt næåïc (coï nhiãût âäü 25oC ) trong thåìi gian 1h (3600 giáy), thç ta cáön phaíi chãú taûo bãúp våïi âæåìng kênh d2=0,8m Âãø âån giaín trong viãûc chãú taûo vaì giaím giaï thaình, trong thæûc tãú chuïng ta hoaìn toaìn coï thãø tæû chãú taûo cho mçnh mäüt bãúp nàng læåüng màût tråìi bàòng caïc thiãút bë vaì váût liãûu sàôn coï nhæ hçnh 4.27. Hình 4.27. Bếp nấu thực tế. 90
Våïi bãúp naìy häüp baío vãû bãn ngoaìi âæåüc laìm bàòng gäù. Màût phaín xaû bãn trong âæåüc duìng laì caïi cháûu nhäm (kêch thæåïc nhoí hay to tuyì yï theo yãu cáöu) nãn choün nhæîng loaûi cháûu nhäm ngæåìi ta âaî chãú taûo sàôn våïi âäü boïng cuía màût trong cao. Näöi chæïa thæïc àn laì näúi náúu bàòng nhäm bãn ngoaìi sån âen (duìng loaûi bçnh xët sån âen nhaïm). Táúm kênh trong dæåüc duìng laì loaûi kênh trong daìy 2,5mm (chuï yï khi làõp cáön coï låïp roàng âãûm âãø ngàn caïch giæîa màût phaín xaû bãn trong vaì táúm kênh âãø traïnh bë våî khi náúu). Gæång phaín xaû âæåüc chãú taûo bàòng táúm theïp tràõng âaî âæåüc âaïnh boïng sàôn daìy 0,8mm. Gæång coï thãø gáûp vaìo gáûp ra vaì âæåüc âåî bàòng 2 thanh caìi hai bãn. Låïp váût liãûu caïch nhiãût âæåüc duìng laì råm raû. Âãú âàût näöi âæåüc duìng laì táúm Amiàng daìy 2mm. Sæí duûng bãúp Våïi loaûi bãúp náúu hçnh häüp thæåìng âæåüc duìng âãø náúu næåïc, cåm hoàûc thæïc àn cáön nhiãût âäü dæåïi 120oC nhæ náúu canh, luäüc rau Træåïc luïc náúu thç chuïng ta phaíi chuáøn bë thæïc àn træåïc cho vaìo näöi vaì âáûy nàõp laûi, âàût näöi vaìo trong bãúp trãn âãú âàût näöi, âáûy hãû Hçnh 4.28. Thao taïc luïc náúu thäúng táúm kênh trong - gæång phaín xaû lãn trãn (cháûu nhäm), dëch chuyãøn bãúp vaì âiãöu chènh goïc nghiãng cuía gæång phaín xaû sao cho näöi coï thãø nháûn âæåüc nhiãöu aïnh saïng nháút. Tuyì theo kêch thæåïc cuía bãúp vaì dung læåüng thæïc àn trong näöi maì sau thåìi gian 91
khoaíng 60÷90 phuït cåm hoàûc thæïc seî chên. Trong quaï trçnh náúu nãúu coï thåìi gian thç täút nháút laì sau khoaíng 15 phuït chuïng ta nãn xã dëch bãúp âãø coï thãø nháûn âæåüc aïnh saïng nhiãöu nháút thç thåìi gian náúu seî nhanh hån. Hçnh 4.29. Triãøn khai æïng duûng Bãúp 4.2.2 Bãúp Parabän Nguyãn lyï cáúu taûo bãúp 3 4 1- Âãú âàût näöi 2 2- Näöi chæïa thæïc àn 1 3- Màût phaín xaû 5 4- Khung âåî 5- Thanh choïng âiãöu 6 chènh 6- Hãû thống chân đỡ Hçnh 4.30. Nguyãn lyï cáúu taûo ú 92
Bãúp náúu Parabän coï nguyãn lyï cáúu taûo nhæ hçnh 4.30. Âãú âàût näöi (1) laìm bàòng khung kim loaûi dáùn nhiãût täút, âãú âæåüc gàõn våïi hãû thäúng chán âåî (nhæng caïch nhiãût våïi hãû thäúng chán âåî), âãú âàût näöi coï thãø âæåüc âæa vaìo âæa ra vaì âæa lãn âæa xuäúng khoíi tám cuía bãúp. Näöi chæïa thæïc àn (2) laì näöi náúu bçnh thæåìng bãn ngoaìi âæåüc sån maìu âen (choün loaûi sån coï âäü háúp thuû cao) âãø coï thãø háúp thuû aïnh saïng täút, khi cáön næåïng (thët, caï ) thç coï thãø thay näöi bàòng táúm læåïi Inox, dung têch cuía näöi tuyì thuäüc vaìo kêch thæåïc cuía bãúp vaì tuyì thuäüc vaìo thåìi gian chuïng ta cáön náúu chên thæïc àn. Màût phaín xaû (3) laìm bàòng kim loaûi (nhäm, theïp tràõng hoàûc Inox) âaïnh boïng nhàôn âãø coï âäü phaín xaû cao. Biãn daûng cuía màût phaín xaû laì màût parabän troìn xoay âæåüc gaï tæûa vaìo khung nhæ hçnh veî âãø coï thãø nháûn aïnh saïng tæì màût tråìi. Khung âåî (4) laìm bàòng kim loaûi, nhæûa hoàûc gäù coï biãn daûng laì màût parabän troìn xoay âãø coï thãø gaï màût phaín xaû lãn trãn khung, khung âæåüc chãú taûo sao cho coï thãø thaïo làõp dãù daìng. Thanh choïng âiãöu chènh (5) laìm bàòng kim loaûi hoàûc gäù cæïng âãø âiãöu chènh chaío parabän xoay quanh mäüt truûc nàòm ngang. Hãû thäúng chán âåî (6) laìm bàòng kim loaûi, nhæûa hoàûc gäù coï thãø dãù daìng thaïo gåí hoàûc xãúp goün. Hãû thäúng chán âåî âæåüc âàût trãn 4 baïnh xe âãø coï thãø dãù daìng di chuyãøn vaì xoay theo hæåïng màût tråìi. Chãú taûo bãúp Bäü pháûn quan troüng nháút cuía bãúp laì màût parabän phaín xaû, nãúu saín xuáút haìng loaût thç màût naìy täút nháút laì laìm bàòng nhäm vaì dáûp våïi biãn daûng theo yãu cáöu räöi sau âoï âaïnh boïng màût trong tháût nhàôn vaì saïng (nhæ gæång). Tuy nhiãn âãø chãú taûo âæåüc nhæ váûy thç cáön phaïi coï caïc duûng cuû vaì maïy moïc chuyãn duûng. Thæûc tãú âãø âån giaín chuïng ta coï thãø chã ú taûo màût parabän phaín xaû theo caïc caïch sau: 93
Màût phaín xaû y Tám näöi (tiãu âiãøm) o 15 f 250.0 360.0 62.5 0 x 500.0 1000.0 1200.0 CHUÏ YÏ: Coï thãø chãú taûo màût phaín xaû theo caïc biãn daûng khaïc nhæng x 2 biãn daûng cuía màût phaín xaû phaíi coï daûng: y = Caïch gheïp caïc táúm thaình màût phaín xaû 4.f våïi f laì toaû âäü cuía tiãu âiãøm (tám näöi) Hçnh 4.31. Biãn daûng màût parabän phaín xaû. H ình 4.32. Goïc åí tám cuía táúm hçnh quaût coï thãø tæì 10o÷15o Hçnh 4.32. laì loaûi bãúp coï màût phaín xaû gäöm caïc táúm theïp tràõng hçnh quaût coï chiãöu daìy 0,5mm âaî âæåüc âaïnh boïng sàôn gheïp våïi nhau (goïc sao cho coï thãø làõp gheïp caïc táúm hçnh quaût âæåüc dãù daìng. Táúm 94
phaín xaû coìn coï thãø âæåüc chãú taûo tæì caïc maính theïp tràõng nhoí (bàòng caïch naìy coï thãø táûn duûng caïc maính phãú thaíi âãø tiãút kiãûm) hçnh 4.33. Hçnh 4.33. Loaûi bãúp chãú taûo tæì caïc máøu táúm phaín xaû nhoí. Âãø tiãûn låüi cho viãûc váûn chuyãøn (âi du lëch ) chuïng ta coï thãø chãú taûo bãúp gäöm nhiãöu maính , nguyãn lyï càõt maính bãúp nhæ hçnh 4.34 (2 maính). Caïch làõp gheïp caïc maính thaình hãû thäúng nhæ hçnh 4.35. y y Tám näöi (tiãu âiãøm) 360.0 250.0 180.0 180.0 62.5 0 x 0 x 843.1 500.0 1200.0 843.1 Maính I Maính II Gheïp maính I vaì maính II Hçnh 4.34. Chãú taûo bãúp 2 maính 95
Hçnh 4.35. Loaûi bãúp 2 maính Pháön Parabän vaì giaï âåî coï thãø thaïo råìi vaì xãúp goün âãø thuáûn låüi cho quaï trçnh váûn chuyãøn nhæ hçnh 4.36. Hçnh 4.36. Bãúp Parabän nhiãöu maính coï thãø thaïo råìi 96
Sæí duûng bãúp Våïi loaûi bãúp náúu parabän thæåìng âæåüc duìng âãø chiãn, xaìo náúu thæïc àn âàûc biãût laì duìng raïn, næåïng caïc loaûi thæûc pháøm vç nhiãût âäü taûi tiãu âiãøm coï thãø âaût 300÷400oC. Træåïc luïc náúu thç chuïng ta phaíi chuáøn bë thæïc àn træåïc, cho vaìo näöi vaì âáûy nàõp laûi, âàût näöi lãn trãn âãú âàût näöi (hçnh 4.37), khi muäún næåïng (thët, caï ) thç thay näöi bàòng loaûi læåïi Inox (hçnh 4.38), dëch Hçnh 4.37. Náúu thæïc àn chuyãøn hãû thäúng bãúp vaì âiãöu chènh goïc nghiãng cuía chaío parabän (bàòng thanh chäúng âiãöu chènh) sao cho näöi coï thãø nháûn âæåüc nhiãöu Hçnh 4.38. Næåïng caï, thët 97
aïnh saïng nháút. Tuyì theo kêch thæåïc cuía bãúp vaì dung læåüng thæïc àn trong näöi maì sau thåìi gian khoaíng 30÷60phuït thæïc àn seî chên. Trong quaï trçnh náúu nãúu coï thåìi gian thç täút nháút sau khoaíng 15 phuït chuïng ta nãn xã dëch bãúp âãø coï thãø nháûn âæåüc aïnh saïng nhiãöu nháút thç thåìi gian náúu seî nhanh hån. Âãø tiãûn låüi cho ngæåìi sæí duûng, khäng phaíi âæïng ngoaìi nàõng trong khi laìm bãúp thç chuïng ta coï thãø sæí duûng loaûi bãúp maì chaío parabän häüi tuû âàût åí ngoaìi coìn näöi náúu âàût trong nhaì nhæ hçnh 4.39. Hçnh 4.39. Parabän âàût ngoaìi coìn bãúp náúu âàût trong nhaì Våïi loaûi bãúp naìy nãúu chuïng ta âàût thãm hãû thäúng âënh vë theo phæång màût tråìi næîa thç seî ráút thuáûn tiãûn, tuy nhiãn giaï thaình seî cao hån. 98
Mäüt hãû thäúng náúu cåm bàòng NLMT ráút hiãûn âaûi, thuáûn låüi vaì phuì håüp våïi nhæîng bãúp náúu táûp thãø våïi säú læåüng ngæåìi àn låïn âoï laì hãû Màût parabän phaín xaû ÄÚng goïp håi Bäü pháûn nháûn nhiãût Hçnh 4.40. Hãû thäúng cáúp håi næåïc sæí duûng NLMT thäúng bãúp náúu bàòng håi næåïc duìng NLMT. Hãû thäúng gäöm mäüt bäü thu nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi âãø cung cáúp håi nhæ hçnh 4.40. Håi næåïc sinh ra âæåüc dáùn âãún bçnh chæïa håi vaì cáúp Hçnh 4.41. Hãû thäúng näöi náúu bàòng håi næåïc 99
cho caïc näöi náúu (hçnh 4.41). Våïi hãû thäúng naìy ngæåìi ta thæåìng âàût hãû thäúng cáúp båi åí trãn tráön nhaì va dáùn âæåìng äúng håi næåïc xuäúng bãúp. Hçnh 4.42. Hãû thäúng cung cáúp håi cho bãúp náúu åí ÁÚn âäü Hçnh 4.42 laì hãû thäúng gæång phaín xaû parabän cung cáúp nhiãût cho hãû thäúng håi næåïc duìng náúu cåm cuía mäüt bãúp àn táûp thãø åí ÁÚn âäü. 100
4.3 HÃÛ THÄÚNG CUNG CÁÚP NÆÅÏC NOÏNG DUÌNG NÀNG LÆÅÜNG MÀÛT TRÅÌI ÆÏng duûng âån giaín, phäø biãún vaì hiãûu quaí nháút hiãûn nay cuía nàng læåüng màût tråìi laì duìng âãø âun næåïc noïng. Caïc hãû thäúng thiãút bë cung cáúp næåïc noïng duìng nàng læåüng màût tråìi ngaìy nay âæåüc sæí duûng ngaìy caìng nhiãöu vaì trong nhiãöu lénh væûc khaïc nhau trãn thãú giåïi. ÅÍ Viãût nam trong nhæîng nàm gáön âáy thiãút bë cung cáúp næåïc noïng våïi qui mä häü gia âçnh âaî âæåüc nhiãöu cå såí saín xuáút vaì âaî thæång maûi hoaï, våïi giaï thaình coï thãø cháúp nháûn âæåüc nãn ngæåìi dán sæí duûng ngaìy caìng nhiãöu. Hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng duìng nàng lææoüng màût tråìi co ï ráút nhiãöu loaûi khaïc nhau, nhæng nãúu xeït theo phaûm vi nhiãût âäü sæí duûng thç ta coï thãø phán laìm hai loaûi nhoïm thiãút bë chênh, âoï laì hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng våïi nhiãût âäü tháúp t ≤ 70oC vaì hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng duìng nàng læåüng màût tråìi våïi nhiãût âäü cao t > 80oC. 4.3.1. Hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng coï nhiãût âäü tháúp Hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng coï nhiãût âäü tháúp duìng nàng læåüng màût tråìi hiãûn nay âæåüc sæí duûng räüng raîi trong sinh hoaût gia âçnh hoàûc trong nhaì haìng, khaïch saûn våïi muûc âêch tàõm giàût, ræía cheïn baït, hám næåïc bãø båi vaì hám noïng næåïc træåïc luïc náúu nhàòm tiãút kiãûm nàng læåüng Thiãút bë chuí yãúu cuía hãû thäúng naìy âoï laì bäü pháûn háúp thuû bæïc xaû nhiãût màût tråìi sau âáy âæåüc goüi laì Collector. Cáúu taûo vaì nguyãn lyï laìm viãûc cuía Collector Báút cæï váût thãø naìo maì âãø dæåïi aïnh nàõng màût tråìi âãöu háúp thuû nhiãût vaì ta coï thãø caím nháûn âæåüc âiãöu âoï bàòng caïch såì tay vaìo noï. Nhæng bäü goïp nàng læåüng màût tråìi “Collector” âæåüc taûo thaình båíi caïc váût liãûu maì coï thãø háúp thuû täút nháút nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi. 101
Collector háúp thuû nhiãût tæì bæïc xaû màût tråìi vaì truyãön nhiãût cho næåïc (hoàûc khäng khê) chæïa trong âoï. Næåïc noïng trong caïc äúng cuía bãö màût trao âäøi nhiãût giaîn nåí vaì doï âoï coï thãø chuyãøn âäüng lãn phêa trãn nhåì hiãûu æïng Syphon nhiãût räöi âi vaìo bçnh chæïa, luïc âoï næåïc coï nhiãût âäü tháúp hån âi tæì dæåïi bçnh chæïa theo äúng xuäúng vaìo pháön dæåïi cuía Collector. Bàòng caïch naìy Collector coï thãø táûp trung háöu hãút pháön låïn nhiãût tæì màût tråìi mäùi ngaìy. Âiãöu quan troüng næîa laì Collector phaíi cáúu taûo sao cho âãø haûn chãú sæû máút maït nhiãût do quaï trçnh toía nhiãût ra mäi træåìng xung quanh 3 4 5 6 7 2 1 8 b a Hçnh 4.43. Cáúu taûo Collector háúp thuû nhiãût. 1 - Låïp caïch nhiãût 2 - Låïp âãûm táúm phuí trong suäút 3 - Táúm phuí trong suäút 4 - Âæåìng næåïc noïng ra 5 - Bãö màût háúp thuû nhiãût 6- Låïp tän boüc 7- Âæåìng næåïc laûnh vaìo 8- Khung âåî Collector 102
vaì vaìo ban âãm khi nhiãût âäü mäi træåìng xuäúng tháúp. Âãø âaím baío âæåüc âiãöu âoï täút nháút laì phaíi boüc caïch nhiãût cho Collector, bçnh chæïa vaì caïc âæåìng äúng näúi. Baín thán cuía Collector taûo thaình mäüt häüp khäng khê kên do âoï khäng khê noïng khäng thãø thoaït ra âæåüc, phêa sau Collector cuîng coï låïp caïch nhiãût, do âoï nhiãût khäng khäng thãø truyãön dãù daìng ra ngoaìi, phêa træåïc cuía Collector laì mäüt táúm phuí trong suäút, thæåìng laì kênh nhiãöu khi duìng táúm nhæûa trong, låpï phuí trong suäút naìy coìn coï taïc duûng laìm tàng quaï trçnh háúp thuû nhiãût nhåì hiãûu æïng nhaì kênh. Váûy váún âãö laì cáön phaíi laìm sao âãø coï mäüt Collector maì coï thãø thu nháûn caìng nhiãöu nhiãût caìng täút vaì máút maït nhiãût caìng êt caìng täút. Khäng thãø coï 1 Collector vaì cuîng nhæ mäüt caïch làõp âàût naìo hoaìn haío vãö moüi màût vaì thêch håüp cho moüi âäúi tæåüng. Trong pháön naìy seî chè âæa ra mäüt säú læûa choün cho viãûc thiãút kãú vaì làõp âàût mäüt Collector maì thoía maîn mäüt säú chè tiãu sau: Reí nháút, Dãù làõp âàût nháút, Hiãûu quaí nháút. Kêch thæåïc cuía Collector Viãûc choün kêch thæåïc cho Collector coï liãn quan båíi nhiãöu yãúu täú khaïc nhau. Mäüt trong caïc yãúu täú quan troüng khi xeït âãún kêch thæåïc vaì troüng læåüng cuía mäüt Collector laì noï coï thãø váûn chuyãøn âæåüc âãún nåi làõp âàût dãù daìng hay khäng (váûn chuyãùn lãn maïi nhaì)ì. Caïc yãúu täú khaïc cáön læu yï âãún næîa laì tênh sàôn coï cuía caïc váût liãûu khaïc nhau vaì våïi kêch thæåïc naìy sao cho nhæîng váût liãûu âoï coï thãø kiãúm âæåüc mäüt caïch dãù daìng. Viãûc càõt goüt váût liãûu dáùn âãún coìn laûi nhæîng phãú pháøm vaì táút nhiãn täún keïm vãö taìi chênh vaì täún thåìi gian cuîng nhæ nàng læåüng vä êch. Vê duû : ÅÍ Viãût Nam táúm kênh hoàûc táúm nhæûa coï kêch thæåïc 1250 mm x 800 mm tæång âäiú reí vaì chiãöu daìi äúng thæåìng sàôn coï laì 6 m. Do âoï mäüt Collector coï thãø âæåüc saín xuáút våïiï kêch thæåïc laì a x b =1250 mm 103
x 800 mm vaì 6m äúng daûng hçnh ràõn. Våïi loaûi daûng hçnh ràõn vaì daûng táúm thç mäúi quan hãû cuía chiãöu daìi vaì chiãöu räüng cuía Collector cáön phaíi trong khoaíng 1,5 ÷ 2 láön. Voìng dáy gàõn bãö màût háúp thuû vaìo táúm háúp thuû Táúm háúp thuû d Bãö màût trao âäøi nhiãût daûng hçnh ràõn Hçnh 4.44. Bãö màût háúp thuû nhiãût daûng äúng hçnh ràõn. Bãö màût háúp thuû Bãö màût háúp thuû åí âáy muäún noïi âãún âoï laì bãö màût trao âäøi nhiãût maì mäüt bãn laì nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi âæåüc háúp thuû coìn bãn kia laì mäi cháút cáön nung noïng. Ngoaìi bãö màût chæïa mäi cháút háúp thuû nhiãût, âãø tàng khaí nàng háúp thuû thç ngæåìi ta coìn gàõn vaìo bãö màût háúp thuû mäüt Bãö màût háúp thuû daûng ängú hçnh ràõn coï thãø làõp âàût chè cáön duìng mäüt vaìi duûng cuû âån giaín. Hãû thäúng äúng coï thãø âæåüc chãú taûo tæì báút kyì 104
daûng äúng kim loaûi naìo (sàõt , maû sàõt, nhäm, âäöng ). Âæåìng kênh äúng tæì 10mm âãún 16mm. Coï thãø duìng 1 ÷ 2 m2 cho mäüt thiãút bë háúp thuû. ÄÚng hçnh ràõn coï thãø âæåüc uäún cong bàòng maïy uäún, nãúu maïy uäún äúng khäng sàôn coï thç caïc äúng coï thãø âæåüc uäún bàòng tay. Âãø uäún cong dãù daìng, nãn duìng caït khä, âäø âáöy vaìo äúng räöi nuït laûi bàòng nuït gäù âãø uäún. Sau khi uäún äúng xong, âàût äúng nàòm trãn táúm kim loaûi åí âoï coï khoan caïc läù 2 bãn äúng, khoaíng caïch caïc läù laì 15 cm, nãúu khäng coï khoan thç caïc läù coï thãø taûo bàòng âinh, såüi dáy kim loaûi âæåüc xáu qua tæìng càûp läù vaì quanh äúng âãún khi noï âæåüc gàõn væîng chàõc vaìo táúm háúp thuû. Táúm háúp thu û coï thãø laì caïc daíi kim loaûi vaì âæåüc gàõn vaìo bãö màût háúp thuû bàòng caïch âan xen vaìo nhau. ÄÚng hçnh ràõn coìn coï thãø âæåüc haìn liãn tuûc vaìo táúm háúp thuû, caïch laìm naìy máút nhiãöu cäng vaì váût liãûu hån. Voìng dáy gàõn bãö màût háúp thuû vaìo táúm háúp thuû Táúm háúp thuû d Bãö màût trao âäøi nhiãût daûng daîy äúng Hçnh 4.45. Bãö màût háúp thuû daûng daîy äúng. 105
Viãûc làõp âàût bãö màût háúp thuû daûng daîy äúng cáön phaíi duìng nhiãöu duûng cuû, nhiãöu thåìi gian vaì cäng hån so våïi loaûi äúng hçnh ràõn. Hçnh 4.45 laì cáúu taûo cuía bãö màût háúp thuû daûng daîy äúng. Nãúu caïc khåïp näúi chæî T sàôn coï vaì khäng âàõt làõm thç âoaûn näúi giæîa caïc äúng goïp vaì äúng doüc âæåüc haìn vaìo khåïp chæî T, nãúu noï khäng sàôn coï vaì âàõt thç khoan åí caïc äúng goïp mäüt säú läù coï âæåìng kênh bàòng âæåìng caïc äúng doüc vaì näúi chuïng vaìo. Tuìy thuäüc vaìo âiãöu kiãûn cuû thãø maì caïc äúng doüc vaì caïc äúng goïp âæåüc haìn âiãûn hay bàòng caïch haìn khaïc ( haìn thiãúc, haìn âäöng ) Caïc äúng duìng laìm äúng doüc coï thãø coï âæåìng kênh trong laì 10mm âãún 16mm nãúu caïc äúng doüc maì coï âæåìng kênh trong 10 ÷ 12mm thç caïc äúng goïp cáön giåïi haûn laì 21mm, coìn äúng doüc coï âæåìng kênh laì 16mm thç äúng goïp bàòng 26mm. Våïi caïc bäü háúp thuû ráút räüng thç âæåìng kênh cuía äúng goïp coï thãø låïn hån. Khi quyãút âënh âæåìng kênh äúng âãø Táúm háúp thuû Bãö màût trao âäøi nhiãût daûng daîy äúng Hçnh 4.46. Daíi táúm háúp thuû âæåüc âan xen vaìo daîy äúng. 106
laìm äúng goïp cuîng nhæ äúng doüc thç cáön chuï yï âãún âäü sàôn coï vaì giaï thaình cuía chuïng trãn thë træåìng. ÄÚng cáön phaíi kiãøm tra sæû roì rè træåïc khi haìn. Noïi chung loaûi naìy cuîng coï 3 caïch gàõn caïc äúng våïi táúm háúp thuû nhiãût nhæ træåìng håüp äúng hçnh ràõn: - Våïi voìng dáy kim loaûi ( hçnh 4.45 ) - Âan vaìo caïc äúng nhæîng daîi táúm háúp thuû ( hçnh 4.46 ) - Hoàûc haìn Trong træåìng håüp bãö màût háúp thuû âæåüc chãú taûo bàòng caïc táúm, næåïc Voìng dáy gàõn bãö màût háúp thuû vaìo táúm háúp thuû Táúm háúp thuû Bãö màût trao âäøi nhiãût daûng daîy äúng Hçnh 4.47. Bãö màût háúp thuû daûng táúm. 107
khäng chaíy theo hãû thäúng äúng maì chaíy træûc tiãúp giæîa 2 táúm âæåüc haìn våïi nhau. Toaìn bäü bãö màût cuía táúm háúp thuû, âäút noïng træûc tiãúp næåïc vaì dáùn nhiãût âãún mäi cháút chæïa trong âoï. Âãø chãú taûo loaûi naìy thæåìng duìng 2 táúm tän haìn våïi nhau nhæ hçnh 4.47. Âãø gàõn chàût 2 táúm laûi våïi nhau nãn duìng caïc buläng eïp åí giæîa coï âãûm cao su våïi khoaíng caïch 15cm mäüt, cuîng coï thãø gàõn chàût bàòng caïch haìn âênh caïc thanh âåî åí giæîa 2 táúm. Táúm háúp thuû coï thãø chãú taûo båíi caïc táúm tän læåün soúng hoàûc 1 táúm tän læåün songï vaì mäüt táúm tän phàóng hay 2 táúm tän phàóng ( hçnh 4.47). Táút caí caïc daûng cuía táúm háúp thuû cáön phaíi kiãøm tra træåïc khi làõp raïp. Khoï khàn trong viãûc làõp raïp bãö màût háúp thuû daûng táúm laì täún thåìi gian vaì cáön nhiãöu cäng, hån næîa laì phaíi cáön duìng thãm que haìn vaì nàng læåüng âãø haìn. Kãút luáûn vãö caïc daûng bãö màût háúp thuû Tæì caïc kãút quaí kiãøm tra so saïnh trãn ta coï thãø ruït ra mäüt säú kãút luáûn sau: 1- Loaûi bãö màût háúp thuû daûng daîy äúng coï kãút quaí thêch håüp nháút vãö hiãûu suáút, giaï thaình cuîng nhæ cäng va ì nàng læåüng cáön thiãút. Tuy nhiãn nãúu træåìng håüp chuï troüng âãún giaï thaình vaì sæû thuáûn tiãûn cuía quaï trçnh làõp âàût thç coï thãø duìng daûng äúng hçnh ràõn. Bãö màût háúp thuû daûng táúm cuîng coï kãút quaí täút tæång âæång daûng daîy äúng nhæng âoìi hoíi nhiãöu cäng vaì khoï làõp raïp hån. 2- Duìng voìng dáy kim loaûi âãø gàõn äúng vaìo táúm háúp thuû khäng täút bàòng kiãøu âan xen. Haìn thç täút hån nhæng khäng cáön thiãút vç täún nhiãöu cäng cuîng nhæ nàng læåüng. 108
3- Caïc äúng caïch nhau trong khoaíng 10 - 15 cm laì thêch håüp nháút vãö giaï thaình cuîng nhæ khaí nàng háúp thuû. Nhæng nãúu chuï troüng táút caí cho hiãûu suáút thç coï thãø duìng våïi khoaíng caïch ngàõn hån. 4- Âäöng laì váût liãûu täút âãø laìm táúm háúp thuû nhæng giaï thaình cao, våïi âiãöu kiãûn åí Viãût Nam nãn duìng theïp laì hiãûu quaí nháút. 5- Táúm háúp thuû duìng 0,5 mm laì täút, nhæng nãúu coï sàôn 0,8 , 1 , 1,2 mm váùn duìng täút. 6- ÄÚng coï âæåìng kênh trong bàòng 10 mm laì täút nháút, låïn hån thç cuîng täút nhæng khäng nãn nhoí hån. Låïp sån phuí bãö màût háúp thuû Âãø tàng khaí nàng háúp thuû ngæåìi ta thæåìng phuí lãn bãö màût háúp thuû mäüt låïp sån. Mäüt låïp sån âen coï tyí lãû háúp thuû tæì 90 ÷ 95% nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi vaì chuyãøn thaình nhiãût. Ngæåìi ta âaî laìm thê nghiãûm bàòng caïch duìng caïc äúng coï âæåìng kênh bàòng nhau, vaì âæåüc sån våïi caïc sån âen khaïc nhau. Âàût lãn mäüt khung våïi táúm kênh ngoaìi, âæåüc caïch nhiãût pháön dæåïi vaì 2 bãn, mäùi äúng âæåüc chæïa âáöy næåïc vaì âàût toaìn bäü dæåïi aïng nàõng màût tråìi daíi nhiãût âäü cuía næåïc âo âæåüc biãøu thë täøng säú bæïc xaû nháûn âæåüc vaì âaî täøng kãút theo baíng sau: Baíng 4.2. Kiãøm tra so saïnh caïc daûng låïp phuí khaïc nhau Caïch phuí Bçnh Queït sån Bitum Tg k.tra phun sån Nhæûa âæåìng Thåìi gian 16 phuït 8,9oC 8,8oC 8,6 oC chãú âäü 640 w/m2 Thåìi gian 36 phuït 16,6oC 16,4oC 16,1oC 300W/m2 Thåìi gian 36 phuït 8,2oC 8,1oC 7,9oC 200 W/m2 109
Nhçn vaìo baíng ta tháúy låïp phuí caìng moíng caìng täút, noï cáön âæåüc phuí våïi chiãöu daìy täúi thiãøu coï thãø âæåüc båíi vç baín thán låïp sån phuí laì 1 låïp coï taïc duûng caïch nhiãût. Kãút quaí täút nháút laì duìng sån phun mäüt låïp moíng lãn bãö màût háúp thuû. Chuï yï: Âãø liãn kãút giæîa låïp sån phuí vaì bãö màût háúp thuû täút vaì láu daìi thç viãûc laìm saûch bãö màût kim loaûi træåïc luïc phun sån hoàûc queït sån laì ráút quan troüng. Chuïng täi coï kinh nghiãûm laì duìng giáúy nhaïm mën âãø âaïnh saûch bãö màût. Låïp sån phuí lãn bãö màût háúp thu û täút coìn phaíi coï taïc duûng caín tråí sæû toía nhiãût âãún táúm phuí trong suäút. Trong træåìng håüp naìy låïp sån âen bçnh thæåìng khäng coï hiãûu quaí, maì chè nhæîng låïp phuí læûa choün âàûc biãût måïi coï khaí nàng háúp thuû caïc soïng ngàõn bæïc xaû màût tråìi (âãún 2,5 µm) trong luïc âoï caín tråí caïc soïng daìi toía nhiãût tæì bãö màût háúp thuû (âãún 4 µm), thæûc tãú låïp phuí læûa choün âoï coï thãø laì mäüt låïp moíng Äxyt Niken vaì âäöng hoàûc Sunfit Niken vaì keîm maìu âen, åí Myî ngæåìi ta thæåìng duìng låïp phuí Cräm maìu âen. Tuy nhiãn låïp phuí læûa chonü âàûc biãût naìy ráút âàõt, vaì khoï kiãúm åí âiãöu kiãûn Viãût Nam. Do âoï âãø thuáûn tiãûn cho viãûc làõp âàût vaì giaï thaình thç chuïng ta chè cáön phun våïi låïp sån âen lãn bãö màût háúp thuû laì âuí. Táúm phuí trong suäút Táúm phuí trong suäút åí vë trê giæîa Collector våïi mäi træåìng ngoaìi phêa trãn Collector vaì hæåïng vãö phêa màût tråìi. Chæïc nàng cuía táúm phuí trong suäút laì caïch ly bãö màût háúp thuû våïi mäi træåìng ngoaìi, do âoï giaím âæåüc sæû máút maït nhiãût. Táúm phuí trong suäút lyï tæåíng cáön phaíi cho xuyãn qua âæåüc våïi caïc soïng ngàõn bæïc xaû cuía màût tråìi (caïc tia bæïc xa û træûc tiãúp vaì bæïc xaû khuyãún taïn) âäöng thåìi ngàn caín caïc tia bæïc xaû coï bæåïc soïng daìi phaït ra tæì bãö màût háúp thuû, tæïc laì taûo âæåüc hiãûu æïng läöìng kênh. Mäüt chæïc 110
nàng næîa cuía táúm phuí trong suäút laì baío vãû bãö màût háúp thuû khoíi bë baïm báøn våïi muûc âêch keïo daìi âäü bãön cuía låïp sån phuí bãö màût háúp thuû. Tuy nhiãn táúm phuí trong suäút cuîng coï sæû báút tiãûn laì: - Noï coï taïc duûng laìm giaím cæåìng âäü bæïc xaû tåïi. Do âoï cáön duìng váût liãûu våïi sæû cho xuyãn aïnh saïng cao, âoï laì caïc váût liãûu trong suäút nhæ kênh. - Coï thãm táúm phuí trong suäút thç giaï thaình thiãút bë seî tàng lãn, nãn viãûc choün váût liãûu laìm táúm phuí trong suäút khäng chè dæûa trãn tênh hiãûu quía riãng vãö kyî thuáût cuía noï maì coìn dæûa trãn âäü bãn,ö giaï thaình vaì sæû sàôn coï cuía noï. Baíng liãût kã dæåïi âáy dáùn âãún nhæîng kãút luáûn vàõn tàõt cuía 3 váût liãûu thäng duûng duìng laìm táúm phuí trong suäút vãö sæû tiãûn låüi vaì tênh báút tiãûn cuía chuïng. Baíng 4.3. Aính hæåíng cuía caïc váût liãûu khaïc nhau laìm táúm phuí Váût liãûu Sæû thuáûn tiãûn Sæû báút tiãûn - Tæång âäúi äøn âënh - Nàûng (væîng chàõc) - Khäng sàôn coï åí moüi nåi Kênh - Bãön láu - Coï thãø ráút âàõt - Dãù våî do neïm âaï -Nheû - Âäü bãön ( tuìy theo daûng ) tæì -Dãù laìm (sæí duûng) vaìi thaïng âãún vaìi nàm - Sàôn coï moüi nåi - Âäü bãön cáön phaíi cán nhàõc Táúm nhæûa - Khaí nàng xuyãn khi so saïnh âãún giaï caí suäút aïnh saïng låïn (âãún 98% ) - Nheû - Khaí nàng xuyãn aïnh saïng Kênh täøng - Dãù laìm (sæí duûng) keïm (do måì âuûc) håüp - Tênh cháút caïch - Khäng sàôn coï åí moüi nåi nhiãût täút - Coï thãø ráút âàõt 111
Säú læåüng táúm phuí trong suäút Säú læåüng táúm phuí vaì säú khoaíng khäng khê làõp âàût caìng låïn thç táúm háúp thuû caïch ly våïi mäi træåìng ngoaìi caìng täút. Tuy váûy mäùi táúm phuí laìm giaím täøng nàng læåüng bæïc xaû tåïi âæåüc táúm háúp thuû. Nhæng sæû coï låüi cuía nhiãût nháûn âæåüc do khaí nàng caïch ly seî cao hån læåüng nhiãût máút maït do sæû giaím bæïc xaû âãún táúm háúp thuû. Thæåìng âiãöu âoï chè xaíy ra âäü chãnh nhiãût âäü cuía Collector vaì nhiãût âäü mäi træåìng ngoaìi cao hån 35 hoàûc 40oC. Nhiãût tæì Collector våïi mäüt táúm phuí hoaìn toaìn coï khaí nàng âun noïng næåïc duìng åí häü gia âçnh. Táúm phuí thæï 2 chè khi cáön coï âäü chãnh giæîa nhiãût âäü Collector vaì nhiãût mäi træåìng sai khaïc trãn 40oC vaì hoàûc täúc âäü gioï thæåìng låïn hån 4 ÷ 5 m/s. ( nhæ træåìng håüp duìng cho thiãút bë chæng cáút næåïc) Khi duìng 2 táúm phuí thç hiãûu quaí nháút laì táúm phuí trong chè cáön táúm kênh moíng (hoàûc táúm nhæûa nhæng noï cho aïnh saïng xuyãn qua yãúu hån chuït êt ). Baíng 4.4. Kiãøm tra so saïnh säú læåüng vaì váût liãûu táúm phuí trong suäút. Khäng Mäüt låïp Hai låïp Táúm Táúm nhæûa coï 3mm 3mm nhæûa 0,5mm táúm phuí kênh kênh 0,1 mm Bæïc xaû 855 765 674 807 780 W/m2 Khaí nàng 100% 89% 79% 94% 91% truyãön qua Khung âåî Collector Khung âåî Collector cáön thoía maîn caïc âiãöu kiãûn sau: - Baío vãû Collector khoíi bë aính hæåíng tæì mäi træåìng nhæ (mæa, áøm, æåït, gioï ) 112
- Cáúu truïc âån giaín vaì coï âäü bãön láu (10 ÷ 15 nàm) Khung âåî coï thãø âæåüc chãú taûo tæì gäù hoàûc kim loaûi. Kênh Bãö màût háúp thuû Låïp caïch nhiãût Khung gäù Låïp âãûm cao su Táúm kim loaûi Vêt Hçnh 4.48. Khung âåî Collector laìm bàòng gäù. Sæû thuáûn tiãûn cuía viãûc duìng gäù laì hiãûu quaí caïch nhiãût täút nãn khäng cáön thiãút phaíi baío än màût bãn, giaï thaình coï reí hån caïc loaûi khaïc. Nãúu khung âåî Collector âæåüc chãú taûo bàòng kim loaûi, thç cáön phaíi sån baío vãû, bãn ngoaìi cuía khung kim loaûi coï caïch nhiãût. Khi coï âäü chãnh nhiãût âäü låïn cáön chuï yï laì táúm háúp thuû vaì táúm kênh phuí giaín nåí (sæû giaín nåí vãö chiãöu daìi cuía 1 m kênh bçnh thæåìng tæì 0oC âãún 100oC laì 1,5 mm). Khi âàût táúm kênh noï cáön âàût væìa vàûn, quan troüng laì khäng cho næåïc mæa roì qua, noï coìn cáön phaíi kên khäng khê âãø khê noïng thoaït ra ngoaìi âæåüc 113
Vêt Thanh gäù Âãûm Kênh Táúm nhæûa Táúm loït Khung âåî Låïp caïch nhiãût Bãö màût háúp thuû Tän boüc Hçnh 4.49. Khung âåî Collector laìm bàòng kim loaûi. Caïch nhiãût Collector Læåüng nhiãût máút maït do sæû toía nhiãût tæì Collector laì ráút låïn. Do âoï låïp caïch nhiãût cáön phaíi giaím täúi thiãøu máút maït nhiãût phaït ra tæì Collector vaì phaíi chëu âæåüc sæû âäút noïng tåïi 100oC. Låïp caïch nhiãût cáön coï chiãöu daìy 5cm, tuy nhiãn noï coï thãø moíng hån, tuìy thuäüc vaìo loaûi cháút caïch nhiãût, vaì âiãöu kiãûn khê háûu, sæû læûa choün váût liãûu cáön phaíi xeït âãún aính hæåíng chênh laì giaï thaình, vaì tênh sàôn coï åí trãn thë træåìng. Nhiãût âäü trong Collector âån giaín duìng âãø âun noïng næåïc trong häü gia âçnh tæång âäúi tháúp nãn coï thãø duìng styropore laìm váût liãûu caïch nhiãût. Ta coï thãø duìng bäng thuyí tinh hay caïc váût liãûu sàôn coï, reí tiãön khaïc nhæ råm raû, muìn cæa, tráúu Làõp âàût hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng duìng nàng læåüng màût tråìi Hãû thäúng sæí duûng nàng læåüng màût tråìi cung cáúp næåïc noïng bao gäöm caïc thiãút bë chênh nhæ hçnh 4.50. 114
Mäi cháút nháûn nhiãût åí âáy thæåìng duìng laì næåïc. Næåïc âæåüc chuyãøn âäüng tuáön hoaìn trong hãû thäúng nhåì hiãûu æïng syphon nhiãût Bçnh chæïa ÄÚng näúi lãn Collector ÄÚng näúi xuäúng Hçnh 4.50. Så âäö nguyãn lyï hãû thäúng nhiãût sæí duûng nàng læåüng màût tråìi næåïc nháûn nhiãût thç noïng lãn vaì chuyãøn âäüng lãn trãn coìn næåïc coï nhiãût âäü tháúp hån seî chuyãøn âäüng xuäúng dæåïi. Bçnh chæïa Bçnh thæåìng næåïc noïng âæåüc nung noïng båíi Collector thç khäng duìng ngay maì noï cáön chæïa trong mäüt bçnh vaì goüi bçnh âoï la ì bçnh chæïa. 115
ÄÚng xaí traìn Van phao ÄÚng næåïc laûnh vaìo ÄÚng næåïc noïng lãn tæì Collector Næåïc noïng âi sæí duûng ÄÚng næåïc laûnh âãún Collector Hçnh 4.51. Så âäö nguyãn lyï bçnh chæïa. Âæåìng næåïc laûnh vaì âæåìng næåïc noïng âæåüc bäú trê nhæ hçnh veî, ngoaìi ra coìn coï âæåìng äúng xaí traìn âãö phoìng træåìng håüp van phao máút taïc duûng vaì âãø thoaït khê trong hãû thäúng giæî aïp suáút trong bçnh khäng låïn hån aïp suáút khê quyãøn. Tyí lãû giæîa diãûn têch màût ngoaìi cuía bçnh chæïa vaì dung têch cuía noï coï thãø caìng nhoí caìng täút âãø giaím täøn tháút nhiãût. Tyí säú naìy thuáûn tiãûn nháút laì våïi bçnh truû sau âoï laì bçnh coï daûng hçnh vuäng. Tyí säú cuía diãûn têch bãö màût Collector våïi kêch thæåïc bçnh chæïa nãúu quaï nhoí, thu âæåüc nhiãût âäü cao dáùn âãún tàng täøn tháút nhiãût, nhiãût âäü næåïc chaíy vaìo Collector cao dáùn âãún giaím hiãûu suáút nhiãût. Bçnh chæïa cuía hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng cáön coï kêch thæåïc sao cho nhiãût âäü khäng quaï 65o ÷ 70oC trong ngaìy åí luïc bæïc xaû cao. Màût khaïc nãúu bçnh chæïa quaï låïn, nhiãût âäü vaìo Collector giaím dáùn âãún hiãûu suáút 116
Collector cao, tuy nhiãn nhæîng ngaìy bæïc xaû yãúu, nhiãût âäü cáön thiãút trong bçnh chæïa khäng âaût âæåüc nhæ yãu cáöu. Kêch thæåïc cuía bçnh chæïa cáön khäng nhoí hån læåüng næåïc cáön thiãút trong 1 ngaìy. Khi muäún váùn coï næåïc noïng âãø buì vaìo ngaìy khäng coï bæïc xaû màût tråìi thç bçnh coï thãø låïn gáúp 2 láön læåüng næåïc cáön thiãút trong 1 ngaìy. Trong træåìng håüp muäún saín xuáút haìng loaût hãû thäúng âun noïng næåïc bàòng nàng læåüng màût tråìi, thç kêch thæåïc cuía bçnh chæïa täút nháút nàòm trong khoaíng 50 ÷ 80 lêt /m2 diãûn têch bãö màût Collector. Âäúi våïi træåìng håüp hãû thäúng næåïc noïng màût tråìi låïn våïi vaìi Collector thç täøng læåüng næåïc cáön têch luîy låïn. ÅÍ âáy mäüt bçnh chæïa låïn thuáûn tiãûn hån laì vaìi bçnh chæïa nhoí. Vê duû: Våïi bçnh 120 lêt âæåìng kênh 0,44 m. Nãúu cáön 600 lêt næåïc noïng thç phaíi làõp 5 bçnh nhæ thãú, våïi træåìng håüp naìy toaìn bäü diãûn têch bãö màût laì 6 m2. Coìn nãúu duìng 1 bçnh chæïa âæåìng kênh laìì 0,75 m vaì cao 1,36 m âàût thay thãú cho 5 bçnh kia thç dung têch cuîng laì 600 lêt, nhæng diãûn têch bãö màût trong træåìng håüp naìy chè laì 4m2. Nãn nãúu âàût mäüt bçnh låïn thç seî coï låüi hån vãö váût liãûu cuîng nhæ cäng chãú taûo vaì hån næîa læåüng nhiãût máút maït giaím. Tuy nhiãn cáön chuï yï bçnh chæïa låïn laì ráút nàûng. Vê duû: Bçnh 600 lêt chæïa âáöy næåïc vaì khung âåî nàûng trung bçnh 700 kg. Nãn træåïc khi làõp âàût cáön kiãøm tra xem nåi làõp âàût coï chëu âæåüc mäüt troüng læåüng nhæ váûy khäng vaì váún âãö váûn chuyãøn coï thuáûn låüi khäng. Tæì kinh nghiãûm cho tháúy våïi 1 bçnh chæïa khäng coï låïp caïch nhiãût âàût trãn maïi nhaì cho tháúy ràòng khi thåìi tiãút laûnh vaì coï gioï næåïc laûnh âi ráút nhanh xaíy ra trong vaìi giåì sau khi hãút bæïc xa.û Trong suäút quaï trçnh âæåüc âäút noïng caí ngaìy cuîng nhæ laûnh âi vãö âãm cáön phaíi giæî cho máút maït nhiãût êt nháút, váûy bçnh chæïa ráút cáön thiãút âæåüc boüc caïch nhiãût. Váût liãûu caïch nhiãût cho bçnh chæïa coï thãø duìng caïc loaûi nhæ styropore, bäng thuíy tinh, hoàûc tráúu, xå dæìa Låïp caïch nhiãût cáön 117
âæåüc boüc kên âãø choïng áøm æåït vç hiãûu quaí cuía noï seî giaím khi noï bë æåït. Vë trê âàût bçnh chæïa so våïi Collector cáön phaíi thêch håüp âãø traïnh täøn tháút nhiãût trong nhæîng luïc khäng coï bæïc xaû màût tråìi. Caïc bçnh chæïa vaì Collector âæåüc làõp âàût nhæ hçnh 4.52, nhiãût âäü trong caïc bçnh chæïa âæåüc âo sau khi âäút noïng mäüt thåìi gian båíi nguäön aïnh saïng nhán taûo, Bçnh chæïa Bçnh chæïa Bçnh chæïa Bçnh chæïa 40 cm 20 cm 0 cm -20 cm or or or or ct ct ct ct le le le le ol ol ol ol C C C C 40 30 ) C ° ( ü ä â ût ã 20 i h n h n ã h c ü ä Â 10 0 +40 +20 0 -20 Khoaíng caïch tæì pháön trãn Collector âãún âaïy bçnh chæïa (cm) Nhiãût nháûn âæåücNhiãût máút maït Hçnh 4.52. Nhiãût nháûn âæåüc vaì máút maït æïng våïi caïc âäü cao khaïc nhau cuía bçnh chæïa so våïi Collector. 118
vaì sau âoï nhiãût âäü âæåüc âo láön næîa sau 16 giåì nhiãût âäü trung bçnh cuía khäng khê bãn ngoaìi laì 12oC. Biãøu âäö hçnh trãn cho tháúy sæû aính hæåíng cuía khoaíng caïch tæì Collector âãún bçnh chæïa âäúi våïi læåüng nhiãût máút maït. Mäüt pháön nhiãût máút maït qua låïp caïch nhiãût cuía bçnh chæïa, nhæng máút maït nhiãöu hån laì do båíi sæû chaíy ngæåüc cuía doìng tuáön hoaìn khi nhiãût âäü bãn ngoaìi giaím xuäúng. Nãúu khäng coï sæû læûa choün chuïng ta cuîng coï thãø âàût bçnh chæïa cao vaìi meït caïch Collector nhæng seî máút nhiãöu nhiãût hån vç äúng näïi daìi hån. Bçnh chæïa täút nháút laì âàût âæïng vç nhæ váûy læåüng nhiãût máút maït seî nhoí hån so våïi bçnh âàût nàòm trong cuìng mäüt âiãöu kiãûn. Tháût váûy, båíi vç læåüng nhiãût máút maït tæì bçnh laì do toía nhiãût âäúi læu tæì bçnh âãún mäi træåìng xung quanh. Âäúi våïi toía nhiãût âäúi læu tæû nhiãn trong khäng gian vä haûn ta coï cäng thæïc tênh hãû säú toía nhiãût α nhæ sau: α.l n Nu ==CG(.rPr) (4.70) λ Trong âoï C - laì hàòng säú phuû thuäüc têch (Gr.Pr) n - Säú muî phuû thuäüc têch (Gr.Pr) vaì n ≤ 1/3 gl β 3.∆t Gr = laì tiãu chuáøn Grashoft υ 2 υ Pr = laì tiãu chuáøn Prandt a l - laì kêch thæåïc âënh tênh phuû thuäüc vë trê làõp âàût cuía bçnh l = h ( chiãöu cao cuía bçnh) âäúi våïi bçnh âàût âæïng l = d (âæåìng kênh cuía bçnh) âäúi våïi bçnh âàût nàòm ngang Tæì phæång trçnh (4.70) ta ruït ra âæåüc: 119
n n ⎛ g .β .∆t ⎞ 3 n λ .C .Pr .⎜ 2 ⎟ .l n ⎝ υ ⎠ n ⎛ g .β .∆t ⎞ 3 n −1 α = = λ .C .Pr .⎜ ⎟ .l (4.71) l ⎝ υ 2 ⎠ Vç n ≤ 1/3 => 3n-1 ≤ 0 nãn tæì phæång trçnh trãn ta tháúy ràòng l caìng låïn thç α caìng nhoí. Nhæng thæåìng bçnh coï chiãöu cao h låïn hån âæåìng kênh d nãn âäúi våïi bçnh âàût âæïng α nhoí hån trong træåìng håüp bçnh âàût nàòm ngang, âiãöu âoï coï nghéa laì våïi bçnh âàût âæïng máút maït nhiãût êt hån so våïi bçnh âàût nàòm ngang khi cuìng âäü chãnh nhiãût âäü ∆t vaì âiãöu kiãûn bãn ngoaìi. Tæì thê nghiãûm thæûc tãú ta cuîng xaïc nháûn âæåüc âiãöu âoï. Våïi bçnh chæïa âàût nàòm ngang cao hån Collector 20 cm. Næåïc âæåüc nung noïng âãún 57,7oC so våïi âàût âæïng (hiãûu suáút giaím 1,5% ). Sau khi âãø nguäüi mäüt thåìi gian 16 giå,ì nhiãût âäü giaím coìn 48,7oC; trong khi âoï bçnh âàût âæïng nhiãût âäü næåïc coìn 53,1oC. Hån næîa nãúu âàût bçnh thàóng âæïng thç thuáûn tiãûn hån cho viãûc bäú trê caïc âáöu äúng näúi vaìo bçnh. Nãúu theo cáúu truïc cuía toaì nhaì cho pheïp, bçnh chæïa coï thãø làõp âàût bãn trong phêa dæåïi maïi. Våïi træåìng håüp naìy bçnh chæïa vaì khung âåî khäng coï váún âãö gç do sæû aính hæåíng cuía thåìi tiãút do âoï âäü bãön láu hån. Sæû thuáûn tiãûn khaïc laì máút maït nhiãût êt hån båíi vç khäng coï gioï. Tuy nhiãn váùn cáön boüc caïch nhiãût cho bçnh chæïa vaì äúng näúi cuía hãû thäúng. Âãø traïnh hæ hoíng âãún nhaì do coï sæû roì rè thç bçnh chæïa cáön phaíi âàût trãn mäüt khay kim loaûi våïi coï äúng traìn âãø dáùn næåïc traìn ra ngoaìi. ÄÚng näúi giæîa Collector vaì bçnh chæïa Caïc äúng näúi cáön caìng ngàõn caìng täút âãø tiãút kiãûm váût liãûu vaì giaím täøn tháút nhiãût. Caïc äúng näúi cáön coï âäü doïc hæåïng lãn cao våïi goïc êt nháút laì 10. Cho pheïp khäng khê trong hãû thäúng tæû âäüng di chuyãøn, khäng khê âæåüc mang vaìo hãû thäúng do tæì láön cáúp næåïc vaìo âáöu tiãn vaì mäùi láön cáúp thãm sau khi duìng. Khi næåïc âæåüc nung noïng khäng khê hoìa tan vaìo næåïc räöi chaíy tæû do vaì di chuyãøn trong toaìn bäü hãû thäúng. Nãúu xaíy ra træåìng håüp coï mäüt pháön tæí khê bë chàûn laûi thç sæû læu thäng 120
trong voìng tuáön hoaìn cuía hãû thäúng coï thãø bë tàõc. Do âoï khäng coï næåïc noïng váûn chuyãøn âãún bçnh chæïa. Âãø âaím baío täút âæåüc quaï trçnh tuáön hoaìn trong hãû thäúng thç ta cáön phaíi choün äúng näúi thêch håüp vãö váût liãûu, âæåìng kênh cuîng nhæ caïch bäú trê. Váût liãûu äúng näúi cáön choün sao cho âaím baío vãö tênh kinh tãú vaì âäü bãön láu. Nhiãût âäü ra cuía Collector âån hiãúm khi quaï 800C, ngay caí khi khäng coï næåïc noïng, vaì âaî thaïo hãút tæì bçnh chæïa sau 1 vaìi ngaìy. Do âoï coï thãø duìng äúng cao su täøng håüp, nhæûa cæïng PVC hay äúng nhæûa mãöm coï dãût såüi âãø khäng bë biãún daûng åí nhiãût âäü cao. Sæû tiãûn låüi cuía caïc äúng nhæûa mãöm laì chuïng coï thãø uäún cong dãù daìng âãún caïc âáöu äúng näúi Collector. Caïc goïc khuyíu cáön phaíi giæî âaím baío âäü cong vç mäùi chäù uäún âäüt ngäüt seî tàng thãm tråí læûc vaì laìm giaím âi täúc âäü chaíy cuía toaìn bäü hãû thäúng vaì do âoï giaím hiãûu quaí háúp thuû. Âæåìng kênh äúng näiú phaíi choün sao cho âaím baío täúc âäü næåïc tuáön hoaìn trong hãû thäúng nhàòm giaím täøn tháút nhiãût vaì tàng hiãûu suáút cuía hãû thäúng. ÄÚng coï âæåìng kênh quïa nhoí dáùn âãún laì täúc âäü cháûm do båíi tàng tråí læûc ma saït. Háûu quaí cuía täúc âäü cháûm laì næåïc noïng nàòm laûi láu hån trong hãû thäúng äúng vaì Collector dáùn âãún tàng täøn tháút nhiãût. ÄÚng coï âæåìng kênh quaï låïn cuîng dáùn âãún kãút quaí laì täúc âäü cháûm vaì cuîng dáùn dãún täøn tháút nhiãût låïn. Tæì kãút quaí thæûc nghiãûm ngæåìi ta âaî âæa ra kãút luáûn laì âæåìng kênh trong cuaí caïc äúng näúi khäng tàng theo sæû tæång æïng våïi diãûn têch bãö màût Collector. Kêch thæåïc täút nháút cuía äúng näúi cho 1 m2 diãûn têch bãö màût Collector laì 16 mm, 1 bãö màût räüng gáúp 6 láön cáön chè 30mm. Baíng 4.5. Âæåìng kênh trong äúng näúi Diãûn têch 1 ÷ 2 4 ÷ 6 10 ÷12 16 ÷ 25 ÷30 bãö màût m2 20 Âæåìng kênh 16 20 25 32 40 trong mm ⏐“ ⎯“’ 1” ” 1 ⏐ “ 121
Theo kãút quaí thê nghiãûm våïi 1m2 Collector, vaì bçnh chæïa 60 lêt äúng näúi coï âæåìng kênh 16 mm chè thu âæåüc hiãûu quaí hån 1% so våïi äúng coï kênh thæåïc 12mm. Thæåìng thç äúng näúi lãn vaì xuäúng âæåüc boüc caïch nhiãût vaì âàût ngoaìi bçnh chæïa vaì ngoaìi häüp Collector. Våïi caïch bäú trê naìy hãû thäúng laìm viãûc täút trong suäút thåìi gian coï bæïc xaû âäút noïng, coìn trong thåìi gian khäng coï bæïc xaû vaì nhiãût âäü bãn ngoaìi laûnh âi thç mäüt sæû âaío ngæåüc hiãûu æïng Syphon nhiãût xaíy ra. Sæû chaíy ngæåüc naìy âaî láúy nhiãût tæì tank chæïa, âãø giaíi thêch hiãûu æïng naìy ta chia hãû thäúng thaình 2 pháön: 1. Collector vaì äúng näúi xuäúng. Khi nhiãût âäü bãn ngoaìi laûnh xuäúng næåïc trong äúng cuía bãö màût háúp thuû khäng coï caïch nhiãût nãn laûnh âi nhanh hån trong äúng näúi xuäúng coï caïch nhiãût, tyí troüng cuía noï tàng lãn laìm cho noï chçm xuäúng. Nhæ thãú hiãûu quaí coï 1 doìng ngæåüc khoaíng Bçnh chæïa ÄÚng näúi lãn H Collector ÄÚng näúi xuäúng Hçnh 4.53. ÄÚng näúi xuäúng vaì lãn nàòm ngoaìi âæåüc boüc caïch nhiãût. 122
6lêt/h.m2. Sau khoaíng 2 giåì nhiãût âäü trong äúng háúp thuû bàòng nhiãût âäü xuäúng vaì do âoï doìng ngæåüc trong pháön naìy dæìng laûi. 2. Bçnh chæïa vaì äúng lãn. Khi khäng coï bæïc xaû thåìi gian caìng láu nhiãût âäü bãn ngoaìi caìng giaím so våïi nhiãût âäü cuía næåïc trong bçnh chæïa. Nhiãût âäü næåïc trong äúng lãn cuìng giaím båíi vç coï caïch nhiãût äúng näúi lãn nãn âäü chãnh nhiãût âäü khäng cao nhæ pháön 1 nhæng noï váùn coï hiãûu æïng doìng ngæåüc khoaíng 2 lêt/h.m2. Bçnh chæïa ÄÚng lãn H Bãö màût háúp thuû ÄÚng xuäúng Låïp caïch nhiãût Hçnh 4.54. ÄÚng lãn nàòm trong bçnh, äúng xuäúng nàòm trong Collector. Våïi hãû thäúng næåïc noïng tuáön hoaìn tæû nhiãn nãúu baûn thæåìng duìng næåïc noïng vaìo buäøi chiãöu laì chênh thç chiãöu cao cuía bçnh chæïa so 123
våïi Collector laì yãúu täú khäng quan troüng khoaíng caïch laì 10 ÷ 30 cm seî âuí täút. Nãúu baûn duìng næåïc noïng vaìo buäøi täúi hoàûc vaìo saïng ngaìy häm sau thç cäú gàõng âàût äúng lãn phêa trong bçnh chæïa coìn äúng näúi xuäúng bãn trong vaì bãn caûnh bãö màût háúp thuû, âæìng quãn ràòng sån maìu tràõng hoàûc boüc 1 låïp nhäm moíng. Kãút luáûn: Âãø hãû thäúng tuáön hoaìn laìm viãûc täút thç caí âáöu äúng vaìo vaì âáöu äúng ra tæì Collector cáön phaíi âàût dæåïi màût næåïc trong bçnh chæïa, næåïc laûnh cáúp vaìo bçnh chæïa (tæì giãúng, hoàûc næåïc maïy) cáön qua 1 van chàûn cáöu vaì sau âoï vaìo pháön dæåïi cuía bçnh chæïa. ÄÚng näúi cáön caìng ngàõn caìng täút, chuïng cáön coï âäü nghiãng däúc hæåïng lãn cao, do âoï hiãûn tæåüng tàõc do boüt khê khäng xaíy ra, chuïng coï thãø laì äúng theïp, cao su hoàûc nhæûa, äúng näúi cáön phaíi khäng uäún cong gáúp hay gaîy khuïc, bçnh chæïa vaì äúng näúi cáön phaíi caïch nhiãût nãúu khäng seî máút maït nhiãöu nhiãût vaì låïp caïch nhiãût cáön baío vãû khoíi bë áøm æåït. Làõp âàût hãû thäúng Khi làõp âàût Colllector, vë trê cáön phaíi choün åí nåi maì táúm phuí trong suäút khäng dãù daìng bë hæ hoíng båíi sæû thiãúu tháûn troüng (vê duû treí chåi âuìa ) vaì Collector phaíi nháûn âæåüc nhiãöu aïnh nàõng màût tråìi nháút, täút nháút laì nãn âàût trãn maïi nhaì. Collector phaíi âæåüc âàût dæûa væîng chàõc trãn khung âåî, bçnh chæïa cuîng âæåüc âàût theo nguyãn tàõc âoï. Hãû thäúng tuáön hoaìn tæû nhiãn Hãû thäúng naìy hoaût âäüng dæûa trãn hiãûu æïng Syphon nhiãût, tæïc laì næåïc âæåüc âäút noïng trong Collector chuyãøn âäüng lãn phêa trãn vaì cuäúi cuìng âãún bçnh chæïa. Sæû chuyãøn âäüng lãn cuía næåïc noïng keïo theo næåïc laûnh trong bçnh chæïa xuäúng giäúng nhæ äúng huït syphon, næåïc laûnh sau âoï âæåüc âun noïng khi noï vaìo Collector vaì tiãúp tuûc chu kyì tuáön hoaìn. Âiãöu naìy coï taïc duûng laìm cho næåïc trong toaìn hãû thäúng noïng lãn, quaï trçnh læu thäng tiãúp tuûc maîi chæìng naìo nhiãût âäü næåïc åí Collector coìn låïn hån nhiãût âäü næåïc åí bçnh chæïa. 124
Tuy váûy hiãûu æïng naìy coìn coï sæû haûn chãú laì coï thãø coìn xaíy ra vaìo buäøi täúi khi maì khäng khê bãn ngoaìi laûnh xuäúng laìm næåïc åí trong Collector seî cuîng laûnh âi nhanh choïng, næåïc laûnh seî chçm xuäúng, keïo theo næåïc noïng âaî chæïa trong bçnh vaì laìm laûnh noï xuäúng do âoï coï mäüt voìng tuáön hoaìn ngæåüc xaíy ra vaì coï 1 læåüng nhiãût seî bë máút maït. Hãû thäúng tuáön hoaìn cæåîng bæïc Hãû thäúng tuáön hoaìn tæû nhiãn khäng phaíi laì caïch duy nháút cuía viãûc duìng nàng læåüng màût tråìi. Nhæng noï laì âån giaín nháút, phuì håüp nháút cho viãûc bàõt âáöu xáy dæûng vaì våïi giaï thaình tháúp nháút. Næåïc noïng âi Bäü pháûn nhaûy caím nhiãût Collector Bçnh chæïa Råle nhiãût Bäü pháûn nhaûy caím nhiãût ÄÚng trao âäøi nhiãût Båm âiãûn Næåïc laûnh vaìo Hçnh 4.55. Hãû thäúng tuáön hoaìn cæåîng bæïc. Nhæîng nåi sàôn coï âiãûn læåïi thç coï thãø sæí duûng hãû thäúng nhiãût sæí duûng nàng læåüng màût tråìi tuáön hoaìn cæåîng bæïc (hçnh 4.55). 125
ÅÍ âáy rå le nhiãût âäü âoïng maûch cho båm hoaût âäüng khi coï âäü chãnh nhiãût âäü ∆t > 40oC giæîa pháön næåïc xuäúng tæì bçnh chæïa vaì pháön næåïc lãn tæì Collector. Bàòng caïch naìy thç tàng âæåüc mäüt êt hiãûu quaí nhæng laûi âàõt hån nhiãöu noï coìn cho pheïp âàût bçnh chæïa tháúp hån Collector (bãn trong ngäi nhaì chàóng haûn) vaì noï coìn coï thuáûn låüi låïn åí nhæîng nåi khê háûu laûnh vaì duìng cho hãû thäúng âiãöu nhiãût. Khi chuïng ta làõp âàût Collector, thç phaíi sao cho bãö màût cuía Collector cáön phaíi nháûn háöu hãút nhiãût træûc tiãúp tæì bæïc xaû màût tråìi. Màût tråìi khäng phaíi âæïng yãn 1 chäù trãn báöu tråìi maì noï chuyãøn âäüng tæì Âäng sang Táy mäùi ngaìy, tæì phêa Bàõc sang Nam theo muìa. Coìn Collector thæåìng âæïng yãn mäüt chäù. Noï coï thãø thay âäøi âäü nghiãng mäùi ngaìy vaì våïi mäùi tuáön âãø cho luän luän hæåïng træûc tiãúp bãö màût âãún màût tråìi. Nhæng âãø laìm âiãöu naìy thç phaíi täún keïm ráút låïn. Do âoï ta cáön phaíi tçm mäüt goïc âäü thêch håüp cho Collector âãø coï thãø coï næåïc noïng åí báút kyì thåìi gian vaì muìa naìo khi chuïng ta cáön âãún. Coï thãø dæûa vaìo baíng 4.6 âãø tçm goïc âàût cho Collector bàòng caïch sau: - Tçm vé tuyãún cuía vuìng maì chuïng ta cáön làõp âàût - Nhçn vaìo cäüt vé âäü coï âæåüc tæì vé tuyãún maì chuïng ta âaî tçm - Chuïng ta cáön næåïc noïng vaìo muìa naìo laì chênh - Tæì âoï ta tra âæåüc goïc vaì hæåïng cáön làõp âàût Thäng thæåìng ta coï thãø coï 1 goïc cuía âäü nghiãn Collector bàòng vé âäü nåi âàût ± 100, phuû thuäüc vaìo nãúu muäún duìng chuí yãúu vaìo muìa âäng hay muìa heì (xung quanh muìa heì duìng - 10o , xung quanh muìa âäng duìng +100). Coìn hæåïng, nãúu åí baïn cáöu nam thç quay vãö hæåïng Bàõc, nãúu åí baïn cáöu bàõc thç quay vãö hæåïng Nam. Goïc cuía âäü nghiãn cáön êt nháút laì 150 âãø tàng hiãûu quaí tæû laìm saûch cho Collector khi tråìi mæa. 126
Baíng 4.6. Goïc âàût Collector åí nhæîng vé âäü khaïc nhau Âäü nghiãng täút nháút cuía Collector Vé âäü Thaïng 6 Hæï- Thaïng 9 Hæï- Thaïng 12 Hæ- Muìa heì ång Thaïng 3 ång Muìa âäng åïng 50 26.5 N 50 N 73.5 N 45 21.5 N 45 N 68.5 N 40 16.5 N 40 N 63.5 N 35 11.5 N 35 N 58.5 N 30 6.5 N 30 N 53.5 N 25 1.5 N 25 N 48.5 N Chê tuyãún 23.5 0.0 - 23.5 N 47.0 N 20 3.5 B 20 N 43.5 N 15 8.5 B 15 N 38.5 N 10 13.5 B 10 N 33.5 N 5 18.5 B 5 N 28.5 N Xêch âaûo 0 23.5 B 0 - 23.5 N 5 28.5 B 5 B 18.5 N 10 33.5 B 10 B 13.5 N 15 38.5 B 15 B 8.5 N 20 43.5 B 20 B 3.5 N Chê tuyãún 23.5 47.0 B 23.5 B 0.0 - 25 48.5 B 25 B 1.5 B 30 53.5 B 30 B 6.5 B 35 58.5 B 35 B 11.5 B 40 63.5 B 40 B 16.5 B 45 68.5 B 45 B 21.5 B 50 73.5 B 50 B 26.5 B 127
Làõp raïp hãû thäúng låïn Våïi hãû thäúng nhiãût sæí duûng nàng læåüng màût tråìi låïn, thç cáön phaíi näúi caïc Collector laûi våïi nhau. Váûy phaíi näúi chuïng laûi bàòng caïch naìo laì hiãûu quaí nháút. Thæåìng chuïng âæåüc näúi våïi nhau theo 3 caïch laì: Så âäö näúi tiãúp, song song vaì så âäö kãút håüp (hçnh 4.56). b) Så âäö song song a) Så âäö näúi tiãúp c) Så âäö häùn håüp Hçnh 4.56. Caïc caïch khaïc nhau âãø näúi caïc Collector. Näúi näúi tiãúp Våïi caïch näúi näúi tiãúp, næåïc noïng chaíy tæì Collector dæåïi cuìng âãún Collector kãú trãn. Thuáûn låüi: Næåïc coï nhiãût âäü cao coï phaûm vi hoaût âäüng täút caí ngaìy våïi khi bæïc xaû màût tråìi yãúu 128
Báút låüi: Nhiãût âäü duìng vaìo cao hån khi vaìo Collector kãú tiãúp, nhiãût âäü bãn trong Collector cao do âoï tàng täøn tháút nhiãût. ÆÏng duûng: Nãúu yãu cáöu nhiãût âäü cao, vê duû duìng cho viãûc giàût laì quáön aïo, chæng cáút næåïc thç caïc Collector cáön näúi theo så âäö näúi tiãúp, daîy Collector thæï 3 cáön caïch nhiãût täút vaì traûng bë våïi 2 låïp phuí trong suäút âãø giaím täøn tháút nhiãût. Näúi song song Våïi caïch näúi song song, næåïc coï nhiãût âäü giäúng nhau chaíy træûc tiãúp vaìo mäùi Collector tæì bçnh chæïa. Thuáûn låüi: Hiãûu suáút nhiãût cuía toaìn bäü hãû thäúng täút hån, læåüng næåïc âæåüc âun noïng nhiãöu hån. Báút låüi: Vaìo nhæîng ngaìy bæïc xaû yãúu nhiãût âäü cáön thiãút coï thãø khäng âaût âæåüc. ÆÏng duûng: Âäúi våïi hãû thäng cung cáúp næåïc noïng phuûc vuû cho tàõm ræía khäng cáön nhiãût âäü cao làõm thç nãn näúi theo caïch naìy âãø coï âæåüc læu læåüng næåïc låïn hån vaì hiãûu suáút nhiãût cao hån. c/ Så âäö phäúi håüp Caïch näúi væìa song song væìa näúi tiãúp thæåìng kãút håüp cán âäúi giæîa sæû thuáûn tiãûn vaì báút låüi cuía caí 2 daûng bäú trê trãn. Nãn duìng nhiãöu nháút laì tæì 2 - 3 Collector näúi tiãúp thaình mäüt daîy räöi caïc daîy näúi song song laûi. Nãúu âiãöu kiãûn cho pheïp coï thãø duìng mäüt Collector daìi thay thãú cho 2 - 3 Collector näúi tiãúp. Kêch thæåïc cuía hãû thäúng næåïc noïng duìng nàng læåüng màût tråìi Sæû quyãút âënh kêch thæåïc cuía Collector vaì hãû thäúng tuìy thuäüc vaìo nhiãöu nguyãn nhán. Âáöu tiãn cáön coï caïc säú liãûu sau: - Cæåìng âäü bæïc xaû nåi làõp âàût : R ( KWh/m2 ) - Täøng læåüng næåïc noïng cáön thiãút : G ( Lêt, kg) o - Nhiãût âäü næåïc noïng yãu cáöu: tnn ( C ) o - Nhiãût âäü cuía næåïc laûnh cung cáúp: tnl ( C ) - Hiãûu suáút cuía máùu hãû thäúng maì mçnh âënh chãú taûo, làõp âàût: 129
Tæì caïc thäng säú trãn ta tênh âæåüc læåüng nhiãût cáön thiãút: Q Q = G . ( tnn-tnl ) . Cn ( Kwh) (4.72) Cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi R (kWh/m2) âæåüc láúy trung bçnh cuía læåüng bæïc xaû trong mäüt ngaìy æïng våïi caïc muìa theo säú liãûu thäúng kã cuía khê tæåüng thuíy vàn. Hiãûu suáút η (%) cuía hãû thäúng coï thãø tênh toaïn tæì baíng 4.1 våïi caïc chi tiãút âaî choün. Tæì âoï ta tênh âæåüc diãûn têch bãö màût Collector cáön thiãút F: Q F = ( m2) (4.73) η . R Vê duû : Mäüt häü gia âçnh åí Âaì Nàông cáön duìng næåïc noïng âãø tàõm ræía 0 våïi læåüng næåïc trong mäüt ngaìy laì G = 150 kg, åí nhiãût âäü tnn = 45 C. Choün cáúu truïc vaì kêch thæåïc cuía hãû thäúng næåïc noïng duìng nàng læåüng màût tråìi cáön thiãút. ÅÍ Âaì Nàông ta láúy cæåìng âäü bæïc xaû trung bçnh cho caí nàm laì : R = I.τ = 700.7 = 4900 Wh /m2= 4,9 kWh/m2 (τ - laì säú giåì nàõng trung bçnh) Ta choün máùu hãû thäúng coï daíi táúm háúp thuû âæåüc âan xen vaìo daîy äúng (hçnh 4.34) våïi loaûi naìy coï hiãûu suáút laì η = 40 % = 0,4. 0 Nhiãût dung riãng trung bçnh cuía næåïc Cn = 1,16 Wh/kg. C Våïi säú liãûu trãn ta tênh âæåüc læåüng nhiãût cáön thiãút trong mäüt ngaìy laì: Q = 150 . ( 45 - 25) . 1,16 = 3480 Wh = 3,48 kWh Vaì diãûn têch bãö màût Collector cáön thiãút: Q 34, 8 F == = 1,775 m2 (4.74) η . R 04,.4,9 Váûy cáön phaíi coï 1,775m2 Collector âãø cung cáúp 150 kg næåïc noïng 450C trong mäüt ngaìy. Våïi diãûn têch naìy ta coï thãø choün 2 Collector chuáøn trãn màõc song song våïi nhau nhæ hçnh 4.45. 130
Nhiãût kãú âo nhiãût Nhiãût kãú âo nhiãût âäü âäü næåïc ra ra khoíi Collector Næåïc laûnh cáúp bäø sung Næåïc noïng âãún nåi sæí duûng Caïch nhiãût äúng näúi Âæåìng xaí càûn cuía Collector Hçnh 4.57. Hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng 50oC nàng suáút 150 lêt /ngaìy. Thæûc tãú âaî chãú taûo thê nghiãûm mäüt hãû thäúng nhæ trãn làõp âàût taûi Âaì Nàông våïi 2m2 diãûn têch bãö màût Collector ( hçnh 4.47) vaì cuîng âaût âæåüc kãút quaí nhæ tênh toaïn tæïc laì vaìo nhæîng ngaìy bæïc xaû bçnh thæåìng thç thu âæåüc 150 lêt næåïc noïng coï nhiãût âäü 450C, coìn våïi nhæîng ngaìy cao bæïc xaû maûnh nhiãût âäü âaût âãún 50 - 600C. Nãúu âàût thãm phêa trãn táúm kênh mäüt táúm nhæûa trong, thç nhiãût âäü trung bçnh cuía næåïc nháûn âæåüc tàng lãn 3 - 50C. 131
üng 2 2 2 2 2 ä 2 2 2 2 2 â 2 m 2 m 2 m 2 m 2 m û 2 m 2 m 2 m 2 m 2 m æ úp t c cá ü å ø sung âæ Hãû thäúng 10 Collector nàng læåüng màût tråìi ä Hãû thäúng 10 Collector nàng læåüng màût tråìi ïc b Næå o o 1250 lêt 60 C 1250 lêt 60 C Bäön chæïa næåïc noïng 1 Bäön chæïa næåïc noïng 2 132 Bçnh náúu næåïc noïng bàòng âiãûn 200 lêt - 20 kW o o o 60 C 60 C 60 C 200lêt 200lêt 200lêt 20 kW 20 kW 20 kW o 60 oC 60 oC 60 C Næåïc noïng âãún 17 phoìng Næåïc noïng âãún 16 phoìng Næåïc noïng âãún 17 phoìng Hçnh 4.58 Så âäö nguyãn lyï hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng cho khaïch saûn 50 phoìng
Caïc hãû thäúng næåïc noïng duìng nàng læåüng Màût tråìi âaî âæåüc duìng räüng raîi åí nhiãöu næåïc trãn thãú giåïi. ÅÍ Viãût Nam hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng bàòng nàng læåüng Màût tråìi âaî vaì âang âæåüc Hçnh 4.59. Hãû thäúng næåïc noïng æïng duûng räüng raîi åí làõp trãn maïi nhaì. Haì Näüi, Thaình phäú HCM vaì Âaì Nàông, våïi muûc âêch cung cáúp næåïc noïng cho sinh hoaût cuía häü gia âçnh (hçnh 4.59) hoàûc våïi caïc hãû thäúng Hçnh 4.60. Hãû thäúng næåïc noïng duìng trong khaïch saûn. 133
låïn hån duìng trong caïc nhaì haìng hay khaïch saûn (hçnh 4.58, 4.60). Caïc hãû thäúng naìy âaî tiãút kiãûm cho ngæåìi sæí duûng mäüt læåüng âaïng kãø vãö nàng læåüng, goïp pháön ráút låïn trong viãûc thæûc hiãûn chæång trçnh tiãút kiãûm nàng læåüng vaì baío vãû mäi træåìng. Nàng læåüng màût tråìi cuîng âæåüc sæí duûng ráút hiãûu quaí âãø hám noïng næåïc cho bãø båi. ÅÍ nhæîng vuìng coï khê háûu laûnh nhæng váùn nhiãöu nàõng thç váún âãö hám næåïc cho bãø båi laì ráút cáön thiãút, vê duû åí Viãût Nam coï caïc nåi nhæ Âaì Laût, Sa Pa, Baì Naì coï nhæîng muìa nhiãût âäü mäi træåìng ráút tháúp dæåïi 20oC nhæng cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi váùn cao. Hçnh 4.61 laì så âäö nguyãn lyï cuía hãû thäúng hám næåïc bãø båi duìng nàng læåüng màût tråìi vaì hçnh 4.62 laì thiãút bë làõp âàût thæûc tãú. Hãû thäúng collector Âáöu âo nhiãût âäü Häüp âiãûn Læu læåüng kãú Van 1 âiãöu khiãøn Van 3 ngaí chiãöu Van 1 Loüc chiãöu Âáöu âo Næåïc noïng vãö bãø nhiãût âäü Båm tuáön hoaìn Hçnh 4.61 Så âäö hãû thäúng hám noïng bãø båi 134
Hçnh 4.62. Hãû thäúng hám noïng bãø båi 4.3.2. Hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng coï nhiãût âäü cao Âäúi våïi caïc Collector háúp thuû nàng læåüng màût tråìi âãø cung cáúp næåïc noïng nhæ trãn, khi sæí duûng åí nhiãût âäü cao thç hiãûu suáút seî giaím. Do váûy âãø cung cáúp næåïc noïng våïi nhiãût âäü cao t > 80oC âãø sæí duûng trong caïc hãû thäúng laûnh hay saín xuáút håi næåïc trong caïc nhaì maïy nhiãût âiãûn thç chuïng ta cáön coï caïc bäü thu âàûc biãût hån. 4.3.2.1 Bäü thu phàóng coï gæång phaín xaû Våïi bäü thu phàóng nãúu làõp thãm gæång phaín xaû thç ta cuîng coï thãø thu âæåüc nhiãût âäü cao, nhæng våïi thiãút bë naìy âãø coï hiãûu quaí thç váûn haình håi khoï khàn vç phaíi dëch chuyãøn thiãút bë âãø coï thãø nháûn âæåüc bæïc xaû màût tråìi nhiãöu nháút. 135
Hçnh 4.63. Bäü thu phàóng coï gæång phaín xaû. 4.3.2.2. Bäü thu kiãøu äúng coï gæång phaín xaû daûng parabän truû âàût cäú âënh. Váún âãö âàût ra laì tênh toaïn âãø thiãút kãú bäü thu coï kãút cáúu sao cho coï quaïn tênh nhiãût nhoí vaì täøn tháút nhiãût ra mäi træåìng xung quanh laì nhoí nháút. Våïi bäü thu coï cáúu taûo nhæ hçnh 4.64 âæåüc cáúu taûo båíi mäüt äúng âäöng sån maìu âen chæïa mäi cháút loíng bãn trong vaì bãn ngoaìi âæåüc boüc båíi 2 äúng thuyí tinh trong suäút, giæîa äúng âäöng vaì äúng thuyí tinh bãn trong laì låïp khäng khê, âäúi våïi bäü thu âån giaín giæîa 2 äúng thuyí tinh laì mäüt låïp khäng khê (Hçnh 4.64a) vaì hai âáöu âæåüc gàõn âënh vë bàòng 2 âãûm cao su chëu nhiãût. Âãø giaím täøn tháút nhiãût ra mäi træåìng xung quanh âãún mæïc täúi thiãøu chuïng ta coï thãø huït chán khäng giæîa 2 äúng thuyí tinh (Hçnh 4.64b). Mäüt bäü pháûn quan troüng cuía bäü thu næîa âoï laì gæång phaín xaû daûng parabän truû. Do bäü thu âàût cäú âënh nãn ta phaíi tênh toaïn thiãút kãú biãn daûng cuía parbän truû sao cho bäü thu coï thãø nháûn âæåüc mäüt læåüng 136
nhiãût låïn nháút tæì bæïc xaû màût tråìi trong ngaìy. Tæïc laì táút caí caïc tia bæïc xaû màût tråìi chiãúu âãún màût hæïng nàõng cuía bäü thu (tiãút diãûn ngang låïn nháút hay diãûn têch chiãúm chäù cuía bäü thu) âãöu âæåüc truyãön træûc tiãúp hoàûc phaín xaû âãún màût háúp thuû cuía bäü thu. Âäúi våïi caïc bäü thu nàng læåüng màût tråìi âàût cäú âënh thç bäü thu §Öm cao su èng hÊp thô èng thuû tinh trong èng thuû tinh ngoµi C¸nh hÊp thô M«i chÊt láng Hai líp kh«ng khÝ a) §Öm cao su èng hÊp thô èng thuû tinh trong èng thuû tinh ngoµi C¸nh hÊp thô M«i chÊt láng Líp kh«ng khÝ Líp ch©n kh«ng b) Hçnh 4.64. Cáúu taûo bäü thu läöng kênh kiãøu äúng a) giæîa hai äúng thuyí tinh laì låïp khäng khê b) giæîa hai äúng thuyí tinh laì låïp chán khäng âæåüc âënh vë sao cho màût hæïng nàõng cuía bäü thu luän luän vuäng goïc våïi màût phàóng quyî âaûo chuyãøn âäüng cuía màût tråìi. Quyî âaûo chuyãøn âäüng cuía màût tråìi khäng phaíi cäú âënh trong nàm maì màût tråìi luän chuyãøn âäüng tæì Âäng sang Táy mäùi ngaìy vaì noï coìn chuyãøn âäüng tæì phêa Bàõc sang Nam theo muìa. Do váûy tuyì thuäüc vaìo vé tuyãún nåi 137
chuïng ta cáön làõp âàût bäü thu maì xaïc âënh mäüt goïc nghiãn thêch håüp cho bäü thu. Thäng thæåìng chuïng ta coï thãø choün goïc nghiãng cuía bäü thu bàòng vé âäü nåi chuïng ta cáön làõp âàût ±10o phuû thuäüc vaìo træåìng håüp muäún bäü thu hoaût âäüng chuí yãúu vaìo muìa âäng hay muìa heì. Coìn hæåïng, nãúu åí baïn cáöu Nam thç quay vãö hæåïng Bàõc, nãúu åí baïn cáöu Bàõc thç quay vãö hæåïng Nam. Caïc hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng nàng læåüng Màût tråìi âæåüc chia thaình 2 loaûi dæûa trãn nguyãn tàõc chuyãøn âäüng cuía mäi cháút loíng trong bäü thu, âoï laì hãû thäúng hoaût âäüng theo nguyãn tàõc âäúi læu tuáön hoaìn tæû nhiãn vaì hãû thäúng hoaût âäüng theo nguyãn tàõc âäúi læu tuáön hoaìn cæåîng bæïc. Trong hãû thäúng âäúi læu tæû nhiãn, mäi cháút loíng bãn trong bäü thu chuyãøn âäüng âäúi læu tæû nhiãn nhåì hiãûu æïng Syphon, âäúi våïi loaûi naìy trong hãû thäúng khäng cáön coï båm tuáön hoaìn mäi cháút. Coìn trong hãû thäúng âäúi læu cæåîng bæïc, mäi cháút loíng bãn trong bäü thu chuyãøn âäüng âäúi læu cæåîng bæïc nhåì båm tuáön hoaìn, nãn âäúi våïi loaûi hãû thäúng naìy cáön phaíi coï thãm båm tuáön hoaìn mäi cháút, nhæng nãúu tàng læu læåüng mäi cháút qua bäü thu thç hiãûu suáút háúp thuû nhiãût cuía hãû thäúng seî tàng. Âäúi våïi loaüi bäü thu kiãøu äúng coï gæång phaín xaû daûng parabän truû âàût cäú âënh âãø nháûn âæåüc bæïc xaû màût tråìi nhiãöu nháút vaì dãù chãú taûo thç gæång phaín xaû parabän phaíi âàût nàòm ngang, loaûi naìy chè phuì håüp våïi hã û thäúng hãû thäúng hoaût âäüng theo nguyãn tàõc âäúi læu tuáön hoaìn cæåîng bæïc vaì âæåüc goüi laì bäü thu âàût nàòm ngang. Coìn âäúi våïi bäü thu hoaût âäüng theo nguyãn tàõc âäúi læu tuáön hoaìn tæû nhiãn thç caïc module cuía noï phaíi âàût nghiãn mäüt goïc nháút âënh våïi màût phàóng nàòm ngang vaì gæång phaín xaû phaíi coï biãn daûng phuì håüp âãø coï thãø nháûn âæåüc bæïc xaû màût tråìi låïn nháút, vaì bäü thu naìy âæåüc goüi laì bäü thu âàût nghiãng. 138
Bäü thu âàût nàòm ngang Parabol trô ph¶n x¹ Líp kÝnh ngoµi Líp kÝnh trong è L ng hÊp thô dÉn m«i chÊt y C¸nh nhËn nhiÖt x 2 y= p 4p x N Hçnh 4.65. Cáúu taûo loaûi module bäü thu âàût nàòm ngang. Module bäü thu nàòm ngang coï cáúu taûo nhæ hçnh 4.65, gäöm mäüt äúng háúp thuû sån maìu âen coï cháút loíng chuyãøn âäüng bãn trong, bãn ngoaìi laì hai äúng thuyí tinh läöng vaìo nhau, giæîa hai äúng thuyí tinh laì låïp khäng khê hoàûc âæåüc huït chán khäng. Táút caí hãû äúng háúp thuû vaì äúng thuyí tinh âæåüc âàût trãn maïng parabol truû, phæång trçnh biãn daûng cuía x 2 parabol truû laì: y = (4.75) 4 p Trong âoï: p laì khoaíng caïch âæåìng tiãu âiãøm âãún âaïy parabol. Theo caïch bäú trê trãn dãù daìng tháúy ràòng táút caí thaình pháön vuäng goïc cuía tia bæïc xaû màût tråìi sau khi âãún gæång parabol thç phaín xaû âãún tám cuía äúng háúp thuû. Caïc module âæåüc âàût nàòm ngang vaì näúi våïi nhau nhæ hçnh 4.66. vaì làõp âàût nhæ hçnh 4.67. 139
èng thñy tinh ngoµi èng ®ång s¬n ®en parabol trô inox bãng èng thñy tinh trong c¸nh nhËn nhiÖt s¬n ®en Hçnh 4.66. Caïch làõp âàût caïc module thaình hãû thäúng âäúi læu tuáön hoaìn cæåíng bæïc Hçnh 4.67. Hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng âäúi læu cæåíng bæïc 140
Bé thu ®Æt nghiªng M¸ng trô tr¸i 2 líp kÝnh èng hÊp thô bªn trong chøa chÊt láng M¸ng trô ph¶i 3 c¸nh nhËn nhiÖt bøc x¹ 0120 (r+w)√2 r+w N Hçnh 4.68. Cáúu taûo loaûi module bäü thu âàût nghiãng. Module bäü thu âàût nghiãng coï cáúu taûo nhæ hçnh 4.68, gäöm mäüt äúng háúp thuû sån maìu âen coï cháút loíng chuyãøn âäüng bãn trong, 2 bãn vaì màût dæåïi äúng coï haìn 3 caïnh nháûn nhiãût, bãn ngoaìi laì hai äúng thuyí tinh läöng vaìo nhau, giæîa hai äúng thuyí tinh laì låïp khäng khê hoàûc âæåüc huït chán khäng. Táút caí hãû äúng háúp thuû vaì äúng thuyí tinh âæåüc âàût giæîa hai maïng truû traïi vaì phaíi, vë trê tæång âäúi cuía hãû thäúng äúng- gæång phaín xaû âæåüc miãu taí nhæ trãn hçnh 4.69 , Biãn daûng cuía maïng truû âæåüc dæûng båíi 2 cung troìn tám o1 vaì o2 åí hai âáöu muït caïnh traïi vaì phaíi, baïn kênh caïc cung troìn laì (r+W)√2 trong âoï r laì baïn kênh äúng háúp thuû coìn W laì chiãöu räüng cuía caïnh, tæïc laì caïc cung troìn naìy âi qua âáöu muït cuía caïnh dæåïi (hçnh 4.49). Våïi cáúu taûo nhæ váûy thç táút caí caïc tia bæïc xaû màût tråìi trong ngaìy chiãúu âãún màût hæïng cuía bäü thu âãöu âæåüc äúng háúp thuû vaì caïnh nháûn nhiãût nháûn âæåüc. 141
Âäúi våïi loaûi bäü thu naìy gæång phaín xaû coï daûng maïng truû keïp noï coï taïc duûng phaín xaû bæïc xaû màût tråìi âãún bãö màût háúp thuû giäúng nhæ parabol truû trong pháön bäü thu âàût ngang nãn trong taìi liãûu naìy âæåüc goüi chung laì gæång phaín xaû daûng parabol truû. Hçnh 4.69. Caïch làõp âàût caïc module thaình hãû thäúng âäúi læu tuáön hoaìn tæû nhiãn Hçnh 4.70. Hãû thäúng âäúi læu tuáön hoaìn tæû nhiãn 142
4.3.2.3. Bäü thu nàng læåüng màût tråìi kiãøu äúng nhiãût ÄÚng nhiãût laì mäüt thiãút bë trao âäøi nhiãût coï nhiãöu æu viãût, nháút laì æïng duûng våïi nguäön nhiãût tæì nàng læåüng màût tråìi. ÄÚng nhiãût coï 2 pháön cå baín âoï laì pháön ngæng vaì pháön bay håi, cáúu taûo vaì caïch bäú trê 2 pháön CaCánnh Traoh do traoi nhiet đổi nhiệt Nöôùc ra Nöôùc vaøo UretCáchhane foa mnhi caùchệ nhit eät Ch Ckhahônân khoângg Phần ngưng Phaàn bay hôi Phaàn ngöng tuï cuûa oáng nhieät GlỐass ntubge Phcầuûan o ángba nhiye ät hơi Bòt kín baBèng ịcato kísu n bằng cao su Taám haáp thuï thủy chToïnấ lomïc hấp thụ tinh Hçnh 4.71 Cáúu taûo bäü thu nàng læåüng màût tråìi kiãøu äúng nhiãût 143
naìy coï nhiãöu caïch khaïc nhau våïi muûc âêch sao cho coï thãø nháûn vaì nhaí nhiãût nhanh vaì hiãûu quaí nháút. Hçnh 4.71 laì baín veî cáúu taûo cuía mäüt loaûi bäü thu nàng læåüng màût tråìi kiãøu äúng nhiãût vaì hçnh 4.72 laì mäüt hãû thäúng cung cáúp næåïc noïng âãún 90oC duìng nàng læåüng màût tråìi kiãøu äúng nhiãût. Hçnh 4.72. Bäü thu nàng læåüng màût tråìi kiãøu äúng nhiãût 144
4.4. HÃÛ THÄÚNG SÁÚY DUÌNG NÀNG LÆÅÜNG MÀÛT TRÅÌI Sáúy laì quaï trçnh taïch áøm tæì váût liãûu. Âiãöu kiãûn cáön thiãút âãø sáúy khä hay taïch áøm laì phaíi cung cáúp nhiãût âãø laìm bay håi næåïc trong váût sáúy âäöng thåìi duìng khäng khê thäøi vaìo âãø mang håi næåïc âoï âi. Trong thiãút bë sáúy duìng nàng læåüng màût tråìi, nhiãût âæåüc cung cáúp båíi viãûc háúp thuû træûc tiãúp nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi cuía váût sáúy. Håi næåïc âæåüc sinh ra âæåüc mang âi båíi khäng khê thäøi ngang qua váût sáúy. Khäng khi chuyãøn âäüng âæåüc laì nhåì quaï trçnh âäúi læu tæû nhiãn hoàûc do quaût thäøi cæåîng bæïc. Thiãút bë sáúy duìng nàng læåüng màût tråìi gäöm caïc loaûi phäø biãún sau: 4.4.1. Tuí sáúy duìng nàng læåüng màût tråìi Hçnh 4.73. Tuí sáúy traïi cáy duìng nàng læåüng màût tråìi. 145