›
›

Năng lượng mặt trời - Lý thuyết và ứng dụng (Phần 2) - Nguyễn Bốn

pdf 53 trang ngocly 3440
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Năng lượng mặt trời - Lý thuyết và ứng dụng (Phần 2) - Nguyễn Bốn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfnang_luong_mat_troi_ly_thuyet_va_ung_dung_phan_2_nguyen_bon.pdf

Nội dung text: Năng lượng mặt trời - Lý thuyết và ứng dụng (Phần 2) - Nguyễn Bốn

  1. Chæång 3: THIÃÚT BË SÆÍ DUÛNG NÀNG LÆÅÜNG MÀÛT TRÅÌI 3.1. Tæng quan vÒ thiÕt bÞ sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi N¨ng l−îng mÆt trêi lµ nguån n¨ng l−îng mµ con ng−êi biÕt sö dông tõ rÊt sím, nh−ng øng dông NLMT vµo c¸c c«ng nghÖ s¶n xuÊt vµ trªn quy m« réng th× míi chØ thùc sù vµo cuèi thÕ kû 18 vµ còng chñ yÕu ë nh÷ng n−íc nhiÒu n¨ng l−îng mÆt trêi, nh÷ng vïng sa m¹c. Tõ sau c¸c cuéc khñng ho¶ng n¨ng l−îng thÕ giíi n¨m 1968 vµ 1973, NLMT cµng ®−îc ®Æc biÖt quan t©m. C¸c n−íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn ®· ®i tiªn phong trong viÖc nghiªn cøu øng dông NLMT. C¸c øng dông NLMT phæ biÕn hiÖn nay bao gåm c¸c lÜnh vùc chñ yÕu sau: Pin mÆt trêi Pin mÆt trêi lµ ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt ®iÖn trùc tiÕp tõ NLMT qua thiÕt bÞ biÕn ®æi quang ®iÖn. Pin mÆt trêi cã −u ®iÓm lµ gän nhÑ cã thÓ l¾p bÊt kú ë ®©u cã ¸nh s¸ng mÆt trêi, ®Æc biÖt lµ trong lÜnh vùc tµu vò trô. øng dông NLMT d−íi d¹ng nµy ®−îc ph¸t triÓn víi tèc ®é rÊt nhanh, nhÊt lµ ë c¸c n−íc ph¸t triÓn. Ngµy nay con ng−êi ®· øng dông pin NLMT ®Ó ch¹y xe thay thÕ dÇn nguån n¨ng l−îng truyÒn thèng. Tuy nhiªn gi¸ thµnh thiÕt bÞ pin mÆt trêi Hình 3.1 HÖ thèng pin mÆt trêi cßn kh¸ cao, trung b×nh hiÖn nay kho¶ng 5USD/WP, nªn ë nh÷ng n−íc ®ang ph¸t triÓn pin mÆt trêi hiÖn míi chØ cã kh¶ n¨ng duy nhÊt lµ cung cÊp n¨ng l−îng ®iÖn sö dông cho c¸c vïng s©u, xa n¬i mµ ®−êng ®iÖn quèc gia ch−a cã. ë ViÖt Nam, víi sù hç trî cña mét sè tæ chøc quèc tÕ ®· thùc hiÖn thµnh c«ng viÖc x©y dùng c¸c tr¹m pin mÆt trêi cã c«ng suÊt kh¸c nhau phôc vô nhu cÇu sinh ho¹t vµ v¨n ho¸ cña c¸c ®Þa ph−¬ng vïng s©u, vïng xa, nhÊt lµ ®ång b»ng 40
  2. s«ng Cöu Long vµ T©y Nguyªn. Tuy nhiªn hiÖn nay pin mÆt trêi vÉn ®ang cßn lµ mãn hµng xa xØ ®èi víi c¸c n−íc nghÌo nh− chóng ta. Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi §iÖn n¨ng cßn cã thÓ t¹o ra tõ NLMT dùa trªn nguyªn t¾c t¹o nhiÖt ®é cao b»ng mét hÖ thèng g−¬ng ph¶n chiÕu vµ héi tô ®Ó gia nhiÖt cho m«i chÊt lµm viÖc truyÒn ®éng cho m¸y ph¸t ®iÖn. HiÖn nay trong c¸c nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn sö dông NLMT cã c¸c lo¹i hÖ thèng bé thu chñ yÕu sau ®©y: H×nh 3.2. Nhµ m¸y ®iÖn mÆt trêi HÖ thèng dïng parabol trô ®Ó tËp trung tia bøc x¹ mÆt trêi vµo mét èng m«i chÊt ®Æt däc theo ®−êng héi tô cña bé thu, nhiÖt ®é cã thÓ ®¹t tíi 400oC. HÖ thèng nhËn nhiÖt trung t©m b»ng c¸ch sö dông c¸c g−¬ng ph¶n x¹ cã ®Þnh vÞ theo ph−¬ng mÆt trêi ®Ó tËp trung NLMT ®Õn bé thu ®Æt trªn ®Ønh th¸p cao, nhiÖt ®é cã thÓ ®¹t tíi trªn 1500oC. HÖ thèng sö dông g−¬ng parabol trßn xoay ®Þnh vÞ theo ph−¬ng mÆt trêi ®Ó tËp trung NLMT vµo mét bé thu ®Æt ë tiªu ®iÓm cña g−¬ng, nhiÖt ®é cã thÓ ®¹t trªn 1500oC. HiÖn nay ng−êi ta cßn dïng n¨ng l−îng mÆt trêi ®Ó ph¸t ®iÖn theo kiÓu “ th¸p n¨ng l−îng mÆt trêi - Solar power tower “. Australia ®ang tiÕn hµnh dù ¸n x©y dùng mét th¸p n¨ng l−îng mÆt trêi cao Hçnh 3.3 Th¸p n¨ng l−îng MÆt trêi 1km víi 32 tuèc bin khÝ cã tæng c«ng suÊt 200 MW. Dù tÝnh r»ng ®Õn n¨m 2006 th¸p n¨ng l−îng mÆt trêi nµy sÏ cung cÊp ®iÖn mçi n¨m 650GWh cho 200.000 hé gia ®×nh ë miÒn t©y 41
  3. nam New South Wales - Australia, vµ sÏ gi¶m ®−îc 700.000 tÊn khÝ g©y hiÖu øng nhµ kÝnh trong mçi n¨m. ThiÕt bÞ sÊy kh« dïng n¨ng l−îng mÆt trêi HiÖn nay NLMT ®−îc øng dông kh¸ phæ biÕn trong lÜnh n«ng nghiÖp ®Ó sÊy c¸c s¶n phÈm nh− ngò cèc, thùc phÈm nh»m gi¶m tû lÖ hao hôt vµ t¨ng chÊt l−îng s¶n phÈm. Ngoµi môc ®Ých ®Ó sÊy c¸c lo¹i n«ng s¶n, NLMT cßn ®−îc dïng H×nh 3. 4. ThiÕt bÞ sÊy NLMT ®Ó sÊy c¸c lo¹i vËt liÖu nh− gç. BÕp nÊu dïng n¨ng l−îng mÆt trêi BÕp n¨ng l−îng mÆt trêi ®−îc øng dông rÊt réng r·i ë c¸c n−íc nhiÒu NLMT nh− c¸c n−íc ë Ch©u Phi. ë ViÖt Nam viÖc bÕp n¨ng l−îng mÆt trêi còng ®· ®−îc sö dông kh¸ phæ biÕn. N¨m 2000, Trung t©m Nghiªn cøu thiÕt bÞ ¸p lùc vµ n¨ng l−îng míi - §¹i häc §µ N½ng ®· phèi H×nh 3.5. TriÓn khai bÕp nÊu c¬m b»ng NLMT. hîp víi c¸c tæ chøc tõ thiÖn Hµ Lan triÓn khai dù ¸n (30 000 USD) ®−a bÕp n¨ng l−îng mÆt trêi - bÕp tiÖn lîi (BTL) vµo sö dông ë c¸c vïng n«ng th«n cña tØnh Qu¶ng Nam, Qu¶ng Ng·i, dù ¸n ®· ph¸t triÓn rÊt tèt vµ ngµy cµng ®ù¬c ®«ng ®¶o nh©n d©n ñng hé. Trong n¨m 2002, Trung t©m dù kiÕn sÏ ®−a 750 BTL vµo sö dông ë c¸c x· huyÖn Nói Thµnh vµ triÓn khai øng dông ë c¸c khu ng− d©n ven biÓn ®Ó hä cã thÓ nÊu n−íc, c¬m vµ thøc ¨n khi ra kh¬i b»ng NLMT . 42
  4. ThiÕt bÞ ch−ng cÊt n−íc dïng NLMT ThiÕt bÞ ch−ng cÊt n−íc th−êng cã 2 lo¹i: lo¹i n¾p kÝnh ph¼ng cã chi phÝ cao (kho¶ng 23 USD/m2), tuæi thä kho¶ng 30 n¨m, vµ lo¹i n¾p plastic cã chi phÝ rÎ h¬n nh−ng hiÖu qu¶ ch−ng cÊt kÐm h¬n. H×nh 3.6. ThiÕt bÞ ch−ng cÊt n−íc dïng NLMT ë ViÖt Nam ®· cã ®Ò tµi nghiªn cøu triÓn khai øng dông thiÕt bÞ ch−ng cÊt n−íc NLMT dïng ®Ó ch−ng cÊt n−íc ngät tõ n−íc biÓn vµ cung cÊp n−íc s¹ch dïng cho sinh ho¹t ë nh÷ng vïng cã nguån n−íc « nhiÔm víi thiÕt bÞ ch−ng cÊt n−íc NLMT cã g−¬ng ph¶n x¹ ®¹t ®−îc hiÖu suÊt cao t¹i khoa C«ng nghÖ NhiÖt §iÖn l¹nh-Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng. §éng c¬ Stirling ch¹y b»ng NLMT øng dông NLMT ®Ó ch¹y c¸c ®éng c¬ nhiÖt - ®éng c¬ Stirling ngµy cµng ®−îc nghiªn cøu vµ øng dông réng r·i dïng ®Ó b¬m n−íc sinh ho¹t hay t−íi c©y ë c¸c n«ng tr¹i. ë ViÖt Nam ®éng c¬ Stirling ch¹y b»ng NLMT H×nh 3.7 §éng c¬ Stirling dïng NNLMT còng ®· ®−îc nghiªn cøu chÕ t¹o ®Ó triÓn khai øng dông vµo thùc tÕ. Nh− ®éng c¬ Stirling, b¬m n−íc dïng n¨ng l−îng mÆt trêi. 43
  5. H×nh 3.8. B¬m n−íc ch¹y b»ng NLMT ThiÕt bÞ ®un n−íc nãng b»ng NLMT øng dông ®¬n gi¶n, phæ biÕn vµ hiÖu qu¶ nhÊt hiÖn nay cña NLMT lµ dïng ®Ó ®un n−íc nãng. C¸c hÖ thèng n−íc nãng dïng NLMT ®· ®−îc dïng réng r·i ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. H×nh 3.9 HÖ thèng cung cÊp n−íc nãng dïng NLMT ë ViÖt Nam hÖ thèng cung cÊp n−íc nãng b»ng NLMT ®· vµ ®ang ®−îc øng dông réng r·i ë Hµ Néi, Thµnh phè HCM vµ §µ N½ng (h×nh 1.2). C¸c hÖ thèng nµy ®· tiÕt kiÖm cho ng−êi sö dông mét l−îng ®¸ng kÓ vÒ n¨ng l−îng, gãp phÇn rÊt lín trong viÖc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh tiÕt kiÖm n¨ng l−îng cña n−íc ta vµ b¶o vÖ m«i tr−êng chung cña nh©n lo¹i. 44
  6. HÖ thèng cung cÊp n−íc nãng dïng NLMT hiÖn nay ë ViÖt nam còng nh− trªn thÕ giíi chñ yÕu dïng bé thu cè ®Þnh kiÓu tÊm ph¼ng hoÆc d·y èng cã c¸nh nhËn nhiÖt, víi nhiÖt ®é n−íc sö dông 60oC th× hiÖu suÊt cña bé thu kho¶ng 45%, cßn nÕu sö dông ë nhiÖt ®é cao h¬n th× hiÖu suÊt cßn thÊp. ThiÕt bÞ lµm l¹nh vµ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ dïng NLMT Trong sè nh÷ng øng dông cña NLMT th× lµm l¹nh vµ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ lµ øng dông hÊp dÉn nhÊt v× n¬i nµo khÝ hËu nãng nhÊt th× n¬i ®ã cã nhu cÇu vÒ lµm l¹nh lín nhÊt, ®Æc biÖt lµ ë nh÷ng vïng xa x«i hÐo l¸nh thuéc c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn kh«ng cã l−íi ®iÖn quèc gia vµ gi¸ nhiªn liÖu qu¸ ®¾t H×nh 3.10. Tñ l¹nh dïng pin mÆt trêi so víi thu nhËp trung b×nh cña ng−êi d©n. Víi c¸c m¸y l¹nh lµm viÖc trªn nguyªn lý biÕn ®æi NLMT thµnh ®iÖn n¨ng nhê pin mÆt trêi (photovoltaic) lµ thuËn tiÖn nhÊt, nh−ng trong giai ®o¹n hiÖn nay gi¸ thµnh pin mÆt trêi cßn qu¸ cao. Ngoµi ra c¸c hÖ thèng l¹nh cßn ®−îc sö dông NLMT d−íi d¹ng nhiÖt n¨ng ®Ó ch¹y m¸y l¹nh hÊp thô, lo¹i 45
  7. thiÕt bÞ nµy ngµy cµng ®−îc øng dông nhiÒu trong thùc tÕ, tuy nhiªn hiÖn nay c¸c hÖ thèng nµy vÉn ch−a ®−îc th−¬ng m¹i hãa vµ sö dông réng r·i v× gi¸ thµnh cßn rÊt cao vµ h¬n n÷a c¸c bé thu dïng trong c¸c hÖ thèng nµy chñ yÕu lµ bé thu ph¼ng H×nh 3.11 HÖ thèng l¹nh hÊp thô dïng NLMT víi hiÖu suÊt cßn thÊp (d−íi 45%) nªn diÖn tÝch l¾p ®Æt bé thu cÇn rÊt lín ch−a phï hîp víi yªu cÇu thùc tÕ. ë ViÖt Nam còng ®· cã mét sè nhµ khoa häc nghiªn cøu tèi −u ho¸ bé thu n¨ng l−îng mÆt trêi kiÓu hép ph¼ng máng cè ®Þnh cã g−¬ng ph¶n x¹ ®Ó øng dông trong kü thuËt l¹nh, víi lo¹i bé thu nµy cã thÓ t¹o ®−îc nhiÖt ®é cao ®Ó cÊp nhiÖt cho m¸y l¹nh hÊp thô, nh−ng diÖn tÝch mÆt b»ng cÇn l¾p ®Æt hÖ thèng cÇn ph¶i réng. 3.2 . H−íng nghiªn cøu vÒ thiÕt bÞ sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi Trong thêi ®¹i khoa häc kü thuËt ph¸t triÓn, nhu cÇu vÒ n¨ng l−îng ngµy cµng t¨ng. Trong khi ®ã c¸c nguån nhiªn liÖu dù tr÷ nh− than ®¸, dÇu má, khÝ thiªn nhiªn vµ ngay c¶ thñy ®iÖn th× cã h¹n khiÕn cho nh©n lo¹i ®øng tr−íc nguy c¬ thiÕu hôt n¨ng l−îng. ViÖc t×m kiÕm vµ khai th¸c c¸c nguån n¨ng l−îng míi nh− n¨ng l−îng h¹t nh©n, n¨ng l−îng ®Þa nhiÖt, n¨ng l−îng giã vµ n¨ng l−îng mÆt trêi lµ mét trong nh÷ng h−íng quan träng trong kÕ ho¹ch ph¸t triÓn n¨ng l−îng, kh«ng nh÷ng ®èi víi nh÷ng n−íc ph¸t triÓn mµ ngay c¶ víi nh÷ng n−íc ®ang ph¸t triÓn. N¨ng l−îng mÆt trêi (NLMT)- nguån n¨ng l−îng s¹ch vµ tiÒm tµng nhÊt - ®ang ®−îc loµi ng−êi thùc sù ®Æc biÖt quan t©m. Do ®ã viÖc nghiªn cøu n©ng cao hiÖu qu¶ c¸c thiÕt bÞ sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi vµ triÓn khai øng dông chóng vµo thùc tÕ lµ vÊn ®Ò cã tÝnh thêi sù. ViÖt Nam lµ n−íc cã tiÒm n¨ng vÒ NLMT, tr¶i dµi tõ vÜ ®é 8” B¾c ®Õn 23” B¾c, n»m trong khu vùc cã c−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi t−¬ng ®èi cao, víi trÞ 46
  8. sè tæng x¹ kh¸ lín tõ 100-175 kcal/cm2.n¨m (4,2 -7,3GJ/m2.n¨m) do ®ã viÖc sö dông NLMT ë n−íc ta sÏ ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ lín. ThiÕt bÞ sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi ë ViÖt Nam hiÖn nay chñ yÕu lµ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn dïng pin mÆt trêi, hÖ thèng nÊu c¬m cã g−¬ng ph¶n x¹ vµ ®Æc biÖt lµ hÖ thèng cung cÊp n−íc nãng kiÓu tÊm ph¼ng hay kiÓu èng cã c¸nh nhËn nhiÖt. Nh−ng nh×n chung c¸c thiÕt bÞ nµy gi¸ thµnh cßn cao, hiÖu suÊt cßn thÊp nªn ch−a ®−îc ng−êi d©n sö dông réng r·i. H¬n n÷a, do ®Æc ®iÓm ph©n t¸n vµ sù phô thuéc vµo c¸c mïa trong n¨m cña NLMT, vÝ dô: mïa ®«ng th× cÇn n−íc nãng nh−ng NLMT Ýt, cßn mïa hÌ kh«ng cÇn n−íc nãng th× nhiÒu NLMT do ®ã c¸c thiÕt bÞ sö dông NLMT ch−a cã tÝnh thuyÕt phôc. Sù m©u thuÉn ®ã ®ßi hái chóng ta cÇn chuyÓn h−íng nghiªn cøu dïng NLMT vµo c¸c môc ®Ých kh¸c thiÕt thùc h¬n nh−: ch−ng cÊt n−íc dïng NLMT, dïng NLMT ch¹y c¸c ®éng c¬ nhiÖt (®éng c¬ Stirling), nghiªn cøu hÖ thèng ®iÒu hßa kh«ng khÝ dïng NLMT HÖ thèng l¹nh hÊp thô sö dông NLMT lµ mét ®Ò tµi hÊp dÉn cã tÝnh thêi sù ®· vµ ®ang ®−îc nhiÒu nhµ khoa häc trong vµ ngoµi n−íc nghiªn cøu, nh−ng vÊn ®Ò sö dông bé thu NLMT nµo cho hiÖu qu¶ vµ thùc tÕ nhÊt th× vÉn cßn lµ mét ®Ò tµi cÇn ph¶i nghiªn cøu, v× víi c¸c bé thu kiÓu tÊm ph¼ng hiÖn nay nÕu sö dông ë nhiÖt ®é cao 80 ÷ 100oC th× hiÖu suÊt rÊt thÊp (<45%) do ®ã cÇn cã mét mÆt b»ng rÊt lín ®Ó l¾p ®Æt bé thu cho mét hÖ thèng ®iÒu hßa kh«ng khÝ b×nh th−êng. VÊn ®Ò sö dông NLMT ®· ®−îc c¸c nhµ khoa häc trªn thÕ giíi vµ trong n−íc quan t©m. MÆc dï tiÒm n¨ng cña NLMT rÊt lín, nh−ng tû träng n¨ng l−îng ®−îc s¶n xuÊt tõ NLMT trong tæng n¨ng l−îng tiªu thô cña thÕ giíi vÉn cßn khiªm tèn. Nguyªn nh©n chÝnh ch−a thÓ th−¬ng m¹i hãa c¸c thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ sö dông NLMT lµ do cßn tån t¹i mét sè h¹n chÕ lín ch−a ®−îc gi¶i quyÕt : - Gi¸ thµnh thiÕt bÞ cßn cao: v× hÇu hÕt c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn vµ kÐm ph¸t triÓn lµ nh÷ng n−íc cã tiÒm n¨ng rÊt lín vÒ NLMT nh−ng ®Ó nghiªn cøu vµ øng dông NLMT l¹i ®ßi hái vèn ®Çu t− rÊt lín, nhÊt lµ ®Ó nghiªn cøu c¸c thiÕt bÞ lµm l¹nh vµ ®iÒu hßa kh«ng khÝ b»ng NLMT cÇn chi phÝ qu¸ cao so víi thu nhËp cña ng−êi d©n ë c¸c n−íc nghÌo. - HiÖu suÊt thiÕt bÞ cßn thÊp: nhÊt lµ c¸c bé thu n¨ng l−îng mÆt trêi dïng ®Ó cÊp nhiÖt cho m¸y l¹nh hÊp thu cÇn nhiÖt ®é cao trªn 850C th× c¸c bé thu 47
  9. ph¼ng ®Æt cè ®Þnh b×nh th−êng cã hiÖu suÊt rÊt thÊp, do ®ã thiÕt bÞ l¾p ®Æt cßn cång kÒnh ch−a phï hîp víi nhu cÇu l¾p ®Æt vµ vÒ mÆt thÈm mü. C¸c bé thu cã g−¬ng parabolic hay m¸ng parabolic trô ph¶n x¹ b×nh th−êng th× thu ®−îc nhiÖt ®é cao nh−ng vÊn ®Ò ®Þnh vÞ h−íng høng n¾ng theo ph−¬ng mÆt trêi rÊt phøc t¹p nªn kh«ng thuËn lîi cho viÖc vËn hµnh. - ViÖc triÓn khai øng dông thùc tÕ cßn h¹n chÕ: vÒ mÆt lý thuyÕt, NLMT lµ mét nguån n¨ng l−îng s¹ch, rÎ tiÒn vµ tiÒm tµng, nÕu sö dông nã hîp lý sÏ mang l¹i lîi Ých kinh tÕ vµ m«i tr−êng rÊt lín. ViÖc nghiªn cøu vÒ lý thuyÕt ®· t−¬ng ®èi hoµn chØnh. Song trong ®iÒu kiÖn thùc tiÔn, c¸c thiÕt bÞ sö dông NLMT l¹i cã qu¸ tr×nh lµm viÖc kh«ng æn ®Þnh vµ kh«ng liªn tôc, hoµn toµn biÕn ®éng theo thêi tiÕt, v× vËy rÊt khã øng dông ë quy m« c«ng nghiÖp. §Æc biÖt lµ trong kü thuËt l¹nh vµ ®iÒu tiÕt kh«ng khÝ, vÊn ®Ò nghiªn cøu ®−a ra bé thu n¨ng l−îng mÆt trêi ®Ó cÊp nhiÖt cho chu tr×nh m¸y l¹nh hÊp thô ®· vµ ®ang ®−îc nhiÒu nhµ khoa häc quan t©m nh»m ®−a ra bé thu hoµn thiÖn vµ phï hîp nhÊt ®Ó cã thÓ triÓn khai øng dông réng r·i vµo thùc tÕ. 48
  10. Ch−¬ng 4: TÝNH TO¸N THIÕT BÞ Sö DôNG n¨ng l−îng MÆt trêi 4.1. BÕp n¨ng l−îng mÆt trêi 4.1.1. CÊu t¹o bÕp NLMT H×nh 4.1. CÊu t¹o bÕp nÊu NLMT 1- Hép ngoµi 2 - MÆt ph¶n x¹ 5 3- Nåi 4- N¾p kÝnh trong 5- G−¬ng ph¼ng ph¶n x¹ 4 6- B«ng thñy tinh 7- §Õ ®Æt nåi BÕp NLMT ®−îc thiÕt kÕ nh− h×nh 2 3 1 vÏ, hép ngoµi cña bÕp ®−îc lµm b»ng 6 khung gç h×nh khèi hép ch÷ nhËt bªn ngoµi ®ãng 1 líp v¸n Ðp, phÝa trong lµ mÆt nh«m ®−îc ®¸nh bãng ®Ó ph¶n x¹, biªn d¹ng cña mÆt ph¶n x¹ ®−îc thiÕt kÕ 7 lµ mÆt kÕt hîp cña c¸c parabol trßn xoay (h×nh 4.1) sao cho nåi nÊu cã thÓ nhËn ®−îc chïm tia trùc x¹ cña ¸nh s¸ng mÆt trêi vµ chïm ph¶n x¹ tõ g−¬ng ph¼ng khi ®Æt cè ®Þnh, g−¬ng ph¶n x¹ cã thÓ gÊp l¹i khi kh«ng dïng, gi÷a mÆt ph¶n x¹ vµ hép ngoµi lµ líp b«ng thñy tinh c¸ch nhiÖt, phÝa trªn bÕp cã mét n¾p kÝnh nh»m c¸ch nhiÖt vµ t¹o hiÖu øng lång kÝnh. 4.1.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ bÕp A-A 70 a d2 A A a d1 h H a H×nh 4.2. KÝch th−íc cña bÕp 49
  11. BÕp gåm mÆt kÝnh nhËn nhiÖt cã ®−êng kÝnh d2, hÖ sè truyÒn qua D, g−¬ng ph¶n x¹ cã hÖ sè ph¶n x¹ Rg, mÆt ph¶n x¹ parabol cã hÖ sè ph¶n x¹ Rp, nåi nÊu lµm b»ng Inox s¬n ®en cã hÖ sè hÊp thô ε, ®−êng kÝnh d1, chiÒu dµy δo, khèi l−îng riªng ρo, nhiÖt dung riªng C, chiÒu cao h, chøa ®Çy n−íc cã nhiÖt dung riªng Cp , khèi l−îng riªng ρn . Do mÆt ph¼ng qòy ®¹o cña mÆt trêi t¹i §µ N½ng vµ Qu¶ng Nam nghiªng mét gãc kho¶ng 20o so víi mÆt th¾ng ®øng nªn tÝnh to¸n cho gãc tíi α = 70o. C−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi lÊy trung b×nh lóc nÊu (11h-12h) ë tØnh Qu¶ng 2 Nam lµ E = 940W/m . Trong kho¶ng thêi gian τ bÕp sÏ thu tõ mÆt trêi 1 l−îng nhiÖt b»ng Q1: Q1 = ε.E.sinα .F.τ , [J]. trong ®ã F = [D.F1 + Rg.D.F1 + Rp.D.F2 + Rp.Rg.D.F2] πd 2 πd 2 F ≈ 1 , F = 2 - F , 1 4 2 4 1 L−îng nhiÖt nhËn ®−îc cña bé thu Q1 dïng ®Ó: - Lµm t¨ng néi n¨ng cña nåi U = mo.C.(ts - to) - Lµm t¨ng entanpy n−íc Im = mn.CP(ts - to) - Tæn thÊt ra m«i tr−êng xung quanh Q2 πd 2 πd 2 trong ®ã m = πd .h.δ .ρ + 2.δ .ρ . 1 [kg], m = 1 .h.ρ [kg], 1 o o o o 4 4 n Do nåi ®−îc ®Æt trªn ®Õ cã diÖn tÝch tiÕp xóc nhá vµ cã vá bäc c¸ch nhiÖt bªn ngoµi nªn cã thÓ xem Q2 ≈ 0. VËy ta cã ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cho bÕp: Q1 = mo.C.(ts - to) + mn.CP(ts - to) πd 2 πd 2 Hay: ε.E.sinα. F.τ =(πd .h.δ .ρ + 2.δ .ρ . 1 ) C.(t - t ) + 1 .h.ρ C (t - t ) 1 o o o o 4 s o 4 n P s o 2 o Thay c¸c gi¸ trÞ : E = 940 W/m , ε = 0,9 , α=70 , D = 0,9, Rg =0,9 , Rp = 0,9, 3 o o δo =0,001m, ρo =7850kg/m , ts = 100 C, to = 25 C, C = 460 J/kg®é, 3 ρn = 1000kg/m , Cp = 4200J/kg®é , d1 = 0,25m, h= 0,2m , tÝnh ®−îc m =1,75kg mn=9,8kg 2 => F. τ = 3884 hay (1,22d2 +0,08) .τ = 3884 50
  12. Quan hÖ gi÷a ®−êng kÝnh mÆt nhËn nhiÖt d2 vµ thêi gian τ: d2(τ) ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh 3.3. Tõ quan hÖ nµy cã thÓ tÝnh ®−îc ®−êng kÝnh 5.103076 6 mÆt thu theo thêi gian 5 yªu cÇu. 4 VÝ dô: d2 τ 3 nÕu τ = 1h =3600s th× ta cã d2 = 0,8m, tøc lµ 2 êng kÝnh mÆt thu [m] − § nÕu d2 = 0,8m th× ta cã 1 thÓ ®un s«i 9,8 kg n−íc 0.455195 4 0 2000 4000 6000 8000 1 10 trong thêi gian 1h. 100 τ 4 110. Thêi gian [s] Trong thùc tÕ ®· chÕ t¹o bÕp nÊu cã kÝch H×nh 4.3. §å thÞ quan hÖ d (τ) 2 th−íc nh− trªn vµ ®· ®un s«i 9 lÝt n−íc sau 55 phót. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n trªn ®· ®−îc ¸p dông ®Ó thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c lo¹i bÕp víi nåi nÊu cã dung tÝch tõ 2 ®Õn 10 lÝt ®Ó triÓn khai øng dông vµo thùc tÕ. 4.1. Bé thu n¨ng l−îng mÆt trêi ®Ó cÊp n−íc nãng 4.2.1. Bé thu ph¼ng 4.2.1.1. CÊu t¹o vµ ph©n lo¹i bé thu ph¼ng Hçnh 4.4. Cáúu taûo Collector 3 5 6 4 7 2 háúp thuû nhiãût 1- Låïp caïch nhiã ût, 1 8 2- Låïp âãûm táúm phuí trong suäút, 3- Táúm phuí trong suäút, 4 - Âæåìng næå ïc noïng ra, b 5 - Bãö màût háúp thuû nhiãût, 6- Låïp tän bo üc, 7- Âæåìng næå ïc laûnh vaìo, a 8- Khung âåí Collector 51
  13. Khäng thãø coï mäüt kiãøu Collector naìo maì hoaìn haío vãö moüi màût vaì thêch håüp cho moüi âiãöu kiãûn, tuy nhiãn tuìy theo tæìng âiãöu kiãûn cuû thãø chuïng ta coï thãø taûo cho mçnh mäüt loaûi Collector håüp lyï nháút. Trong caïc bäü pháûn cáúu taûo nãn Colletor, bäü pháûn quan troüng nháút vaì coï aính hæåíng låïn âãún hiãûu quía sæí duûng cuía Collector laì bãö màût háúp thuû nhiãût. Sau âáy laì mäüt säú so saïnh cho viãûc thiãút kãú vaì chãú taûo bãö màût háúp thuû nhiãût cuía Collector maì thoía maîn mäüt säú chè tiãu nhæ: giaï thaình, hiãûu quaí háúp thuû vaì mæïc âäü thuáûn tiãûn trong viãûc chãú taûo. Sau âáy la ì 3 máùu Collector coï bãö màût háúp thuû nhiãût âån giaín, hiãûu quaí háúp thuû cao coï thãø chãú taûo dãù daìng åí âiãöu kiãûn Viãût nam. Voìng dáy gàõn bãö màût háúp thuû vaìo táúm háúp thuû Táúm háúp thuû Táúm háúp thuû d Bãö màût trao âäøi nhiãût Bãö màût trao âäøi nhiãût daûng hçnh ràõn daûng daîy äúng Hçnh 4.5. Bãö màût háúp thuû nhiãût daûng Hçnh 4.6. Daíi táúm háúp thuû âæåüc âan xen äúng hçnh ràõn gàõn trãn táúm háúp thuû vaìo bãö màût háúp thuû daûng daîy äúng Hai táúm gàõn våïi nhau bàòng caïch duìng äúc vêt hay haìn âênh Bãö màût trao âäøi nhiãût daûng táúm Mäúi haìn âênh ÄÚc vêt coï låïp âãûm Hçnh 4.7. Bãö màût háúp thuû daûng táúm 52
  14. Sau khi thiãút kãú chãú taûo, âo âaûc tênh toïan vaì kiãøm tra so saïnh ta thu âæåüc baíng täøng kãút sau: Loaûi bãö màût Daûng äúng Daûng daîy äúng Daûng daîy Daûng táúm háúp thuû hçnh ràõn äúng Caïch gàõn våïi Âan xen Duìng voìng Âan xen Haìn âênh táúm háúp thuû vaìo nhau dáy kim loaûi vaìo nhau Hiãûu suáút Giaím 10% Giaím 10% Chuáøn Bàòng chuáøn háúp thuû nhiãût Giaï cuía váût liãûu Giaím 4% Tàng 2% Chuáøn Tàng 4% vaì nàng læåüng ctaûo Thåìi gian cáön Giaím 20% Giaím 10% Chuáùn Tàng 50% gia cäng chãú taûo Tæì caïc kãút quaí kiãøm tra vaì so saïnh åí trãn ta coï thãø ruït ra mäüt säú kãút luáûn nhæ sau: 1- Loaûi bãö màût háúp thuû daûng daîy äúng coï kãút quaí thêch håüp nháút vãö hiãûu suáút háúp thuû nhiãût , giaï thaình cuîng nhæ cäng vaì nàng læåüng cáön thiãút cho viãûc chãú taûo. Tuy nhiãn nãúu trong træåìng håüp khäng coï âiãöu kiãûn âãø chãú taûo thç chuïng ta coï thãø choün loaûi bãö màût háúp thuû daûng hçnh ràõn. Bãö màût háúp thuû daûng táúm cuîng coï kãút quaí täút nhæ loaûi daûng daîy äúng nhæng âoìi hoíi nhiãöu cäng vaì khoï chãú taûo hån. 2- Táúm háúp thuû âæåcü gàõn vaìo äúng háúp thuû bàòng caïch âan xen tæìng daíîi nhoí laì coï hiãûu quaí nháút. Ngoaìi ra táúm háúp thuû coï thãø gàõn vaìo äúng háúp thuû bàòng phæång phaïp haìn, våïi phæång phaïp naìy thç hiãûu quaí háúp thuû cao hån nhæng máút nhiãöu thåìi gian vaì giaï thaình cao hån. 4.2.1.2. Tênh toaïn bäü thu phàóng Khaío saït panel màût tråìi våïi häüp thu kêch thæåïc axbxδ, khäúi læåüng mo, nhiãût dung riãng Co âæåüc laìm bàòng theïp daìy δt, 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 låïp caïch nhiãût, toía nhiãût ra khäng khê våïi hãû säú α. Phêa trãn màût thu F1= ab våïi âäü âen ε laì 1 låïp khäng khê vaì 1 táúm kênh coï âäü trong D. Chiãöu daìy vaì hãû säú dáùn nhiãût cuía caïc låïp naìy laì δc, δk , δK vaì λc, λk, λK. Cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi tåïi màût kênh taûi thåìi âiãøm τ laì E(τ) = Ensinϕ(τ , våïi ϕ(τ ) = ωτ laì goïc nghiãng cuía tia nàõng våïi màût kênh, ω = 2π /τn vaì 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 53
  15. ngaìy, láúy bàòng trë trung bçnh trong nàm taûi vé âäü âang xeït. Luïc màût tråìi moüc τ = 0, nhiãût âäü âáöu cuía panel vaì cháút loíng bàòng nhiãût âäü to cuía khäng khê ngoaìi tråìi. Cáön tçm haìm phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong panel 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, δk , δK, λc, λk, λK , α, to , ω, En ). Caïc giaí thiãút khi nghiãn cæïu: - Panel âæåüc âàût cäú âënh trong mäùi ngaìy, sao cho màût thu F1 vuäng goïc våïi màût phàóng quyî âaûo traïi âáút. - Taûi mäùi thåìi âiãøm τ, coi nhiãût âäü cháút loíng vaì häüp thu âäöng nháút, bàòng t(τ). Láûp phæång trçnh vi phán cán bàòng nhiãût cho häüp thu: Khi panel âàût cäú âënh (ténh). Xeït cán bàòng nhiãût cho hãû gäöm cháút loíng vaì häüp kim loaûi, trong khoaíng thåìi gian dτ kãø tæì thåìi âiãøm τ. Màût F1 háúp thuû tæì màût tråìi 1 læåüng nhiãût bàòng: δQ1 = ε1DEnsinωτ. F1.sinωτ.dτ, [J]. D, δΚ , λΚ τn ω δκ , λκ to ϕ(τ) δ , 1,3α E(τ) m , Cp D ϕo GC ε1 F1 = ab P t to α mo , Co, abδ α c , c to δ λ HHçnhçnh 4.8. 1: MäMä tahçnhí ba ìitênh toa ïntoa panelïn bäü thuläöìng phà kênhóng Læåüng nhiãût δQ1 âæåüc phán ra caïc thaình pháön âãø: - Laìm tàng näüi nàng voí häüp dU = mo.Codt, - Laìm tàng entanpy læåüng næåïc ténh dIm = m.Cpdt , - Laìm tàng entanpy doìng næåïc dIG = Gdτ Cp (t - to) , - Truyãön nhiãût ra khäng khê ngoaìi tråìi qua âaïy F3 = ab vaì caïc màût bãn −1 ⎛ δ c 1 ⎞ F2 = 2δ(a+b) våïi hãû säú truyãön nhiãût k3 = k2 = ⎜ + ⎟ , qua màût thu ⎝ λc α ⎠ −1 ⎛ δ k δ K 1 ⎞ F1= ab våïi k1 = ⎜ + + ⎟ ⎝ λk λK 1,3α ⎠ 54
  16. Váûy coï täøng læåüng nhiãût bàòng δQ2 = (k1F1 + k2F2 + k3F3) (t - to) dτ ; Do âoï, phæång trçnh cán bàòng nhiãût: δQ1 = dU + dIm + dIG + δQ2 seî coï daûng: 2 ε1DEt Ft sin ϕ(τ) dτ = dt ∑miCi + (GCp + ∑ ki Fi) (t - to) dτ. εDEn F1 P Sau pheïp âäøi biãún T(τ) = t(τ) - to vaì âàût a = = , [K/s], ∑ mi Ci C GC + k F W b = p ∑ i i = , [s-1] thç phæång trçnh cán bàòng nhiãût cho panel ténh laì: ∑miCi C T’(τ) + bT(τ) = a sin2(ωτ) (4.1) våïi âiãöu kiãûn âáöu T(0) = 0 (4.2) Khi panel âäüng âæåüc quay âãø diãûn têch hæïng nàõng luän bàòng F1, thç màût F1 háúp thuû âæåüc: δQ1 = ε1DEnsinωτ. F1.dτ, [J]. Do âoï, tæång tæû nhæ trãn, phæång trçnh cán bàòng nhiãût cho panel âäüng coï daûng: T’(τ) + bT(τ) = a sin(ωτ) (4.3) våïi âiãöu kiãûn âáöu T(0) = 0 (4.4) Xaïc âënh haìm phán bäú nhiãût âäü: Haìm nhiãût âäü trong panel ténh seî âæåüc tçm åí daûng T(τ) = A(τ) e-bτ. Theo phæång trçnh (3.1) ta coï: a a A (τ) = a∫ ebτ sin2ωτ.dτ = ∫ ebτ (1- cos2ωτ)dτ = ( ebτ - I ) 2 2b bτ 2 τ e ⎛ 2ω ⎞ våïi: I = ∫ cos2ωτ .deb = (2ω sin 2ωτ + bcos 2ωτ ) − ⎜ ⎟ I b ⎝ b ⎠ bebτ tæïc laì: I = [2ωsin2ωτ + bcos 2ωτ] + C 4ω 2 + b2 1 Hàòng säú C1 âæåüc xaïc âënh theo âiãöu kiãûn âáöu T(0) = 0 hay A(0) = 0, tæïc laì 1 C = . Do âoï, haìm phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong panel ténh coï daûng: 1 1+ (b / 2ω) 2 a b e−bτ T(τ) = [1- (2ωsin2ωτ + bcos2ωτ) - ] (4.5) 2b 4ω 2 + b 2 1+ (b / 2ω) 2 B Nãúu duìng pheïp biãún âäøi (Asinx + Bcosx) = A2 + B 2 sin (x + artg ) thç A haìm (3.5) seî coï daûng: a b b e−bτ T(τ) = [1- sin(2ωτ + artg ) - 2 ] (3.6) 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. Haìm nhiãût âäü trong panel âäüng laì nghiãûm cuía hãû phæång trçnh (4.3), (4.4), âæåüc tçm nhæ caïch trãn, seî coï daûng: 55
  17. a ω e−bτ Tâ(τ) = [sin(ωτ + artg ) - ] (4.7) b 1+ (ω / b) 2 b 1+ (b /ω) 2 Säú haûng sau cuía täøng luän nhoí hån 1 vaì giaím khaï nhanh, nãn khi τ >2h coï thãø boí qua. Caïc haìm phán bäú (4.6) vaì (4.7) seî âæåüc mä taí åí hçnh 4.9 vaì hçnh 4.10. Láûp cäng thæïc tênh toaïn cho panel ténh vaì âäüng: Sæí duûng caïc haìm phán bäú (4.6) vaì (4.7) dãù daìng láûp âæåüc caïc cäng thæïc tênh caïc thäng säú kyî thuáût âàûc træng cho panel ténh vaì âäüng. a b Panel ténh âaût nhiãût âäü cæûc âaûi Tm = (1+ ) 2b b 2 + 4ω 2 3 1 b luïc τ = τ ( − artg ). m n 8 4π 2ω a Panel âäüng âaût nhiãût âäü cæûc âaûi Tâm = > Tm b 1+ (ω / b) 2 1 1 ω luïc τ = τ ( + artg ). âm n 4 2π b Sau khi tênh nhiãût âäü trung bçnh trong 1 ngaìy nàõng cho mäùi panel theo cäng 2 τ n / 2 thæïc: Tn = T(τ )dτ , ∫0 τ n Vaì dãù daìng tçm âæåüc cäng suáút nhiãût hæîu êch trung bçnh Qn= GCpTn, [W], 1 læåüng nhiãût thu âæåüc mäùi ngaìy Q = τ Q , [J], .v.v. 2 n n Q Hiãûu suáút nhiãût panel η = n EF1 2 τ n / 2 τ 2 våïi E = En sin 2π dτ = En . Caïc cäng thæïc cuû thãø cho caïc loaûi ∫0 τ n τ n π panel âæåüc giåïi thiãûu åí baíng 4.2. Caïc säú liãûu tênh toaïn cho panel 1 m2 ténh vaì âäüng: Trong baíng 4.1 giåïi thiãûu caïc säú liãûu tênh toaïn cho máùu panel 1m2 våïi häüp 3 thu kêch thæåïc abδ = 1 x 1 x 0,01 m , âæåüc laìm bàòng theïp táúm daìy δt = 0,001m, 2 Co= 460 J/kgK , màût thu F1 = 1m , âäü âen ε = 0,95, låïp khäng khê daìy δk = 0,01m, táúm kênh daìy δK = 0,005 m , λK = 0,8 W/mK , âäü trong D = 0,95, låïp caïch nhiãût bäng thuíy tinh daìy δC = 0,02 m, λC = 0,055W/mK, doìng næåïc qua panel coï o G = 0,002 kg/s våïi nhiãût âäü to = 30 C. Cæåìng âäü bæïc xaû cæûc âaûi En, láúy trung bçnh 1 trong nàm taûi Âaì nàông, åí vé âäü 16o bàõc, laì E = E = 940 W/m2. n 365 ∑ ni 56
  18. t o 100 C o 95,4 C 94 o C 80 72 o C tâ(τ) o 64 C 60 t(τ) o 40 45 C 30 36 o C 20 τm 0 τ 12,9 68101214 16 18h 2 Hçnh 4.9. Haìm nhiãût âäü khi ténh t(τ) vaì khi âäüng tâ(τ) cuía panel 1m coï W > WS Baíng 4.1. Caïc säú liãûu tênh toaïn cho panel 1m2 Thäng säú tênh toaïn Cäng thæïc tênh Giaï trë Âån vë Hãû säú toía nhiãût ra khäng khê λk n α = C(GrPr) 2 Σδ i 8,5 W/m K −1 ⎛ δ δ 1 ⎞ ⎜ k K ⎟ k1 = ⎜ + + ⎟ 2 Hãû säú truyãön nhiãût lãn trãn ⎝ λk λK 1,3α ⎠ 2,2 W/m K −1 ⎛ δ 1 ⎞ ⎜ C ⎟ k2 = ⎜ + ⎟ 2 Hãû säú truyãön nhiãût qua ⎝ λC α ⎠ 2,1 W/m K låïp caïch nhiãût Khäúi læåüng voí häüp thu m0 = ρt δt (2F1 + 4 δ) 16 kg Khäúi læåüng næåïc ténh m = ρ F1 (δ - 2 δt) 8 kg Nhiãût dung häüp næåïc C = m0Co + mCp 40752 J/K Doìng nhiãût dung qua häüp W = GCP + ∑ki Fi 12,7 W/K Cäng suáút háúp thuû max P = ε D EnF1 853,8 W P Täúc âäü gia nhiãût max a = 0,021 K/s C 57
  19. W -4 -1 Táön säú dao âäüng riãng b = 3,13.10 s cuía panel C 2π -5 -1 Täúc âäü goïc tia nàõng ω = 7,27.10 rad.s τ n Baíng 4.2. Cäng thæïc chung tênh caïc thäng säú kyî thuáût âàûc træng vaì caïc säú liãûu cho 2 panel næåïc noïng 1m coï W > WS. Thäng säú Panel ténh Panel âäüng âàûc træng Cäng thæïc tênh Säú liãûu Cäng thæïc tênh Säú liãûu Âäü gia a a 64 oC a 65,4 oC Tm = (1+ ) Tâm = nhiãût max 2b b 2 + 4ω 2 b 1+ (ω / b) 2 Nhiãût âäü a b 94 oC a 95,4 oC tm=to+ (1+ ) Tâm = to+ max 2b b 2 + 4ω 2 b 1+ (ω / b) 2 Thåìi âiãøm ⎛ 3 1 b ⎞ ⎛ 1 1 ω ⎞ τ =τ ⎜ − artg ⎟ 6,8h τ =τ ⎜ + artg ⎟ 6,9h m n 8 4π 2ω âm n 4 2π b âaût Tm ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Nhiãût âäü 2aω 2 36 oC aω 45 oC tc = to + tâc = to + 2 2 cuäúi ngaìy b(4ω 2 + b 2 ) ω + b Âäü gia nhiãût a 34 oC a(ω 2 + 2b 2 ) 42 oC Tn= Tân= TB 2b πb()ω 2 + b 2 Cäng suáút a 280 W a(ω 2 + 2b 2 ) 349 W Qn= GCp Qân= GCp hæîu êch TB 2b πb()ω 2 + b 2 2 2 Saín læåüng aτ n 12MJ τ n a(ω + 2b ) 15MJ Q = GCp Qâ=GCp nhiãût 1 ngaìy 4b 2 πb()ω 2 + b 2 Saín læåüng τ n 86kg τ n 86kg M = G , tn = to + Tn M = G , tân = to + Tân næåïc noïng 2 åí 64oC 2 åí 72oC 2 2 Hiãûu suáút πaGCp 46% GC a(ω + 2b ) 58% η= η= p 4bEnF 2 2 nhiãût panel 1 2bEnF1 ()ω + b Âiãöu kiãûn âãø cháút loíng säi trong panel: Âãø thu âæåüc næåïc säi coï nhiãût âäü ts cáön coï âiãöu kiãûn tm ≥ ts hay Tm ≥ ts - to = Ts. Âiãöu kiãûn säi trong panel âäüng laì: 2 P W ⎛ P ⎞ 2 Tâm = ≥ Ts hay b = ≤ ⎜ ⎟ −ω 2 2 ⎜ ⎟ C b + ω C ⎝ CTs ⎠ 58
  20. Do âoï cáön choün C vaì W sao cho thoía maîn 2 âiãöu kiãûn: P εDEn F1τ n C = ∑ miCi ≤ = = CS , [J/K] ωTs 2π (ts − to ) 2 ⎛ P ⎞ ⎜ ⎟ 2 2 2 W = GCp+ ∑ kiFi ≤ ⎜ ⎟ − (Cω) = ω CS − C = WSâ , [W/K] ⎝ Ts ⎠ 1 Âiãöu kiãûn thæï 2 seî âæåüc âaïp æïng nãúu ∑ kiFi < WSâ vaì choün G ≤ (WSâ - ∑ kiFi). C p Âiãöu kiãûn säi trong panel ténh laì: a a P ⎡ 1 ⎤ Tm = (1+ ) ≥ TS hay W ≤ ⎢1+ ⎥ . 2b 2 2 2T 2 b + 4ω S ⎣⎢ 1+ (2ωC /W ) ⎦⎥ Âiãöu kiãûn naìy seî âæåüc âaïp æïng nãúu choün: 1 C < CS , ∑ kiFi < WS vaì G < (WS - ∑ kiFi). = GS, C p P ⎡ 1 ⎤ våïi WS laì nghiãûm cuía phæång trçnh WS = ⎢1+ ⎥ 2T ⎢ 2 ⎥ S ⎣ 1+ (2ωC /WS ) ⎦ 2 Våïi panel 1 m âàût taûi Âaì nàông, thç CS = 167 kJ/K, WSâ = 11,8 W/K, Ws=11,5W/K, 1 GS = (WS - ∑ kiFi) = 0,0017 kg/s. C p Cäng thæïc tênh thåìi gian vaì læåüng næåïc säi: Thåìi âiãøm âaût nhiãût âäü säi tS âæåüc xaïc âënh båíi phæång trçnh t(τS) = tS hay T(τS) = tS-to = TS. Giaíi phæång trçnh T(τS) = TS cho mäùi loaûi panel, seî thu âæåüc 2 nghiãûm τS1, vaì τS2. Thåìi gian säi seî laì ∆τ = τS2 - τS1 vaì læåüng næåïc säi thu âæåüc laì GS = G∆τS. Caïc cäng thæïc tênh τS1,τS2, ∆τS, GS seî âæåc giåïi thiãûu åí baíng 3.3. Våïi panel åí trãn , âaî coï C < CS , ∑ kiFi < WS , nãúu choün G =0,001kg/s <GS thç seî âaût âæåüc âiãöu kiãûn säi caí khi ténh vaì khi âäüng, caïc quaï trçnh säi âæåüc mä taí åí hçnh 2.10. 2 Baíng 4.3. Caïc cäng thæïc nhiãût vaì caïc säú liãûu cho panel næåïc säi1m coï W < WS. Thäng säú Panel ténh Panel âäüng âàûc træng Cäng thæïc tênh Säúliãûu Cäng thæïc tênh Säú liãûu Thåìi âiãøm τ n b 5,1h τ n ω 4,5h τs1= [π − artg + τâs1= [artg + bàõt âáöu säi 4π 2ω 2π b (2bT −a) b2 +4ω2 T b2 +ω2 +arsin S ] +arsin S ] ab a 59
  21. Thåìi âiãøm τ n b 9,2h τ n ω 10,1h τs2= [2π − artg − τâs2= [π + artg − kãút thuïc säi 4π 2ω 2π b (2bT −a) b2 +4ω T b2 +ω2 −arsin S −arsin S ] ab a Thåìi gian τ n 4,1h τ n 5,6h ∆τs= [π − ∆τâs= [π − säi 4π 2π (2bT −a) b2 +4ω2 T b2 +ω2 −2arsin S ] −2arsin S ] ab a Læåüng næåïc Gτ n 1 Gτ n 20kg GS= [π − Gâs= [π − säi 4π 4,8kg 2π (2bT −a) b2 +4ω2 T b2 +ω2 −2arsin S ] −2arsin S ] ab a Hiãûu suáút πGCpTs ∆τ s 26% πGCpTs ∆τ âs 36% η = ηâ= panel EnF1τ n EnF1τ n o 140 C o 124 C o 120 121 C o 100 100 C = t s 80 tâ(τ) o 60 61 C ∆τs o t (τ) 46 C 40 o 30 C ∆τâs 20 0 τ 6810 τs1â τs1 12 12,6 13,2 14 τs2 16 τs2â 18h 2 Hçnh 4.10. Haìm nhiãût âäü ténh t(τ) vaì âäüng tâ(τ) cuía panel næåïc säi1m coï W<WS Caïc haìm phán bäú láûp âæåüc âaî mä taí tæång âäúi âáöy âuí vaì chênh xaïc sæû phuû thuäüc cuía nhiãût âäü cháút loíng vaìo thåìi gian vaì háöu hãút caïc thäng säú cuía panel. Noï cho pheïp suy ra caïc cäng thæïc tênh nhiãût vaì caïc âiãöu kiãûn cáön phaíi âaïp æïng khi muäún tàng nhiãût âäü hoàûc laìm säi cháút loíng trong panel. 60
  22. Caïc cäng thæïc âæa ra coï thãø duìng khi tênh thiãút kãú hoàûc kiãøm tra panel âãø gia nhiãût hay âun säi caïc cháút loíng khaïc nhau, åí vé âäü tuìy yï, æïng våïi caïc giaï trë thêch håüp cuía caïc thäng säú ρ , Cp , tS vaì En , to. 4.2.2. Bäü thu kiãøu äúng coï gæång phaín xaû daûng parabol truû 4.2.2.1. Bé thu ®Æt n»m 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 H×nh 4.11. CÊu t¹o lo¹i module bé thu ®Æt n»m ngang Module bé thu n»m ngang cã cÊu t¹o nh− h×nh 4.11, gåm mét èng hÊp thô s¬n mµu ®en cã chÊt láng chuyÓn ®éng bªn trong, bªn ngoµi lµ hai èng thuû tinh lång vµo nhau, gi÷a hai èng thuû tinh lµ líp kh«ng khÝ hoÆc ®−îc hót ch©n kh«ng. TÊt c¶ hÖ èng hÊp thô vµ èng thuû tinh ®−îc ®Æt trªn m¸ng parabol trô, ph−¬ng tr×nh biªn d¹ng cña parabol trô lµ: x 2 y = 4 p Trong ®ã: p lµ kho¶ng c¸ch ®−êng tiªu ®iÓm ®Õn ®¸y parabol. Theo c¸ch bè trÝ trªn dÔ dµng thÊy r»ng tÊt c¶ thµnh phÇn vu«ng gãc cña tia bøc x¹ mÆt trêi sau khi ®Õn g−¬ng parabol th× ph¶n x¹ ®Õn t©m cña èng hÊp thô. 61
  23. VÊn ®Ò lµ cÇn x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè kÝch th−íc c¸c bé phËn cña module bé thu vµ mèi quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè sao cho bé thu cã hiÖu qu¶ nhÊt vÒ mÆt hÊp thô nhiÖt vµ vÒ mÆt kinh tÕ. C¸c th«ng sè bé thu vµ c¬ së tÝnh to¸n Kh¶o s¸t mét bé thu n¨ng l−îng mÆt trêi (module) kiÓu èng cã g−¬ng parabol trô nh− h×nh 4.12. τn ω d2, D2, δk2, λk2 d1, D1, δk1, λk1 . δkk, λkk to ϕ(τ) α E(τ) d, δo, ρo, Co to t GCp d, ρ, m, Cp α to α N L dd, δd, λd H×nh 4.12. KÕt cÊu bé thu d¹ng èng cã g−¬ng ph¶n x¹ parabol trô ®Æt cè ®Þnh lo¹i ®Æt n»m ngang Bé thu gåm mét èng ®ång ë gi÷a cã ®−êng kÝnh d dµy δo, khèi l−îng riªng ρo nhiÖt dung riªng Co, hai bªn èng cã hµn thªm 2 c¸nh ®ång ph¼ng cã chiÒu dµy δc, chiÒu réng c¸nh lµ Wc, hÖ sè dÉn nhiÖt λc vµ hiÖu suÊt c¸nh fc, lµm nhiÖm vô hÊp thô n¨ng l−îng mÆt trêi víi, hÖ èng- c¸nh ®−îc s¬n phñ mét líp s¬n ®en vµ cã ®é ®en ε, bªn trong èng chøa chÊt láng cã khèi l−îng tÜnh m, l−u l−îng G[kg/s] nhiÖt dung riªng CP ch¶y liªn tôc qua bé thu. Xung quanh èng ®−îc bäc 2 èng thñy tinh cã ®−êng kÝnh d1, d2, dµy δk1, δk2 cã hÖ sè dÉn nhiÖt, hÖ sè bøc x¹ vµ hÖ sè truyÒn qua lÇn l−ît lµ λk1, λk2, ε1, ε2, D1, D2 lµm nhiÖm vô “lång kÝnh” vµ c¸ch nhiÖt. Gi÷a c¸c èng thñy tinh vµ èng ®ång lµ c¸c líp kh«ng khÝ cã hÖ sè dÉn nhiÖt lµ λkk hai ®Çu ®−îc ®Öm kÝnh b»ng hai nót cao su dµy δd cã ®−êng kÝnh dd vµ hÖ sè dÉn nhiÖt λd. HÖ sè táa nhiÖt tõ èng thñy tinh ngoµi ®Õn kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é to lµ α. PhÝa d−íi hÖ èng cã mÆt ph¶n x¹ d¹ng parabol trô víi hÖ sè ph¶n x¹ R víi diÖn tÝch thu n¾ng Fo= N.L. Bé thu ®−îc ®Æt sao cho mÆt ph¶n x¹ cña parabol h−íng vÒ phÝa mÆt trêi (trôc cña hÖ èng song song víi mÆt ph¼ng quü ®¹o cña mÆt trêi). 62
  24. C−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi tíi mÆt kÝnh t¹i thêi ®iÓm τ lµ E(τ) = Ensinϕ(τ), víi ϕ(τ) = ω.τ lµ gãc nghiªng cña tia n¾ng víi mÆt kÝnh, ω= 2π/τn vµ τn = 24 x 3600s lµ tèc ®é gãc vµ chu kú tù quay cña tr¸i ®Êt, En lµ c−êng ®é bøc x¹ cùc ®¹i 1 trong ngµy, lÊy b»ng trÞ trung b×nh trong n¨m t¹i vÜ ®é ®ang xÐt E = E . n 365 ∑ ni Lóc mÆt trêi mäc τ= 0, nhiÖt ®é ®Çu cña bé thu vµ chÊt láng b»ng nhiÖt ®é to cña kh«ng khÝ m«i tr−êng xung quanh. Ph−¬ng tr×nh vi ph©n c©n b»ng nhiÖt cña bé thu Ta gi¶ thiÕt r»ng t¹i mçi thêi ®iÓm τ, xem nhiÖt ®é chÊt láng vµ èng hÊp thô ®ång nhÊt vµ b»ng t(τ). XÐt c©n b»ng nhiÖt cho hÖ bé thu trong kho¶ng thêi gian dτ kÓ tõ thêi ®iÓm τ. MÆt bé thu hÊp thô tõ mÆt trêi 1 l−îng nhiÖt b»ng δQ1: δQ1 = ε.Ensinωτ .FD .sinωτ.dτ, [J]. (4.8) 1 3 Víi FD = D1D2.F1 + fc.D1 D2.F2 + R.D1 D2 .F3 + R.D1D2.F4, (4.9) trong ®ã: F1= L.d , F2= L.2.Wc , F3= L(d2 - d1), F4= L(N - d2) (xem khe hë gi÷a c¸nh vµ èng kÝnh trong lµ b»ng 0). L−îng nhiÖt nhËn ®−îc cña bé thu δQ1 dïng ®Ó: - Lµm t¨ng néi n¨ng cña èng hÊp thô dU = (mo.Co + mc.Cc) dt - Lµm t¨ng entanpy l−îng n−íc tÜnh dIm = m.CPdt - Lµm t¨ng entanpy dßng chÊt láng dIG = G.CP(t - to) dτ - TruyÒn nhiÖt ra ngoµi kh«ng khÝ δQ2 = Ktt .L(t - to)dτ trong ®ã: khèi l−îng èng hÊp thô mo= πd.L.δo.ρo, [kg], khèi l−îng c¸nh mc= 2LWc.δc.ρc , [kg] π khèi l−îng n−íc tÜnh m = d2.L.ρ [kg], 4 bx hÖ sè tæn thÊt nhiÖt tæng Ktt = [KL + KL + nKd.Fd], [W/mK] n- sè nót ®Öm trªn 1m chiÒu dµi bé thu, [m]-1 −1 ⎛ δ 1 ⎞ ⎜ d ⎟ 2 hÖ sè truyÒn nhiÖt qua nót ®Öm Kd = ⎜ + ⎟ , [W/m K] ⎝ λd α ⎠ −1 4 ⎡ 1 1 di+1 ⎤ hÖ sè truyÒn nhiÖt b»ng ®èi l−u vµ dÉn nhiÖt KL=π. ⎢ + ∑ .ln ⎥ , [W/mK] ⎣α.d2 i=1 2λi di ⎦ 63
  25. bx 2 2 hÖ sè truyÒn nhiÖt b»ng bøc x¹ KL = π.σ.εqd.(Ttb+To)(Ttb +To ), [W/mK] −1 ⎡ 1 1 ⎛ 1 ⎞ 1 ⎛ 2 ⎞⎤ -8 4 víi εqd = ⎢ + ⎜ −1⎟ + ⎜ −1⎟⎥ , σ = 5.67.10 W/mK ⎣εd d 2 ⎝ ε 2 ⎠ d1 ⎝ ε1 ⎠⎦ Ttb = 273 + ttb,nhiÖt ®é tuyÖt ®èi trung b×nh tÝnh to¸n cña m«i chÊt trong bé thu, [K] VËy ta cã ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cho bé thu: δQ1 = dU + dIm + dIG + δQ2 (4.10) th× ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt (4.2) cã thÓ viÕt d−íi d¹ng: 2 ε.En.FD.sin ωτ.dτ = (mo.Co+m.CP+mc.Cc)dt+(GCP+KttL)(t - to)dτ. (4.11) BiÕn ®æi b»ng c¸ch thay T(τ) = t(τ) - to vµ ®Æt: ε.F .E P a = D n = , [K/s] (4.12a) mo .C o +mCP + mcCc C GC + K .L W b = P tt = [1/s] (4.12b) mo .C o +mCP + mcCc C th× ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cho bé thu lµ: 2 T’(τ ) + b.T( τ) = a.sin (ωτ ) (4.13) Víi ®iÒu kiÖn ®Çu T(0) = 0 (4.14) Gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh 4.13, 4.14 t−¬ng tù nh− ë môc trªn ta t×m ®−îc hµm ph©n bè nhiÖt ®é chÊt láng trong bé thu lµ: a b b e −bτ T(τ) = [1- sin(2ωτ + artg ) - 2 ] (4.15) 2b b 2 + 4ω 2 2ω 1+ (b / 2ω) Trong ®ã a vµ b ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 4.12a vµ 4.12b C«ng thøc tÝnh to¸n bé thu Tõ hµm ph©n bè (4.15) ta dÔ dµng lËp ®−îc c¸c c«ng thøc tÝnh c¸c th«ng sè kü thuËt ®Æc tr−ng cho bé thu nh− b¶ng 4.4: 64
  26. B¶ng 4.4. C¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cña bé thu n»m ngang Th«ng sè ®Æc tr−ng C«ng thøc tÝnh to¸n §é gia nhiÖt lín nhÊt a a o Tm = (1+ ) [ C] 2b 2 2 Tm b + 4ω NhiÖt ®é cùc ®¹i thu ®−îc a b o tm= to+ (1+ ) [ C] 2b 2 2 tm b + 4ω Thêi ®iÓm ®¹t nhiÖt ®é cùc ®¹i ⎛ 3 1 b ⎞ τm=τn ⎜ − artg ⎟ [s] ⎝ 8 4π 2ω ⎠ τ m S¶n l−îng nhiÖt trong 1 ngµy aτ Q = n GC [J] 4b P Q NhiÖt ®é trung b×nh a t = t + [oC] tb o 2b ttb C«ng suÊt h÷u Ých trung b×nh a P = GC [W] tb 2b P Ptb S¶n l−îng n−íc nãng τ M = n G , [kg] M 2 Q Q πaGC HiÖu suÊt nhiÖt bé thu η = tb = tb = p 2 τ n / 2 τ E.Fo 4bEn .Fo En sin(2π )dτ.Fo η ∫0 τ n τ n Bé thu cã g−¬ng ph¶n x¹ lo¹i nµy cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt nh−ng trong hÖ thèng cÇn cã thªm mét b¬m tuÇn hoµn m«i chÊt, nªn ch−a thÝch hîp cho viÖc l¾p ®Æt sö dông ë c¸c vïng s©u vïng xa kh«ng cã ®iÖn l−íi. 65
  27. 4.2.2.2 Bé thu ®Æt nghiªng CÊu t¹o module 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 H×nh 4.13. CÊu t¹o lo¹i module bé thu ®Æt nghiªng Module bé thu ®Æt nghiªng cã cÊu t¹o nh− h×nh 3.8, gåm mét èng hÊp thô s¬n mµu ®en cã chÊt láng chuyÓn ®éng bªn trong, 2 bªn vµ mÆt d−íi èng cã hµn 3 c¸nh nhËn nhiÖt, bªn ngoµi lµ hai èng thuû tinh lång vµo nhau, gi÷a hai èng thñy tinh lµ líp kh«ng khÝ hoÆc ®−îc hót ch©n kh«ng. TÊt c¶ hÖ èng hÊp thô vµ èng thñy tinh ®−îc ®Æt gi÷a hai m¸ng trô tr¸i vµ ph¶i, vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña hÖ thèng èng- g−¬ng ph¶n x¹ ®−îc miªu t¶ nh− trªn h×nh 4.13. Biªn d¹ng cña m¸ng trô ®−îc dùng bëi 2 cung trßn t©m O1 vµ O2 ë hai ®Çu mót c¸nh tr¸i vµ ph¶i, b¸n kÝnh c¸c cung trßn lµ (r+W) 2 trong ®ã r lµ b¸n kÝnh èng hÊp thô cßn W lµ chiÒu réng cña c¸nh, tøc lµ c¸c cung trßn nµy ®i qua ®Çu mót cña c¸nh d−íi (h×nh 4.13). Víi cÊu t¹o nh− vËy th× tÊt c¶ c¸c tia bøc x¹ mÆt trêi trong ngµy chiÕu ®Õn mÆt høng cña bé thu ®Òu ®−îc èng hÊp thô vµ c¸nh nhËn nhiÖt nhËn ®−îc. Trªn h×nh 4.14 vµ h×nh 4.15 biÓu diÔn qu¸ tr×nh truyÒn cña tia bøc x¹ vu«ng gãc vµ xiªn gãc bÊt kú, c¸c tia bøc x¹ xiªn gãc kh¸c còng cã ®−êng truyÒn t−¬ng tù. 66
  28. N H×nh 4.14. Qu¸ tr×nh truyÒn cña c¸c tia n¾ng vu«ng gãc N H×nh 4.15. Qu¸ tr×nh truyÒn cña c¸c tia n¾ng xiªn gãc §èi víi lo¹i bé thu nµy g−¬ng ph¶n x¹ cã d¹ng m¸ng trô kÐp nã cã t¸c dông ph¶n x¹ bøc x¹ mÆt trêi ®Õn bÒ mÆt hÊp thô gièng nh− parabol trô trong phÇn 4.2.2.1 nªn th−êng ®−îc gäi chung lµ g−¬ng ph¶n x¹ d¹ng parabol trô. 67
  29. C¸c th«ng sè bé thu vµ c¬ së tÝnh to¸n Kh¶o s¸t mét bé thu n¨ng l−îng mÆt trêi (module) kiÓu èng cã g−¬ng parabol trô nh− sau: τn d2, D2, δk2, λk2 ω d1, D1, δk1, λk1 E(τ) δkk, λkk to α E(τ) .ϕ(τ) d, δo, ρo, Co t GCp d, ρ, m, Cp to α dd, δd, λd to α N L Wc, δc, λc,Cc H×nh 4.16. KÕt cÊu bé thu d¹ng èng cã g−¬ng ph¶n x¹ parabol trô lo¹i ®Æt nghiªng Bé thu gåm mét èng ®ång ë gi÷a cã ®−êng kÝnh d dµy δo, khèi l−îng riªng ρo nhiÖt dung riªng Co, hai bªn vµ bªn d−íi èng cã hµn thªm 3 c¸nh ®ång ph¼ng cã chiÒu dµy δc , chiÒu réng c¸nh lµ Wc, hÖ sè dÉn nhiÖt λc vµ hiÖu suÊt c¸nh fc lµm nhiÖm vô hÊp thô n¨ng l−îng mÆt trêi, hÖ èng- c¸nh ®−îc s¬n phñ mét líp s¬n ®en vµ cã ®é ®en ε, bªn trong èng chøa chÊt láng, cã khèi l−îng tÜnh m, l−u l−îng G[kg/s] nhiÖt dung riªng CP ch¶y liªn tôc qua bé thu. Xung quanh èng ®−îc bäc 2 èng thñy tinh cã ®−êng kÝnh d1, d2, dµy δk1, δk2 cã hÖ sè dÉn nhiÖt, hÖ sè bøc x¹ vµ hÖ sè truyÒn qua lÇn l−ît lµ λk1, λk2, ε1, ε2, D1, D2 lµm nhiÖm vô “lång kÝnh” vµ c¸ch nhiÖt. Gi÷a c¸c èng thñy tinh vµ èng ®ång lµ c¸c líp kh«ng khÝ cã hÖ sè dÉn nhiÖt lµ λkk hai ®Çu ®−îc ®Öm kÝnh b»ng hai nót cao su dµy δd cã ®−êng kÝnh dd vµ hÖ sè dÉn nhiÖt λd. HÖ sè táa nhiÖt tõ èng thñy tinh ngoµi ®Õn kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é to lµ α. PhÝa d−íi hÖ èng cã mÆt ph¶n x¹ d¹ng parbol trô víi hÖ sè ph¶n x¹ R víi diÖn tÝch thu n¾ng Fo = N.L. Bé thu ®−îc ®Æt sao cho mÆt ph¶n x¹ cña parabol h−íng vÒ phÝa mÆt trêi (trôc cña hÖ èng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng quü ®¹o cña mÆt trêi). 68
  30. C−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi tíi mÆt kÝnh t¹i thêi ®iÓm τ lµ E(τ) = Ensinϕ(τ), víi ϕ(τ) = ω.τ lµ gãc nghiªng cña tia n¾ng víi mÆt kÝnh, ω = 2π/τn vµ τn = 24 x 3600s lµ tèc ®é gãc vµ chu kú tù quay cña tr¸i ®Êt, En lµ c−êng ®é bøc x¹ cùc ®¹i 1 trong ngµy, lÊy b»ng trÞ trung b×nh trong n¨m t¹i vÜ ®é ®ang xÐt E = E . n 365 ∑ ni Lóc mÆt trêi mäc τ = 0, nhiÖt ®é ®Çu cña bé thu vµ chÊt láng b»ng nhiÖt ®é to cña kh«ng khÝ m«i tr−êng xung quanh. Ph−¬ng tr×nh vi ph©n c©n b»ng nhiÖt cña bé thu Ta gi¶ thiÕt r»ng t¹i mçi thêi ®iÓm τ, xem nhiÖt ®é chÊt láng vµ èng hÊp thô ®ång nhÊt vµ b»ng t(τ). XÐt c©n b»ng nhiÖt cho hÖ bé thu trong kho¶ng thêi gian dτ kÓ tõ thêi ®iÓm τ. MÆt module bé thu hÊp thô tõ mÆt trêi 1 l−îng nhiÖt b»ng δQ1: δQ1 = ε.Ensinωτ .FD.sinωτ.dτ, [J]. (4.16) 3 Víi FD = D1D2.F1 + fc.D1 D2.F2 + R. fc.D1D2 .F3 + R. fc.D1D2.F4, (4.17) trong ®ã: F1= L.d , F2= 2L.Wc , F3= L(d2 - d1), F4= L(N - d2). ë ®©y ta gi¶ thiÕt r»ng tÊt c¶ c¸c tia bøc x¹ mÆt trêi chiÕu ®Õn mÆt bé thu trªn diÖn tÝch F4 sau khi ph¶n x¹ tõ g−¬ng trô ®ù¬c truyÒn ®Õn c¸nh hÊp thô. L−îng nhiÖt nhËn ®−îc cña module bé thu δQ1 dïng ®Ó: - Lµm t¨ng néi n¨ng cña èng hÊp thô-c¸nh dU = (mo.Co + mc.Cc)dt - Lµm t¨ng entanpy l−îng n−íc tÜnh dIm = m.CPdt - Lµm t¨ng entanpy dßng chÊt láng dIG = Gdτ.CP(t - to) - TruyÒn nhiÖt ra ngoµi kh«ng khÝ δQ2 = Ktt.L(t - to)dτ trong ®ã: mo= Lπd.δo.ρo , [kg] mc= 3LWc.δc.ρc , [kg], π m = d2.L.ρ [kg], 4 bx Ktt = [KL + KL + nKd.Fd], [W/mK] −1 ⎛ δ 1 ⎞ -1 ⎜ d ⎟ 2 n- sè nót ®Öm trªn 1m chiÒu dµi bé thu, [m] Kd = ⎜ + ⎟ , [W/m K] ⎝ λd α ⎠ 69
  31. −1 4 ⎡ 1 1 di+1 ⎤ hÖ sè truyÒn nhÖt b»ng ®èi l−u vµ dÉn nhiÖt KL=π. ⎢ + ∑ .ln ⎥ , [W/mK] ⎣α.d2 i=1 2λi di ⎦ bx 2 2 hÖ sè truyÒn nhiÖt b»ng bøc x¹ KL = π.σ.εqd.(Ttb+To)(Ttb +To ), [W/mK] −1 ⎡ 1 1 ⎛ 1 ⎞ 1 ⎛ 2 ⎞⎤ -8 4 víi εqd = ⎢ + ⎜ −1⎟ + ⎜ −1⎟⎥ , σ = 5.67.10 W/mK ⎣εd d 2 ⎝ ε 2 ⎠ d1 ⎝ ε1 ⎠⎦ Ttb = 273 + ttb,nhiÖt ®é tuyÖt ®èi trung b×nh tÝnh to¸n cña m«i chÊt trong bé thu, [K] VËy ta cã ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cho bé thu: δQ1 = dU + dIm + dIG + δQ2 (4.18) Hay cã thÓ viÕt d−íi d¹ng: 2 ε.En.FD.sin ωτ.dτ = (mo.Co+m.CP+mc.Cc)dt +(GCP+ Ktt.L)(t - to)dτ (4.19) BiÕn ®æi b»ng c¸ch thay T(τ) = t(τ) - to vµ ®Æt: ε.F .E P a = D n = , [K/s] (4.20a) mo .C o +mCP + mcCc C GC + K .L W b = P tt = [1/s] (4.20b) mo .C o +mCP + mcCc C th× ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cho bé thu lµ: T’(τ) + b.T(τ) = a.sin2(ωτ) (4.21) Víi ®iÒu kiÖn ®Çu T(0) = 0 (4.22) Gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh 4.21, 4.22 t−¬ng tù nh− ë môc trªn ta t×m ®−îc hµm ph©n bè nhiÖt ®é chÊt láng trong bé thu lµ: a b b e −bτ T(τ) = [1- sin(2ωτ + artg ) - 2 ] (4.23) 2b b 2 + 4ω 2 2ω 1+ (b / 2ω) Trong ®ã a vµ b ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 4.20a vµ 4.20b C«ng thøc tÝnh to¸n bé thu Tõ hµm ph©n bè (4.23) ta dÔ dµng lËp ®−îc c¸c c«ng thøc tÝnh c¸c th«ng sè kü thuËt ®Æc tr−ng cho bé thu nh− b¶ng 4.5. 70
  32. B¶ng 3.5. C¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cña bé thu ®Æt nghiªng Th«ng sè ®Æc tr−ng C«ng thøc tÝnh to¸n §é gia nhiÖt lín nhÊt a a o Tm = (1+ ) [ C] 2b 2 2 Tm b + 4ω NhiÖt ®é cùc ®¹i thu ®−îc a b o tm= to+ (1+ ) [ C] 2b 2 2 tm b + 4ω Thêi ®iÓm ®¹t nhiÖt ®é cùc ®¹i ⎛ 3 1 b ⎞ τm=τn ⎜ − artg ⎟ [s] ⎝ 8 4π 2ω ⎠ τ m S¶n l−îng nhiÖt trong 1 ngµy aτ Q = n GC [J] 4b P Q §é gia nhiÖt trung b×nh a T = [oC] n 2b Tn NhiÖt ®é trung b×nh a t = t + [oC] tb o 2b ttb C«ng suÊt h÷u Ých trung b×nh a P = GC [W] tb 2b P Ptb S¶n l−îng n−íc nãng τ M = n G , [kg] M 2 Q Q πaGC HiÖu suÊt nhiÖt bé thu η= tb = tb = p 2 τ n / 2 τ E.Fo 4bEn .Fo En sin(2π )dτ.Fo η ∫0 τ n τ n G−¬ng ph¶n x¹ cña lo¹i bé thu nµy cã cÊu t¹o h¬i phøc t¹p h¬n, nh−ng hÖ thèng lµm viÖc theo nguyªn t¾c ®èi l−u tù nhiªn nªn kh«ng cÇn ph¶i cã thªm b¬m tuÇn hoµn m«i chÊt, do ®ã rÊt thÝch hîp cho viÖc triÓn khai sö dông ë c¸c vïng s©u vïng xa kh«ng cã ®iÖn l−íi. TÝnh to¸n chän kÝch th−íc bé thu C¸c kÝch th−íc module bé thu cÇn ph¶i chän hoÆc tÝnh to¸n sao cho bé thu ®¹t ®−îc hiÖu qu¶ cao nhÊt vÒ mÆt kinh tÕ còng nh− kh¶ n¨ng hÊp thô nhiÖt tõ NLMT, ®ång thêi ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu vÒ mÆt cÊp nhiÖt. C¸c kÝch th−íc cña module bé thu cã ¶nh h−ëng ®Õn hiÖu suÊt bé thu cÇn ph¶i tÝnh chän lµ: 71
  33. - §−êng kÝnh èng hÊp thô chøa m«i chÊt d - ChiÒu réng c¸nh nhËn nhiÖt W - §−êng kÝnh èng thuû tinh trong d1 - §−êng kÝnh èng thuû tinh ngoµi d2 - ChiÒu réng g−¬ng trô ph¶n x¹ N - §−êng kÝnh èng hÊp thô d: NÕu d lín th× diÖn tÝch hÊp thô lín, diÖn tÝch nhËn nhiÖt cña n−íc lín nªn nãi chung hiÖu suÊt bé thu t¨ng. MÆt kh¸c nÕu d t¨ng th× nhiÖt dung C cña hÖ bé thu t¨ng do ®ã tèc ®é gia nhiÖt a gi¶m, h¬n n÷a nÕu d lín qu¸ th× kÕt cÊu bé thu sÏ cång kÒnh vµ kh«ng kinh tÕ. Tèt nhÊt ta chän ®−êng kÝnh cña èng hÊp thô d = 10mm. - ChiÒu réng c¸nh nhËn nhiÖt W: Theo c«ng thøc 4.2 vµ 4.10, khi t¨ng chiÒu réng c¸nh W, th× FD t¨ng, mµ FD t¨ng th× tèc ®é gia nhiÖt a t¨ng vµ hiÖu suÊt bé thu t¨ng. Nh−ng nÕu W t¨ng, hiÖu suÊt c¸nh fc gi¶m do ®ã FD gi¶m. VËy ta ph¶i chän W sao cho tèi −u nhÊt. 1/ 2 ⎛ K ⎞ Theo tÝnh to¸n víi tr−êng hîp nµy th× tèt nhÊt ta chän W sao cho ⎜ tt ⎟ .W 0,95. VÝ dô: C¸nh lµm b»ng ®ång cã hÖ sè dÉn nhiÖt λ=25W/m.®é, chiÒu dµy c¸nh δ = 0,001m, c¸nh ®−îc g¾n trªn èng ®ång ®−êng 2 kÝnh d =0,01m. Víi trao ®æi nhiÖt ®èi l−u tù nhiªn ta lÊy Ktt=10W/m ®é ta cã biÓu thøc chän chiÒu réng c¸nh lµ: 1/ 2 1/ 2 ⎛ K ⎞ ⎛ 10 ⎞ ⎜ tt ⎟ .W = ⎜ ⎟ .W < 0,5 VËy ta cã W < 0,025m. ⎝ λδ ⎠ ⎝ 25.0,001⎠ - §−êng kÝnh èng thuû tinh trong d1: èng thuû tinh trong lµm nhiÖm vô t¹o "lång kÝnh". Th−êng ta chÕ t¹o sao cho hÖ èng hÊp thô- c¸nh ®Æt khÝt vµo èng thuû tinh trong cã ®−êng kÝnh d1 tøc lµ d1 = d + 2W. VËy ®−êng kÝnh d1 phô thuéc vµo d vµ W, do ®ã theo ph©n tÝch vµ nhËn xÐt ë trªn nÕu ®−êng kÝnh èng hÊp thô d =0,01m th× tèt nhÊt ta chän d1 < 0,06. 72
  34. - §−êng kÝnh èng thuû tinh ngoµi d2: èng thuû tinh ngoµi lµm nhiÖm vô c¸ch nhiÖt chèng tæn thÊt ra m«i tr−êng xung quanh. Theo nguyªn t¾c th× d2 cµng lín (líp kh«ng khÝ gi÷a 2 èng thuû tinh cµng lín) th× tæn thÊt nhiÖt cµng Ýt, nh−ng thùc tÕ víi lo¹i bé thu kiÓu èng nµy nÕu d2 t¨ng th× theo c«ng thøc 4.9 vµ 4.17 ta thÊy FD gi¶m nhÊt lµ víi bé thu ®Æt nghiªng, do ®ã tèc ®é gia nhiÖt a gi¶m vµ hiÖu suÊt bé thu gi¶m. Do vËy ta chän d2 cµng nhá cµng tèt (nh−ng tÊt nhiªn ph¶i lín h¬n d1), nhÊt lµ ®èi víi bé thu ®−îc hót ch©n kh«ng gi÷a 2 èng thuû tinh. - ChiÒu réng g−¬ng trô ph¶n x¹ N: Theo c«ng thøc 4.9 vµ 4.17 ta thÊy r»ng N cµng t¨ng th× FD t¨ng, mµ FD t¨ng th× tèc ®é gia nhiÖt a t¨ng vµ hiÖu suÊt bé thu t¨ng vµ nhiÖt ®é m«i chÊt thu ®−îc còng t¨ng. §èi víi bé thu n»m ngang trong hÖ thèng ®èi l−u tuÇn hoµn tù nhiªn th× sù ¶nh h−ëng cña chiÒu réng g−¬ng trô N ®Õn hiÖu suÊt bé thu vµ nhiÖt ®é thu ®−îc cña m«i chÊt sÏ ®−îc kh¶o s¸t kü ë phÇn sau. ChiÒu réng N cña bé thu lo¹i ®Æt nghiªng trong hÖ thèng ®èi l−u tuÇn hoµn tù nhiªn th× bÞ h¹n chÕ bëi chiÒu réng cña tæ hîp èng - c¸nh (h×nh 4.13). Tøc lµ N ≤ (d + 2W )(1+ 2) . 73
  35. 4.3. ThiÕt bÞ ch−ng cÊt n−íc b»ng NLMT 4.3.1. CÊu t¹o nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ Trên trái đất của chúng ta, những nơi có nhiều nắng thì thường ở những nơi đó nước uống bị khan hiếm. Bởi vậy năng lượng mặt trời đã được sử dụng từ rất lâu để thu nước uống bằng phương pháp chưng cất từ nguồn nước bẩn hoặc nhiểm mặn. Có rất nhiều thiết bị khác nhau đã được nghiên cứu và sử dụng cho mục đích này, một trong những hệ thống chưng cất nước dùng năng lượng mặt trời đơn giản được mô tả như hình 4.17. Næåïc ngæng tuû trãn táúm phuí Maïng chæïa næåïc ngæng Næåïc vaìo Khay chæïa næåïc âæåüc sån âen laìm bãö màût háúp thuû Hình 4.17. Thiết bị chưng cất đơn giản Nước bẩn hoặc nước mặn được đưa vào khay ở dưới và được đun nóng bởi sự hấp thụ năng lượng mặt trời. Phần đáy của khay được sơn đen để tăng quá trình hấp thu bức xạ mặt trời, nước có thể xem như trong suốt trong việc truyền bức xạ sóng ngắn từ mặt trời. Bề mặt hấp thụ nhận nhiệt bức xạ mặt trời và truyền nhiệt cho nước. Khi nhiệt độ tăng, sự chuyển động của các phân tử nước trở nên rất mạnh và chúng có thể tách ra khỏi bề mặt mặt thoáng và số lượng tăng dần. Đối lưu của không khí phía trên bề mặt mang theo hơi nước và ta có quá trình bay hơi. Sự bốc lên của dòng không khí chứa đầy hơi ẩm, sự làm mát của bề mặt tấm phủ bởi không khí đối lưu bên ngoài làm cho các phần tử nước ngưng tụ lại và chảy xuống máng chứa ở góc dưới. Không khí lạnh chuyển động xuống dưới tạo thành dòng khí đối lưu. 74
  36. Để đạt hiệu quả ngưng tụ cao thì nước phải được ngưng tụ bên dưới tấm phủ. Tấm phủ có độ dốc đủ lớn để cho các giọt nước chảy xuống dễ dàng. Điều đó cho thấy rằng ở mọi thời điểm khoảng phần nữa bề mặt tấm phủ chứa đầy các giọt nước. Quá trình ngưng tụ của nước dưới tấm phủ có thể là quá trình ngưng giọt hay ngưng màng, điều này phụ thuộc vào quan hệ giữa sức căng bề mặt của nước và tấm phủ. Hiện nay người ta thường dùng tấm phủ là kính thuận lợi cho quá trình ngưng giọt. Người ta thấy rằng ở vùng khí hậu nhiệt đới, hệ thống chưng cất nước có thể sản xuất ra một lượng nước ngưng tương đương với lượng mưa 0,5cm/ngày. 4.3.2. Tính toán thiết bị chưng cất nước Chúng ta có thể phân tích đơn giản quá trình chưng cất nước của thiết bị theo sơ đồ hình vẽ 4.2. Thực chất nếu phân tích chi tiết thì đây ra quá trình rất phức tạp có liên quan đến quá trình truyền chất. Tuy nhiên chúng ta có thể phân tích quá trình đơn giản như sau: Táúm phuí coï nhiãût âäü T1 Doìng âi lãn våïi Doìng âi xuäúng nhiãût âäü T våïi nhiãût âäü T1 Næåïc tiãúp xuïc våïi màût háúp thuû coï nhiãût âäü T Hình 4.18. Miêu tả quá trình đối lưu trong thiết bị chưng cất nước. Chúng ta giả thiết rằng nước tiếp xúc với bề mặt hấp thụ và chúng cùng chung nhiệt độ là T, như hình 4.18, nhiệt độ của tấm phủ là T1, thì ta có dòng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích giữa 2 bề mặt được xác định theo công thức: q = k(T- T1), (4.24) 75
  37. Trong đó k là hệ số truyền nhiệt (W/m2 K) Bây giờ chúng ta biểu diễn quá trình đối lưu này như tạo bởi 2 dòng không khí (hình 4.18), mỗi dòng có lưu lượng khối lượng tương đương là m (kg/m2h), một dòng thì chuyển động lên còn một dòng thì chuyển động xuống dưới. Nội năng của mỗi đơn vị khối lượng không khí có nhiệt độ T là cT, nếu xem đặc tính của không khí ở đây như là khí lý tưởng thì c là nhiệt dung riêng của không khí. Dòng khí nóng rời khỏi bề mặt phía dưới mang nội năng ở mức mcT, còn dòng khí lạnh mang nội năng ở mức cmT1. Như vậy dòng nhiệt trao đổi giữa các bề mặt bởi những dòng này là: q = mc (T- T1). (4.25) So sánh công thức 4.24 và 4.25 ta có lưu lượng dòng khí có thể tính được là: mc = k hay m = k/c. (4.26) Ví dụ: với nhiệt dung riêng của không khí là c = 0.28 Wh/kgK, và với trường hợp hệ số truyền nhiệt k = 4W/m2K, thì m = 14.3 kg/m2h. Bây giờ chúng ta giả sử rằng dòng không khí đối lưu chuyển động tương tự và cùng tốc độ khi chúng chứa đầy hơi ẩm. Sự giả thiết này rất phổ biến khi phân tích quá trình truyền chất nhưng chỉ có thể đúng khi quá trình truyền chất xảy ra với tốc độ nhỏ. Hơn nữa chúng ta có thể cho rằng khi không khí rời khỏi mỗi bề mặt mang tổng lượng hơi nước phù hợp để cân bằng với nhiệt độ tương ứng của bề mặt, ở trạng thái cân bằng thì trong một đơn vị thời gian có bao nhiêu phân tử nước rời khỏi bề mặt mặt thoáng thì cũng có bấy nhiêu phân tử nước quay trở lại. Sau đó sự tập trung của các phân tử lỏng hay hơi nước trong không khí gần bề mặt mặt thoáng cũng đạt đến giá trị cân bằng và gọi là độ ẩm tương đối, w. Độ ẩm tương đối là khối lượng của hơi nước trong 1kg không khí, w phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, xem hình 4.19 76
  38. 1.0 0.8 ú i, w 0.6 m tæång âä ø m tæång 0.4 ü á Âä 0.2 310 320 330 340 350 360 Nhiãût âäü, K Hình 4.19. Độ ẩm tương đối của không khí ở áp suất khí quyển. Tiếp theo, nếu ta miêu tả quá trình đối lưu bởi sự chuyển động đồng thời của 2 dòng không khí, mỗi một dòng có lưu lượng m trên một đơn vị diện tích, lượng nước vận chuyển ra ngoài sẽ là mw và lượng nước vào trong là mw1. Vậy lượng nước đi ra m(w – w1), đây cũng chính là lượng nước được sản xuất ra bởi thiết bị lọc nước trong một đơn vị diện tích bề mặt, M. Tương tự như quá trình trao đổi nhiệt giữa 2 tấm phẳng ta có thể viết phương trình cân bằng năng lượng trong thiết bị chưng cất có dạng: 4 4 P = k (T-T1) + εσ (T -T 1) + m r(w-w1), (4.27) Trong đó: P(W/m2) là năng lượng bức xạ mặt trời đến, ε là độ đen của tổ hợp bề mặt hấp thụ và nước, r (Wh/kg) là nhiệt hoá hơi của nước. Với r = 660 Wh/kg, ε = 1 và độ chênh nhiệt độ trung bình của thiết bị khoảng 40K thì ta có thể xác định lượng nước sản xuất được của thiết bị có thể xác định theo công thức: M = (P-160)/660 (kg/m2h) (4.28) 77
  39. Ở Đà Nẵng với cường độ bức xạ trung bình P = 850 W/m2 thì từ công thức (4.28) ta tính được M = 1.0 kg/m2h hay với 6giờ nắng trong ngày thì mỗi ngày 1m2 bề mặt hấp thụ thiết bị sản xuất được M = 6kg nước. Đối với các hệ thống lớn thường đặt cố định với diện tích lớn thì các dòng năng lượng chủ yếu trong một thiết bị chưng cất nước sử dụng năng lượng mặt trời khi nó hoạt động có thể biểu diễn như hình 4.20. G Qbx Qpxa Qhthu Qtrq Qdl Qpxa Qbx Qra Qbh Qhthu Qdl Qnuoc Qdat Hình 4.20. Các dòng năng lượng chính trong thiết bị chưng cất nước kiểu bể. Mục đích của việc thiết kế một thiết bị chưng cất nước là làm sao cho nhiệt lượng dùng cho nước bay hơi Qbh là lớn nhất. Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời đã được hấp thụ đến bề mặt ngưng xảy ra bởi hơi nước, và quá trình này tỷ lệ thuận với nước ngưng thu được. Hơn nữa tất cả các phần năng lượng khác truyền từ đáy đến phần xung quanh phải hạn chế càng nhiều càng tốt. 78
  40. Hầu hết các dòng năng lượng có Ta thể được xác định theo các nguyên lý cơ bản, nhưng sự rò rỉ và các tổn thất q c,c-s q r,c-s qua các góc cạnh rất khó xác định và có thể gộp lại và được xác định bằng thực Tc nghiệm bằng các thiết bị chưng cất thực tế. q c,b-c q e q r,b-c Sơ đồ mạng nhiệt của thiết bị G chưng cất nước dạng bể tương tự như Tb τα sơ đồ nhiệt của collector tấm phẳng nhưng có 3 sự khác biệt sau (hình 4.21). q r,c-s Năng lượng truyền từ đáy đến tấm phủ xảy ra bởi quá trình bay hơi-ngưng tụ Tg cộng thêm đối lưu và bức xạ. Tổn thất phía đáy chủ yếu là quá trình truyền Hình 4.21. Sơ đồ mạng nhiệt nhiệt xuống nền đất. Chiều sâu của nước trong thiết bị hay dung lượng của bể phải được xác định trong tính toán Lượng nước ra chưng cất tính được từ quá trình bay hơi ngưng tụ truyền từ đáy đến tấm phủ. Sơ đồ nhiệt được trình bày ở hình 4.21, trong đó các nhiệt trở tương ứng với các dòng năng lượng hình 4.20. (Các phần rò rỉ, tổn thất qua các cạnh, nước vào và ra không trình bày ở đây). H×nh 4.22. HÖ thèng ch−ng cÊt n−íc dïng n¨ng l−îng mÆt trêi 79
  41. 4.4. §éng c¬ Stirling §éng c¬ Stirling lµ mét thiÕt bÞ cã nhiÒu −u viÖt vµ cÊu t¹o ®¬n gi¶n. Mét ®Çu ®éng c¬ ®−îc ®èt nãng, phÇn cßn l¹i ®Ó nguéi vµ c«ng h÷u Ých ®−îc sinh ra. §©y lµ mét ®éng c¬ kÝn kh«ng cã ®−êng cÊp nhiªn liÖu còng nh− ®−êng th¶i khÝ. NhiÖt dïng ®−îc lÊy tõ bªn ngoµi, bÊt kÓ vËt g× nÕu ®èt ch¸y ®Òu cã thÓ dïng ®Ó ch¹y ®éng c¬ Stirling nh−: than, cñi, r¬m r¹, dÇu háa, dÇu löa, cån, khÝ ®èt tù nhiªn, gas mªtan, nh−ng kh«ng ®ßi hái qu¸ tr×nh ch¸y mµ chØ cÇn cÊp nhiÖt ®ñ ®Ó lµm cho ®éng c¬ Stirling ho¹t ®éng. §Æc biÖt ®éng c¬ Stirling cã thÓ ho¹t ®éng víi n¨ng l−îng mÆt trêi, n¨ng l−îng ®Þa nhiÖt, hoÆc nhiÖt thõa tõ c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp. Nguyªn lý ho¹t ®éng: §−îc ph¸t minh tõ 1816 ®éng c¬ Stirling ®Çu tiªn ®· lµ nh÷ng thiÕt bÞ lín lµm viÖc trong m«i tr−êng c«ng nghiÖp. Sau ®ã c¸c kiÓu ®éng c¬ Stirling nhá h¬n vµ ªm nµy ®· trë thµnh ®å dïng gia ®×nh phæ biÕn nh−: qu¹t, m¸y may, b¬m n−íc C¸c ®éng c¬ Stirling ban ®Çu chøa kh«ng khÝ vµ ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c vËt liÖu b×nh th−êng rÊt phæ biÕn nh− ®éng c¬ “hot air”. Kh«ng khÝ ®−îc chøa trong ®ã vµ lµ ®èi t−îng ®Ó d·n në nhiÖt, lµm l¹nh vµ nÐn bëi sù chuyÓn ®éng cña c¸c phÇn kh¸c nhau cña ®éng c¬. §éng c¬ Stirling lµ mét ®éng c¬ nhiÖt. §Ó hiÓu mét c¸ch ®Çy ®ñ vÒ sù ho¹t ®éng vµ tiÒm n¨ng sö dông cña nã, ®iÒu chñ yÕu lµ biÕt vÞ trÝ vµ lÜnh vùc chung cña c¸c ®éng c¬ nhiÖt. §éng c¬ nhiÖt lµ mét thiÕt bÞ cã thÓ liªn tôc chuyÓn ®æi nhiÖt n¨ng thµnh c¬ n¨ng. Mét vÝ dô hiÖn thùc vÒ ®éng c¬ nhiÖt lµ ®Çu m¸y xe löa ch¹y b»ng h¬i n−íc trong nh÷ng n¨m tr−íc ®©y. N¨ng l−îng nhiÖt ®−îc cung cÊp b»ng c¸ch ®èt than hoÆc cñi, l−îng nhiÖt nµy nung nãng n−íc chøa trong lß h¬i vµ s¶n ra h¬i cã ¸p suÊt cao, h¬i nµy d·n në trong xi lanh vµ ®Èy piston chuyÓn ®éng kÐo theo b¸nh ®µ, vµ kÐo xe löa chuyÓn ®éng. Sau mçi hµnh tr×nh cña piston, h¬i ®· sö dông vÉn cßn mét Ýt nãng vµ ®−îc th¶i ra vµ nh−êng chç cho h¬i míi cã ¸p suÊt cao vµo xylanh. §éng c¬ diesel lµ mét d¹ng cña ®éng c¬ nhiÖt nh−ng ë d¹ng kh¸c vµ th−êng gäi lµ ®éng c¬ ®èt trong. Trong ®éng c¬ ®èt trong, nhiÖt ®−îc cung cÊp bëi sù ®èt ch¸y nhiªn liÖu ngay phÇn bªn trong cña ®éng c¬, c¸c nhiªn liÖu nµy th−êng lµ nhiªn liÖu láng nh− dÇu diesel, x¨ng. Mét phÇn nhiÖt biÕn thµnh c«ng do sù d·n në 80
  42. khÝ nãng (s¶n phÈm ch¸y) t¸c ®éng vµo piston. PhÇn nhiÖt cßn l¹i bÞ th¶i ra vµ tho¸t ra ngoµi bëi bøc x¹ hay táa ra tõ c¸c c¸nh lµm m¸t cña ®éng c¬. §éng c¬ tiÕp tôc sinh c«ng h÷u Ých chõng nµo nhiªn liªu cßn cung cÊp ®Ó t¹o nhiÖt. Ba qu¸ tr×nh: cÊp nhiÖt, sinh c«ng vµ th¶i nhiÖt lµ ®Æc tÝnh chung cña c¸c ®éng c¬ nhiÖt. §éng c¬ Stirling th× c¬ chÕ cña c¸c qu¸ cÊp nhiÖt, th¶i nhiÖt vµ sinh c«ng cã h¬i kh¸c. §Ó nghiªn cøu kü vÒ sù ho¹t §Çu nãng ®éng cña ®éng c¬ Stirling ta xÐt mét xi lanh kÝn mét ®Çu víi §Çu l¹nh H×nh 5.23. Kh«ng khÝ bªn trong vµ bªn ngoµi cã mét piston nh− h×nh 5.23 vµ ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é b»ng nhau mét Ýt kh«ng khÝ chøa bªn trong. Piston chuyÓn ®éng qua l¹i tù do nh−ng hÇu nh− kÝn. Gi¶ sö lóc ®Çu toµn bé thiÕt bÞ cã nhiÖt ®é b»ng nhiÖt ®é ®Çu H×nh 5.24. CÊp nhiÖt mét ®Çu xylanh, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt kh«ng khÝ t¨ng lªn l¹nh, lóc nµy kh«ng khÝ bªn trong cã ¸p suÊt b»ng ¸p suÊt cña kh«ng khÝ bªn ngoµi. Víi ®iÒu kiÖn ®ã, piston sÏ ®øng yªn ë vÞ trÝ ban ®Çu. NÕu ta ®èt nãng mét ®Çu xilanh (®Çu H×nh 5.25. Kh«ng khÝ ¸p suÊt cao ®Èy piston nãng) nguån nhiÖt ®−îc sö dông cã thÓ lµ chïm tia bøc x¹ mÆt trêi héi tô t¹i ®Çu xilanh hoÆc mét c¸ch ®¬n gi¶n lµ nhóng ®Çu xilanh vµo n−íc nãng, th× ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ bªn trong t¨ng lªn. ¸p suÊt cao sÏ ®Èy piston chuyÓn ®éng vµ sinh ra c«ng h÷u Ých (h×nh: 5.23, 5.24, 5.25). BÊt kú nguån nhiÖt nµo còng sinh ra c«ng, nh−ng víi nguån cã nhiÖt ®é cµng cao th× t¹o ra c«ng cµng lín. §éng c¬ kh«ng nh÷ng chØ chuyÓn nhiÖt thµnh c«ng mét lÇn ®¬n gi¶n nh− trªn mµ cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng tiÕp tôc sinh c«ng. 81
  43. C«ng cã thÓ sinh ra tõ kh«ng khÝ nãng trong xilanh chõng nµo cßn cã qu¸ tr×nh d·n në cña kh«ng khÝ bªn trong. NÕu piston di H×nh 5.26. Qu¸ tr×nh d·n në cho ®Õn khi ¸p suÊt kh«ng chuyÓn ra ngoµi qu¸ xa nã sÏ vät ra khÝ bªn trong b»ng ¸p suÊt khÝ quyÓn khái xilanh vµ qu¸ tr×nh sinh c«ng sÏ kÕt thóc. Do vËy qu¸ tr×nh d·n në cÇn ph¶i kÕt thóc tr−íc khi ®iÒu ®ã x¶y ra. NÕu xilanh ®−îc chÕ t¹o thËt dµi th× qu¸ tr×nh d·n në cã thÓ H×nh 5.27. Nªó ngõng cÊp nhiÖt mµ th¶i nhiÖt th× ¸p suÊt kh«ng khÝ bªn trong gi¶m xuèng xa h¬n nh−ng còng cã giíi h¹n h¬n n÷a piston sÏ chØ ra ngoµi ®Õn khi ¸p suÊt bªn trong gi¶m xuèng b»ng ¸p suÊt khÝ quyÓn. NÕu khi piston chuyÓn ®éng H×nh 5.28. Piston chuyÓn ®éng vµo bªn trong do ¸p suÊt kh«ng khÝ bªn ngoµi cao h¬n ®Õn ®Çu bªn ph¶i cña xilanh, ta ngõng qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt vµ t¨ng qu¸ tr×nh th¶i nhiÖt (lµm m¸t) th× nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cña kh«ng khÝ phÝa trong xilanh gi¶m xuèng ®Õn khi ¸p suÊt cña kh«ng khÝ bªn trong thÊp h¬n ¸p suÊt cña khÝ quyÓn bªn ngoµi th× piston sÏ chuyÓn ®éng ng−îc l¹i vµ trë l¹i vÞ trÝ ban ®Çu (h×nh 5.26, 5.27, 5.28). H×nh 5.29. Nguyªn lý ho¹t ®éng tù ®éng cña ®éng c¬ Stirling 82
  44. VÊn ®Ò ®Æt ra ®èi víi ®éng c¬ Stirling lµ lµm thÕ nµo ®Ó chóng ho¹t ®éng mét c¸ch tù ®éng, tøc lµ xilanh nhËn, th¶i nhiÖt ®óng lóc vµ liªn hÖ chÆt chÏ víi sù chuyÓn ®éng cña piston. H×nh 5.29 biÓu thÞ nguyªn lý ho¹t ®éng ®¬n gi¶n cña ®éng c¬ Stirling. HiÖn nay vÒ thùc nhiÖm c¸c kiÓu ®éng c¬ Stirling ®· ®¹t ®−îc ®é tin cËy cho sù thùc thi. Víi hîp kim chÞu nhiÖt ®é cao, thiÕt bÞ c«ng nghÖ míi, thiÕt kÕ qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt cã sù trî gióp cña m¸y tÝnh vµ ®−îc n¹p khÝ Hªli hoÆc Hy®r« víi ¸p suÊt cao, c¸c kiÓu Stirling cã thÓ dÔ dµng vuît tréi c¸c ®éng diesel vÒ hiÖu suÊt còng nh− vÒ tû lÖ gi÷a n¨ng l−îng vµ träng l−îng. Víi ®Æc chuyÓn ®éng ªm vµ ®é « nhiÔm thÊp, ®éng c¬ Stirling sÏ kh«ng cßn cã ®èi thñ c¹nh tranh trong t−¬ng lai. /. H×nh 5.30. B¬m n−íc Stirling dïng NLMT 83
  45. Ch−¬ng 5: C¸C lo¹i g−¬ng ph¶n x¹ Âãø táûp trung nàng læåüng bæïc xaû chiãúu tåïi màût thu Ft, nhàòm náng cao nhiãût âäü cuía Ft vaì mäi cháút tiãúp xuïc noï, ngæåìi ta duìng thãm caïc gæång phaín xaû. Gæång phaín xaû laì caïc bãö màût nhàôn boïng, coi laì váût âuûc D = 0, 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 âæåüc chãú taûo bàòng màût kim loaûi boïng 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 : -Âënh nghéa: 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 Ft trãn cæåìng âäü bæïc xaû E tåïi màût hæïng nàõng: k = t E Cæåìng âäü bæïc xaû tåïi màût hæïng nàõng E thæåìng laì cæåìng âäü bæïc xaû tåïi màût âáút nåi âàût thiãút bë, tæïc laì cæåìng âäü bæïc xaû luïc tråìi nàõng bçnh thæåìng, chæa coï gæång phaín xaû. -Láûp cäng thæïc tênh k: cho mäüt hãû gäöm màût thu Ft âàût vuäng goïc våïi tia E nàõng, xung quanh coï gæång phaín xaû våïi Fh hãû säú phaín xaû R, D = 0 vaì màût hæïng nàõng diãûn têch Fh, màût Fh thæåìng cuîng vuäng R R goïc våïi tia nàõng (hçnh 5.1). Giaí thiãút caïc gæång âàût sao cho toaìn bäü caïc tia phaín xaû Ft 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 Hçnh 5.1 Hãû gæång vaì màût thu =E.(1 - R). Ft + E.R.Fh Cæåìng âäü bæïc xaû âãún Ft laì: Et = Qt/Ft = E.(1 - R) + E.R. Fh/ Ft Do âoï, k = Et/E = 1 - R + R. Fh/ Ft = 1 + R.( Fh/ Ft - 1). Nãúu coi R ≈ 1 thç k ≈ Fh/Ft. 84
  46. 5.1. 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 2a i1 π π Vç sinγ < 1 nãn phaíi coï b < a vaì < γ < . C 4 2 i2 Khi âoï chiãöu räüng gæång bàòng: b 2a f = = b f R cosγ a −b Vaì âäü táûp trung nàng læåüng k = 1 + R.(b/a). γ Do âoï, nãúu duìng mäüt gæång phàóng thç A aBb 1<k<2, nãúu duìng bäún gæång phàóng cuìng Hçnh 5.2. Mä taí quan hãû (α, a, b) phaín xaû lãn mäüt màût thu hçnh vuäng thç coï 1<k<5. Hçnh 5.3, 5.4 giåïi thiãûu så âäö 1 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 5.3. Så âäö nhaì maïy âiãûn màût tråìi duìng hãû gæång phaín xaû. 85
  47. Hçnh 5.4. Nhaì maïy âiãûn màût tråìi duìng hãû gæång phaín xaû. 5.3. Gæång noïn 5.3.1. 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: R + R γ = arcsin h t 4R t RR γ Khi âoï Rh < 3Rt vaì âäü táûp trung bàòng: ⎛ Fh ⎞ 2 k = 1+ R⎜ −1 ⎟ =1+ R []()1− 2Cos2γ −1 ⎝ Ft ⎠ π π t Vç < γ < nãn khi duìng gæång noïn R 4 2 cuût thç 1< k < 9. Âæåìng sinh cuía noïn cuût Rh tênh theo: Rh − Rt Rh f = = 2()Rh − Rt cosγ 3Rt − Rh våïi Rh< 3Rt. Hçnh 5.5. Quan hãû (γ, Rh, Rt) 86
  48. 5.3.2. 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 5.6. r h r H R H γ H=h r R γ h R 0 h tæïc laì γ > 450 thç H > h 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⎟ ⎝ Ft ⎠ ⎝ dH ⎠ ⎝ dh ⎠ ⎡ 2r 2h ⎤ ⇒ k =1+ R⎢ 2 2 −1⎥ ⎣d()r + h ⎦ r ⎡ r ⎛ 2t ⎞ ⎤ Nãúu goüi t = tgγ = thç k =1+ R ⎜ ⎟−1 ⎢ ⎜ 2 ⎟ ⎥ h ⎣d ⎝1+t ⎠ ⎦ 87
  49. ⎛ 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 seî khaï låïn. max d 5.4. Gæång Parabol 5.4.1. Gæång Paraol troìn xoay x2 Xeït gæång parabol troìn xoay do âæåìng parabol y = quay quanh 4 f truûc y taûo ra. R f F D Hçnh 5.7. p db Aính cuía màût tråìi qua r gæång parabol 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 = våïi D = 1,4.109m laì âæåìng kênh MT, b = 1,5.1011m ⎪ D b ⎨1 1 1 khoaíng caïch gæång tåïi MT vaì f laì tiãu cæû gæång, p ⎪ + = ⎩⎪b p f khoaíng caïch aính tåïi gæång. Giaíi hãû trãn tçm âæåüc d vaì p seî âæåüc: Df d d = = f =0,0093 f =10−2 f . b− f b b p = f , tæïc aính MT âàût taûi tiãu âiãøm F, coï âæåìng kênh d = 10-2f. Do b− f 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) = ⎜ ⎟ . ⎣⎢⎝ d ⎠ ⎦⎥ ⎝ d ⎠ 88
  50. -2 2 Khi tàng r vaì giaím d âãún 10 f, thç k seî ráút låïn tuìy yï. Vê duû: choün Fh = 1m 2 1 ⎛ r ⎞ hay r = m, f = 0,2m, R = 1thç d = 0,002m vaì k = ⎜ ⎟ = 79577; khi choün π ⎝ d ⎠ tiãu cæû f = 0,1m coï k = 318310 láön. 5.4.2. Gæång parabol 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: R ⎛ 2r ⎞ r k = 1+ R⎜ −1⎟ ⎝πd ⎠ 2r 200 r ⇒ k = k(R = 1, d = 10-2f) = = . max πd πf L Nãúu choün r = 0,5m vaì f = 0,2m thç kmax =159láön. Loaûi gæång naìy dãù chãú taûo, bàòng caïch x2 uäún táúm tän phàóng theo âæåìng parabol y = . 4 f Hçnh 5.8. Gæång parabol truû y x2 Âãø coï 1 màût parabol truû y = coï tiãu cæû f, âäü 4 f r räüng r, cáön uäún 1 táúm tän coï âäü daìi s tênh theo f ds dy cäng thæïc sau: M(x,y) dx x 2 ⎛ dy ⎞ 0 r Do: ds = dx2 + dy2 =dx. 1+⎜ ⎟ ⎝ dx ⎠ Hçnh 5.9. Âãø tênh s 2 2 r ⎛ dy ⎞ r ⎛ 2x ⎞ ⇒ s = 2∫ 1+⎜ ⎟ dx = 2∫ 1+⎜ ⎟ dx 0 ⎝ dx ⎠ 0 ⎝ 4 f ⎠ 1 r = ∫ x 2 + 4 f 2 dx f 0 2 ⎡ 2 ⎤ ⎛ r ⎞ r ⎛ r ⎞ Vậy s = r ⎜ ⎟ +1+ 2 f ln⎢ + ⎜ ⎟ +1⎥ ⎜ 2 f ⎟ ⎢2 f ⎜ 2 f ⎟ ⎥ ⎝ ⎠ ⎣ ⎝ ⎠ ⎦ 89
  51. Vê duû: âãø coï parabol truû våïi r = 0,5m, f = 0,2m cáön táúm tän daìi s = 1219,43mm. Hçnh 5.10. Hãû thäúng nhiãût nàng læåüng màût tråìi duìng gæång phaín xaû. 90
  52. Tµi liÖu tham kh¶o 1- Vâ §×nh DiÖp, NguyÔn ThiÖn Tèng (1984), Khoa häc kü thuËt phôc vô n«ng th«n- N¨ng l−îng, Nhµ xuÊt b¶n Thµnh phè Hå ChÝ Minh. 2- TrÞnh Quang Dòng ( 1992), §iÖn mÆt trêi, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt. 3- Vò §×nh H¶i (1988 ), §Æc ®iÓm khÝ hËu Qu¶ng Nam §µ N½ng, Nhµ xuÊt b¶n Qu¶ng Nam §µ N½ng. 4- Hoµng D−¬ng Hïng (1998), Nghiªn cøu sö dông n¨ng l−îng nhiÖt mÆt trêi ë ®iÒu kiÖn ViÖt nam -LuËn v¨n th¹c sÜ KHKT, §¹i häc kü thuËt §µ n½ng. 5- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang X−ng (1998), Mét sè lo¹i collector hÊp thô n¨ng l−îng mÆt trêi vµ tÝnh to¸n so s¸nh hiÖu qu¶ cña chóng, T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ NhiÖt sè 2. 6- Hoµng D−¬ng Hïng,Phan Quang X−ng (1998), TÝnh to¸n kÝch th−íc hÖ thèng cung cÊp n−íc nãng dïng n¨ng l−îng mÆt trêi, T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ NhiÖt sè 3. 7- Hoµng D−¬ng Hïng, NguyÔn Bèn (2000), Hµm ph©n bè nhiÖt ®é chÊt láng trong panel mÆt trêi, T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ c¸c tr−êng §¹i häc kü thuËt sè 25+26. 8- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang X−ng, NguyÔn Bèn (2001), TÝnh to¸n bé thu n¨ng l−îng mÆt trêi kiÓu èng cã mÆt ph¶n x¹ d¹ng parabol ®Æt cè ®Þnh, T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ nhiÖt sè 4-2001. 9- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang x−ng (2001), C¶i tiÕn thiÕt bÞ sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi, §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc cÊp bé. 10- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang X−ng, NguyÔn Bèn (2002), PhÇn mÒm tÝnh to¸n bé thu n¨ng l−îng nhiÖt mÆt trêi, T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ c¸c tr−êng §¹i häc kü thuËt sè 34 + 35-2002. 11- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang x−ng (2002), Tæ hîp hÖ thèng cung cÊp n−íc nãng vµ lµm l¹nh dïng n¨ng l−îng mÆt trêi, T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ NhiÖt sè 45 th¸ng 5 -2002. 91
  53. 12- Amilca Fasulo, Jorge Follari and Jorge Barral (2001) Comparition Between a Simple Solar Collector Accumulator and a Conventional Accumulator, Solar Energy Vol. 71 No 6, Pergamon. 13- A. Trombe, L. Serres and M. Moisson, (1999) Solar Radiation Modelling in A Complex Enclosure, Solar Energy Vol. 67, Nos 4-6, Pergamon. 14- B. J. Brink Worth (1972), Solar energy for man, The Compton Press. 15- B. J. Huang, J. M. Chang, V. A. Petrenko and K. B. Zhuk (1998) A Solar Ejector Cooling System Using Refrigerant R141b, Solar Energy Vol. 64, Nos 4-6, Pergamon. 16- B. J. Huang and J. P. Chyng, (2001) Performance Characterristics of Integral Type Solar-Assisted Heat Pump, Solar Energy Vol. 71, No 6, Pergamon. 17- Brian Norton (1992), Solar Energy Thermal Technology, Springer-Verlag 18- Daniels Farrington (1972), Direct use of the sun,s Energy, Yale University Prees, LonDon. 19- David Faiman, Haim Hazan and Ido Laufer, (2001) Reducing The Heat Loss at Night From Solar Water Heaters of The Integrated Collectar-Storage Variety, Solar Energy Vol. 71, No 2, Pergamon. Graham L. Morrison, Gary Rosengarten and Masud Behnia (1999) Mantle Heat Exchangers for Horizontal Tank thermosyphon Solar Water Heaters, Solar Energy Vol. 67, Nos 1-3, Pergamon. 20- F.U.M⎫ller - Franzis (1997) Thermische Solarenergie - - Germany 92