Tài liệu Nghiên cứu khả năng tận dụng nhiệt nước làm mát và khí thải của động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ để chưng cất nước ngọt từ nước biển

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện. Luận án có sử dụng một phần kết quả do tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện trong Đề tài cấp Bộ“Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống tận dụng năng lượng nhiệt nước làm mát và nhiệt khí thải của động cơ đốt trong để chưng cất nước ngọt từ nước biển sử dụng trên các tàu đánh bắt xa bờ của Việt Nam”, mã số B2017-BKA39 do PGS.TS Khổng Vũ Quảng là Chủ nhiệm đề tài và cơ quan chủ trì là Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tôi đã được Chủ nhiệm đề tài đồng ý cho sử dụng một phần kết quả nghiên cứu của Đề tài cấp Bộ vào việc viết luận án. Tôi xin cam đoan các số liệu kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác. Hà Nội, ngày TẬP THỂ HƯỚNG DẪN tháng 02 năm 2021 Người hướng dẫn 1 Người hướng dẫn 2 Nghiên cứu sinh PGS.TS Khổng Vũ Quảng PGS.TS Nguyễn Thế Lương Vũ Minh Diễn i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Phòng Đào tạo, Viện Cơ khí động lực và Bộ môn Động cơ đốt trong đã cho phép tôi thực hiện luận án tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Xin cảm ơn Phòng Đào tạo và Viện Cơ khí Động lực về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi làm luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Khổng Vũ Quảng và PGS.TS Nguyễn Thế Lương đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và chu đáo để tôi có thể thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Bộ môn và Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu và khí thải - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội luôn giúp đỡ và dành cho tôi những điều kiện hết sức thuận lợi để hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài B2017-BKA39 đã đồng ý cho tôi sử dụng một số kết quả nghiên cứu của đề tài để làm luận án. Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Ban chủ nhiệm Trung tâm Công nghệ Ô tô và Đào tạo lái xe và các thầy, cô trong Trung tâm đã hậu thuẫn và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu học tập. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầy trong hội đồng chấm luận án đã đồng ý đọc duyệt và góp ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn chỉnh luận án này và định hướng nghiên cứu trong tương lai. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người đã động viên, khuyến khích tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện công trình này. Nghiên cứu sinh Vũ Minh Diễn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................i LỜI CẢM ƠN........................................................................................................... ii MỤC LỤC...............................................................................................................iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU.................................................................................. vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................... ix DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ............................................................................. x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU............................................................................ xv MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1 i. Lý do chọn đề tài................................................................................................ 1 ii. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án................................................... 2 iii. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................................................... 2 iv. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 3 v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn........................................................................... 3 vi. Điểm mới của Luận án..................................................................................... 3 vii. Bố cục của Luận án......................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..................................................................................... 5 1.1. Tổng quan hiệu suất có ích của động cơ và nguồn năng lượng nhiệt nước làm mát và nhiệt khí thải.............................................................................................. 5 1.2. Nghiên cứu tận dụng nhiệt nước làm mát và khí thải để nâng cao hiệu suất năng lượng của động cơ........................................................................................ 6 1.2.1.Tăng áp khí nạp cho động cơ bằng tuabin – máy nén..............................6 1.2.2. Sử dụng chu trình Rankine hữu cơ (ORC).............................................. 7 1.2.3. Nhiệt điện (Thermoelectric Generation - TEG)......................................7 1.2.4. Tận dụng nhiệt khí thải để gia nhiệt cho nồi hơi.....................................9 1.2.5. Nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ từ nhiệt nước làm mát.................9 1.3. Nhu cầu sử dụng nước ngọt và các phương pháp chưng cất nước ngọt từ nước biển............................................................................................................ 10 1.3.1. Thực trạng nhu cầu sử dụng nước ngọt trên các tàu biển......................10 1.3.2. Tính chất hóa lý của nước biển............................................................. 11 1.3.3. Các giải pháp công nghệ tạo nước ngọt từ nước biển hiện nay.............12 1.4. Các nghiên cứu tận dụng nhiệt nước làm mát và khí thải của động cơ diesel trên tàu biển........................................................................................................ 19 1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới................................................................. 19 1.4.2. Các nghiên cứu trong nước................................................................... 23 1.5. Hướng tiếp cận và nội dung nghiên cứu của luận án.................................... 25 1.6. Kết luận chương 1........................................................................................ 25 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT........................................................................ 27 iii 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống................................................... 27 2.1.1. Nghiên cứu xây dựng cấu hình hệ thống............................................... 27 2.1.2. Xây dựng lưu đồ các bước tính toán thiết bị thu hồi nhiệt CHR, EHR......28 2.2. Cơ sở tính toán xác định nhiệt lượng nước làm mát và khí thải của ĐCĐT trong phần mềm AVL-Boost............................................................................... 30 2.2.1. Giới thiệu phần mềm AVL – Boost...................................................... 30 2.2.2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trên phần mềm AVL – Boost......................31 2.3. Cơ sở tính toán thiết kế các thiết bị thu hồi nhiệt nước làm mát và khí thải của ĐCĐT........................................................................................................... 33 2.3.1. Két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR................................................... 33 2.3.2. Két thu hồi nhiệt khí thải, EHR............................................................. 39 2.4. Cơ sở tính toán thiết kế bộ hóa ẩm - ngưng tụ (HDH).................................44 2.4.1. Quá trình trao đổi nhiệt trong bình hóa ẩm........................................... 45 2.4.2. Quá trình trình trao đổi nhiệt trong bình ngưng tụ................................ 53 2.5. Cơ sở tính toán các thiết bị phụ của hệ thống............................................... 56 2.5.1. Tổn thất áp suất ma sát, Δpm................................................................. 56 2.5.2. Tổn thất áp suất cục bộ, Δpc.................................................................. 57 2.5.3. Tổn thất áp suất gia tốc, Δpg................................................................. 57 2.5.4. Tổn thất áp suất trọng trường, Δpo........................................................ 57 2.6. Cơ sở lý thuyết tính quá trình trao đổi nhiệt trong phần mềm Ansys Fluent 57 2.6.1. Giới thiệu phần mềm Ansys Fluent....................................................... 57 2.6.2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trong phần mềm Ansys Fluent....................58 2.7. Kết luận chương 2........................................................................................ 61 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT........................................................................................................................ 63 3.1. Xây dựng sơ đồ hệ thống chưng cất nước ngọt từ nước biển.......................63 3.2. Xây dựng mô hình động cơ D243 trên phần mềm AVL-Boost....................64 3.2.1. Giới thiệu về động cơ D243.................................................................. 64 3.2.2. Xây dựng mô hình động cơ D243 trên AVL-Boost..............................66 3.2.3. Đánh giá độ tin cậy của mô hình........................................................... 66 3.2.4. Chạy mô phỏng và phân tích đánh giá kết quả tại các đặc tính bộ phận của động cơ..................................................................................................... 67 3.3. Tính toán, thiết kế các thiết bị trong hệ thống.............................................. 72 3.3.1. Tính toán, thiết kế và mô phỏng két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR 72 3.3.2. Tính toán, thiết kế và mô phỏng két thu hồi nhiệt khí thải, EHR..........78 3.3.3. Tính toán, thiết kế bộ hóa ẩm – ngưng tụ kiểu HDH............................85 3.5. Kết luận chương 3........................................................................................ 88 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM..................................................... 90 4.1. Mục tiêu và phạm vi thực nghiệm................................................................ 90 iv 4.2. Sơ đồ và trang thiết bị thực nghiệm............................................................. 90 4.2.1. Sơ đồ bố trí thực nghiệm....................................................................... 90 4.2.2. Trang thiết bị thực nghiệm.................................................................... 92 4.3. Quy trình thực nghiệm................................................................................. 96 4.3.1. Chuẩn bị, lắp đặt, hiệu chỉnh động cơ và hệ thống trên băng thử..........96 4.3.2. Các chế độ chạy thực nghiệm............................................................... 97 4.4. Kết quả thực nghiệm.................................................................................... 98 4.4.1. Ảnh hưởng của hệ thống chưng cất đến đặc tính làm việc của động cơ 98 4.4.2. Khả năng thu hồi nhiệt của két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR........99 4.4.3. Khả năng thu hồi nhiệt của két thu hồi nhiệt khí thải, EHR................101 4.4.4. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được của hệ thống............................104 4.5. Kết luận chương 4......................................................................................107 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.............................................................109 KẾT LUẬN CHUNG.......................................................................................109 HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................................................................110 TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................111 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN.................116 PHỤ LỤC.............................................................................................................117 PHỤ LỤC 1. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG AVL-BOOST......................................................1.PL PHỤ LỤC 2. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KÉT THU HỒI NHIỆT NƯỚC LÀM MÁT TRÊN ANSYS FLUENT.............................................................................................................11.PL PHỤ LỤC 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KÉT THU HỒI NHIỆT KHÍ THẢI TRÊN ANSYS FLUENT............................................................................................................................16.PL PHỤ LỤC 4. GIA CÔNG CHẾ TẠO CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ..…21.PL PHỤ LỤC 4. ĐỒ THỊ LƯU LƯỢNG NƯỚC NGỌT CHƯNG CẤT ĐƯỢC ..…31.PL PHỤ LỤC 5. BẢN VẼ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG...............35.PL v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU STT Ký hiệu 1 ηt 2 r 3 Qo 4 Qlm 5 Qd 6 Qthải 7 Qch 8 Qcl 9 QH 10 Gnl 11 Ne 12 Gth 13 Gkk-tt 14 λ 15 Lo 16 Cpth 17 Δt 18 tth 19 20 to Gkk 21 Ikk' 22 Ikk" 23 Gn 24 tn' 25 26 tn" d 27 w 28 M vi 29 λdn 30 α 31 tf 32 tw 33 34 F δ 35 υ 36 37 a β 38 39 k Nu 40 Re 41 Gr 42 Pr 43 D 44 d 45 lkx 46 ql 47 L 48 tư 49 50 ts 51 kF 52 µ 53 f 54 55 v Ar 56 ∆tnlm 57 vii Sm 58 u 59 p 60 Bx 61 Vx 62 YM viii STT Ký hiệu 1 ĐCĐT 2 3 4 5 6 7 RO NF CHR EHR MSF MED 8 LTTD 9 10 11 VC MVC TVC 12 HDH 13 WHRS 14 15 16 17 18 19 ĐCT ED ĐCD CFD DNS LES 20 RANS/URANS 21 22 SST RSM ix DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Đồ thị phân bố nhiệt của ĐCĐT ................................................................. Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống tăng áp bằng tuabin-máy nén sử dụng trên ĐCĐT ........... Hình 1.3. Sơ đồ chu trình ORC [16]........................................................................... Hình 1.4. Sơ đồ tận dụng nhiệt khí thải động cơ để phát điện (TEG) [18] ................ Hình 1.5. Chất bán dẫn p-n trong thiết bị TEG [18] .................................................. Hình 1.6. Sơ đồ tận dụng nhiệt khí thải để gia nhiệt nồi hơi [4] ................................ Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý tận dụng nhiệt từ nước làm mát phục vụ sinh hoạt [4] . 10 Hình 1.8. Các tàu khai thác thủy hải sản ở Việt Nam .............................................. Hình 1.9. Các công nghệ khử muối trên thế giới hiện nay [24] ............................... Hình 1.10. Sơ đồ hệ thống chưng cất nước kiểu MSF [27]...................................... Hình 1.11. Sơ đồ hệ thống chưng cất nước biển kiểu MED [29] ............................. Hình 1.12. Hình sơ đồ chưng cất kiểu LTTD [30] ................................................... Hình 1.13. Sơ đồ chưng cất kiểu VC [31] ................................................................ Hình 1.14. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống chưng cất kiểu HDH [34]...... Hình 1.15. Nguyên lý khử muối theo phương pháp thẩm thấu ngược RO [43] ....... Hình 1.16. Sơ đồ nguyên lý hoạt động khử muối theo phương pháp điện phân, ED [46] ............................................................................................................................ 19 Hình 1.17. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống tận dụng nhiệt khí thải động cơ để chạy máy phát điện trên tàu biển [47] ................................................................. Hình 1.18. Hiệu suất nhiệt của động cơ khi không và có hệ thống tận dụng nhiệt khí thải để chạy máy phát điện trên tàu biển hãng MAN [47] ....................................... Hình 1.19. Thiết bị tạo nước ngọt của hãng Sasakura [48] ...................................... Hình 1.20. Hệ thống chưng cất nước ngọt kiểu Atlas [49] ...................................... Hình 1.21. Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt thải động cơ diesel ................................. Hình 1.22. Sơ đồ chưng cất nước ngọt tận dụng nhiệt thừa của ĐCĐT trên tàu khách [51] ............................................................................................................................ Hình 1.23. Sơ đồ tận dụng nhiệt khí thải động cơ gia nhiệt cho nước ngọt [57] ..... Hình 1.24. Nhiệt lượng khí thải cần để hâm nóng nhiên liệu CO100 khi động cơ làm việc theo đường đặc tính ngoài [58] ......................................................................... Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống chưng cất nước ngọt từ nước biển tận dụng nhiệt khí thải và nước làm mát của động cơ đốt trong ................................................................... Hình 2.2. Trình tự tính toán thiết kế hệ thống chưng cất nước ngọt từ nước biển ... Hình 2.3. Lưu đồ thuật toán các bước tính toán thiết bị thu hồi nhiệt CHR, EHR .. Hình 2.4 . Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm .............................................................. Hình 2.5. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống vỏ .......................................................... Hình 2.6. Kết cấu thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống vỏ [67] ........................................ Hình 2.7. Ảnh hưởng của khoảng các cánh hưởng dòng đến quá trình chuyển động x của môi chất [69]..................................................................................................... 35 Hình 2.8. Sắp xếp ống theo kiểu hình lục giác đều và kiểu đường tròn đồng tâm [63] 35 Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của CHR....................................................... 35 Hình 2.10. Truyền nhiệt qua vách trụ một lớp......................................................... 36 Hình 2.11. Sự biến thiên nhiệt độ của nước làm mát và nước biển trong CHR.......39 Hình 2.12. Kết cấu các loại cánh trao đổi nhiệt [60]............................................... 40 Hình 2.13. Thiết bị tận dụng nhiệt khí thải có cánh [67]......................................... 40 Hình 2.14. Mặt cắt ngang của EHR......................................................................... 41 Hình 2.15. Vách có cánh......................................................................................... 41 Hình 2.16. Sự biến thiên nhiệt độ của khí thải và nước biển trong EHR.................44 Hình 2.17. Nguyên lý hoạt động của bộ hóa ẩm - ngưng tụ.................................... 45 Hình 2.18. Đồ thị t-d biểu diễn trạng thái của không khí trong bộ HDH [60].........45 Hình 2.19. Quá trình không khí tiếp xúc với nước biển [60]................................... 46 Hình 2.20. Đồ thị I-d quá trình trao đổi nhiệt và chất giữa nước và không khí [60] 46 Hình 2.21. Đồ thị quá trình thay đổi trạng thái của không khí [60].........................47 Hình 2.22. Sơ đồ cân bằng nhiệt và chất trong bình hóa ẩm................................... 48 Hình 2.23. Cơ chế dịch chuyển giữa nước và không khí [70]................................. 48 Hình 2.24. Quá trình trao đổi nhiệt trong tấm đệm [60].......................................... 50 Hình 2.25. Kiểu dáng và kích thước của các loại đệm............................................ 51 Hình 2.26. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bình ngưng tụ....................................... 53 Hình 2.27. Đồ thị I-d quá trình làm lạnh không khí ẩm [60]...................................54 Hình 2.28. Dàn ngưng tụ kiểu ống - tấm [71].......................................................... 54 Hình 2.29. Thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ống xoắn bố trí so le nhau...........................54 Hình 2.30. Sự biến thiên nhiệt độ của không khí và nước biển trong bình ngưng tụ 55 Hình 2.31. Khối lượng đi vào và ra của 1 phần tử chất lỏng [73]............................59 Hình 2.32. Các lực theo phương x [73]................................................................... 59 Hình 2.33. Chuyển động của một điểm trong dòng rối [73].................................... 60 Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống chưng cất nước ngọt từ nước biển tận dụng nhiệt khí thải và nước làm mát của động cơ...............................................................................63 Hình 3.2. Động cơ D243......................................................................................................................65 Hình 3.3. Mô hình động cơ D243 trên AVL-Boost.................................................................66 Hình 3.4. So sánh công suất và tiêu thụ nhiên liệu ở đường đặc tính ngoài của động cơ....................................................................................................................................................................67 Hình 3.5. Lượng và tỷ lệ năng lượng nhiệt chuyển thành công có ích (kW)...............68 Hình 3.6. Tỷ lệ lượng nhiệt chuyển thành công có ích (%).................................................68 Hình 3.7. Lượng nhiệt động cơ truyền qua thành vách (kW).............................................69 Hình 3.8. Tỷ lệ lượng nhiệt động cơ truyền qua thành vách (%)......................................69 xi Hình 3.9. Lượng nhiệt mà động cơ truyền cho khí thải (kW).............................................70 Hình 3.10. Tỷ lệ lượng nhiệt mà động cơ truyền cho khí thải (%)...................................70 Hình 3.11. Lượng nhiệt mất mát do các tổn hao khác của động cơ (kW).....................71 Hình 3.12. Tỷ lệ năng lượng nhiệt mất mát do các tổn hao khác của động cơ (k%) 71 Hình 3.13. Bản vẽ thiết kế CHR.......................................................................................................72 Hình 3.14. Các phương án bố trí ông trao đổi nhiệt trong CHR........................................74 Hình 3.15. Mặt cắt mô hình 3D của CHR....................................................................................75 Hình 3.16. Phân bố vận tốc của nước làm mát và nước biển dọc theo chiều ngang của CHR trong 3 trường hợp khi ĐCĐT làm việc ở 100 % tải và 2200 v/ph.............76 Hình 3.17. Phân bố nhiệt độ của nước làm mát và nước biển dọc theo chiều ngang của CHR trong 3 trường hợp khi ĐCĐT làm việc ở 100 % tải và 2200 v/ph.............76 Hình 3.18. Nhiệt thu hồi từ nước làm mát khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph 77 Hình 3.19. Lưu lượng nước làm mát qua CHR khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph................................................................................................................................................................78 Hình 3.20. Bản vẽ thiết kế EHR.......................................................................................................78 Hình 3.21. Mặt cắt ngang EHR.........................................................................................................79 Hình 3.22. Các phương án bố trí cánh trao đổi nhiệt trong EHR......................................80 Hình 3.23. Mô hình 3D của EHR....................................................................................................81 Hình 3.24. Phân bố vận tốc của khí thải và nước biển dọc theo chiều ngang của két trong 3 trường hợp khi ĐCĐT làm việc ở 100% tải và 2200 v/ph...................................82 Hình 3.25. Phân bố nhiệt độ của khí thải và nước biển theo chiều dọc của EHR trong 3 trường hợp khi ĐCĐT làm việc ở 100% tải và 2200 v/ph...................................83 Hình 3.26. Nhiệt lượng thu hồi và độ giảm nhiệt độ của khí thải trong EHR khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph...........................................................................................84 Hình 3.27. Lưu lượng nước biển qua EHR khi ĐCĐT làm việc tại tốc độ 2200 v/ph 84 Hình 3.28. Tấm cooling pad tạo ẩm trong bình hóa ẩm........................................................85 Hình 3.29. Hai giai đoạn không khí trong bình hóa ẩm.........................................................85 Hình 4.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm............................................................................ 91 Hình 4.2. Cụm phanh điện và đồng hồ hiển thị lực phanh....................................... 92 Hình 4.3. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu................................................................. 93 Hình 4.4. Cảm biến đo lưu lượng nhiên liệu........................................................... 93 Hình 4.5. Bộ phận nhập thông số và hiển thị kết quả đo......................................... 93 Hình 4.6. Cảm biến đo lưu lượng khí nạp ABB Sensyflow..................................... 94 Hình 4.7. Cảm biến đo lưu lượng nước YF-B10..................................................... 95 Hình 4.8. Cảm biến đo nhiệt độ LM35.................................................................... 95 Hình 4.9. Cảm biến đo nhiệt độ khí thải PT100...................................................... 96 Hình 4.10. Khúc xạ kế đo độ muối nước biển......................................................... 96 xii Hình 4.11. Một số hình ảnh lắp đặt động cơ và hệ thống trên băng thử..................97 Hình 4.12. Ne và ge khi có và không có hệ thống với động cơ chạy ở tốc độ 2200 v/ph......................................................................................................................... 98 Hình 4.13. Nhiệt độ nước biển vào và ra khỏi CHR khi động cơ chạy tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi.................................................................................................. 99 Hình 4.14. Nhiệt lượng thu hồi được của nước làm mát và lưu lượng nước biển qua CHR khi động cơ chạy ở tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi....................................100 Hình 4.15. Nhiệt lượng thu hồi được của nước làm mát CHR khi động cơ chạy ở tốc độ 1800 v/ph và 2000 v/ph....................................................................................100 Hình 4.16. Lưu lượng nước biển qua CHR khi động cơ chạy ở tốc độ 1800 v/ph, 2000 v/ph..............................................................................................................101 Hình 4.17. Nhiệt độ khí thải vào và ra khỏi EHR khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph..............................................................................................................101 Hình 4.18. Lưu lượng nước biển qua EHR và độ chênh lệch nhiệt độ khí thải khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi...........................................102 Hình 4.19. Nhiệt lượng và khả năng thu hồi được của khí thải khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi.......................................................................102 Hình 4.20. Nhiệt độ khí thải vào và ra khỏi EHR khi động cơ làm việc tại tốc độ 1800 và 2000 v/ph với tải thay đổi........................................................................103 Hình 4.21. Lưu lượng nước biển qua EHR và độ chênh lệch nhiệt độ khí thải khi động cơ làm việc tại tốc độ 1800 và 2000 v/ph với tải thay đổi............................104 Hình 4.22. Nhiệt lượng và khả năng thu hồi được của khí thải khi động cơ làm việc tại tốc độ 1800 và 2000 v/ph với tải thay đổi........................................................104 Hình 4.23. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được với CHR (Gnb/Gkk = 2,0)..........105 Hình 4.24. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được với EHR (G nb/Gkk = 2,0)..........105 Hình 4.25. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được khi sử dụng đồng thời CHR và EHR (Gnb/Gkk = 2,0)..............................................................................................106 Hình 4.26. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được giữa lý thuyết và thực nghiệm khi động cơ chạy ở tốc độ 2200 v/ph với tỷ lệ Gnb/Gkk = 2,0......................................107 Hình PL 4.1. Kết cấu EHR................................................................................ 21.PL Hình PL 4.2. Quy trình các bước gia công EHR................................................ 21.PL Hình PL 4.3. Kết cấu EHR sau khi hoàn thiện................................................... 22.PL Hình PL 4.4. Một số hình ảnh thể hiện quá trình gia công EHR........................22.PL Hình PL 4.5. Một số hình ảnh thực tế quá trình gia công EHR.......................... 23.PL Hình PL 4.6. Kết cấu CHR................................................................................ 24.PL Hình PL 4.7. Quy trình các bước gia công CHR................................................ 25.PL Hình PL 4.8. Một số hình ảnh thực tế quá trình gia công CHR.........................26.PL Hình PL 4.9. Bình hóa ẩm và ngưng tụ.............................................................. 27.PL Hình PL 4.10. Quá trình gia công bình hóa ẩm.................................................. 28.PL Hình PL 4.11. Quy trình gia công bình ngưng tụ............................................... 28.PL xiii Hình PL 4.12. Một số hình ảnh thực tế quá trình gia công thiết bị hóa ẩm – ngưng tụ .............................................................................................................................29.PL Hình PL 4.13. Một số hình ảnh thực tế khi tiến hành thực nghiệm .................... Hình PL 5.1. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được với CHR (G nb/Gkk = 2,5) ... Hình PL 5.2. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được với CHR (Gnb/Gkk = 2,25) .31.PL Hình PL 5.3. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được với EHR (Gnb/Gkk = 2,25) .32.PL Hình PL 5.4. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được với EHR (Gnb/Gkk = 2,25) .32.PL Hình PL 5.5. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được khi sử dụng đồng thời CHR và EHR (Gnb/Gkk = 2,5) ............................................................................................ Hình PL 5.5. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được khi sử dụng đồng thời CHR và EHR (Gnb/Gkk = 2,25) .......................................................................................... Hình PL 6.1. Kết quả phân tích nước chưng cất. ................................................ xiv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Một số thông số kỹ thuậ Bảng 3.2. Các phần tử của mô hìn Bảng 3.3. So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng theo đặc tính ngoài của động cơ D243 tại phòng thí nghiệm C15, Trường ĐHBK Hà Nội [78] ............................ Bảng 3.4. Nhiệt lượng của ĐCĐT ở các chế độ tải và n = 2200 v/ph ...................... Bảng 3.5. Thông số dòng khí thải tại tốc độ 2200 v/ph ........................................... Bảng 3.6. Thông số cơ bản của két thu hồi nhiệt nước làm mát, CHR .................... Bảng 3.7. Thông số kết cấu chung của CHR ............................................................ Bảng 3.8. Điều kiện biên cho mô hình khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi ................................................................................................................ Bảng 3.9. Kết quả mô phỏng CHR khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi từ 10 ÷ 100% .............................................................................................. Bảng 3.10. Thông số cơ bản của két thu hồi nhiệt khí thải, EHR ............................ Bảng 3.11. Thông số kết cấu chung của EHR .......................................................... Bảng 3.12. Điều kiện biên cho mô hình khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi ........................................................................................................... Bảng 3.13. Nhiệt lượng, độ giảm nhiệt độ khí thải khi ĐCĐT chạy tại tốc độ 2200 v/ph ........................................................................................................................... Bảng 3.14. Lưu lượng nước biển qua EHR khi động cơ làm việc tại tốc độ 2200 v/ph ........................................................................................................................... Bảng 3.15. Thông số cơ bản của bộ hóa ẩm – ngưng tụ, HDH ................................ Bảng 3.16. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được tính theo lý thuyết khi Gnb/Gkk = 2,5 ............................................................................................................................. 87 Bảng 3.17. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được tính theo lý thuyết khi Gnb/Gkk = 2,25 ........................................................................................................................... 88 Bảng 3.18. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được tính theo lý thuyết khi Gnb/Gkk = 2,0 ............................................................................................................................. 88 Bảng 4.1. Mức độ giảm Ne và tăng ge khi lắp hệ thống (%) tại tốc độ động cơ 2200 v/ph ........................................................................................................................... Bảng 4.2. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng CHR tại tốc độ 2200 v/ph ................ Bảng 4.3. Nhiệt lượng và lưu lượng nước biển qua CHR khi động làm việc tại tốc độ 1800 v/ph và 2000 v/ph ..................................................................................... Bảng 4.4. Kết quả so sánh nhiệt độ khí thải, lưu lượng nước biển qua EHR thực nghiệm và mô phỏng tại tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi 10 ÷ 40 % .................... Bảng 4.5. Kết quả so sánh nhiệt lượng thu hồi được của khí thải từ EHR thực nghiệm và mô phỏng tại tốc độ 2200 v/ph và tải thay đổi 10 ÷ 40 % .................... Bảng 4.6. Nhiệt độ khí thải và lưu lượng nước biển qua EHR khi động cơ làm việc tại tốc độ 1800 v/ph và 2000 v/ph .......................................................................... Bảng 4.7. Nhiệt lượng và hiêu suất tận dụng được của EHR khi động cơ làm việc tại xv tốc độ 1800 v/ph và 2000 v/ph..............................................................................103 Bảng 4.8. Kết quả lưu lượng nước ngọt chưng cất được (l/h) khi chỉ sử dụng CHR 104 Bảng 4.9. Kết quả lưu lượng nước ngọt chưng cất được (l/h) khi chỉ sử dụng EHR 105 Bảng 4.10. Lưu lượng nước ngọt chưng cất được (l/h) khi sử dụng đồng thời CHR và EHR..................................................................................................................106 Bảng 4.11. Kết quả so sánh giữa thực nghiệm với lý thuyết khi động cơ chạy ở tốc độ 2200 v/ph và Gnb/Gkk = 2,0...............................................................................107 xvi