ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
NGUYỄN NGỌC TRÍ
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM
MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI
SỬ DỤNG CẶP MÔI CHẤT THAN HOẠT TÍNH –
METHANOL TRONG SẢN XUẤT NƢỚC LẠNH
Chuyên ngành
Mã số
: CÔNG NGHỆ NHIỆT
: 605280
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2014
i
CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG –HCM
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học : GS.TS LÊ CHÍ HIỆP
Cán bộ chấm nhận xét 1:………………………………...………….
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2:………………………………...………….
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày…….. tháng ……. năm ……….
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ………………………………...………….
2. ………………………………...………….
3. ………………………………...………….
4. ………………………………...………….
5. ………………………………...………….
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TRƢỞNG KHOA CƠ KHÍ
ii
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN NGỌC TRÍ
Ngày, tháng, năm sinh: 10/01/1986
Nơi sinh: BÌNH ĐỊNH
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT
I.
MSHV:11060422
Mã số : 605280
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM MÁY LẠNH HẤP PHỤ
MẶT TRỜI SỬ DỤNG CẶP MÔI CHẤT THAN HOẠT TÍNH –
METHANOL TRONG SẢN XUẤT NƢỚC LẠNH
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về năng lƣợng mặt trời và các công trình ứng
dụng thực tế
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết máy lạnh hấp phụ mặt trời và phân tích lựa chọn thiết
bị phù hợp
- Xây dựng mô hình thí nghiệm máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng than hoạt tính +
Methanol
- Đánh giá các kết quả thí nghiệm theo từng giai đoạn thí nghiệm
- Đánh giá ý nghĩa khoa học của mô hình và khả năng ứng dụng của mô hình trong
thực tế
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : GS.TS LÊ CHÍ HIỆP
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 201
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)
TRƢỞNG KHOA CƠ KHÍ
(Họ tên và chữ ký)
iii
LỜI CẢM ƠN
Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc:
Đến Thầy hƣớng dẫn – GS.TS. Lê Chí Hiệp đã dành rất nhiều thời gian định hƣớng,
hƣớng dẫn, sửa chữa mô hình thí nghiệm và Thầy đã cung cấp các tài liệu, giải thích
các vấn đề mấu chốt , giúp đỡ học viện để học viên hoàn thành các nội dung nghiên
cứu trong luận văn.
Đến quý Thầy Cô đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm trong
suốt thời gian học viên học cao học.
Đến quý Thầy Cô, đồng nghiệp trong Bộ môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh – Trƣờng ĐH
Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM giúp đỡ, động viên, chia sẽ công việc trong thời
gian học viên thực hiện luận văn.
Đến những thành viên trong gia đình và những ngƣời bạn thân luôn đồng hành, giúp
đỡ, động viên học viên trong suốt thời gian qua.
Trong quá trình soạn và viết luận văn, tuy đã cố gắng hoàn thiện nhƣng vẫn còn
những thiếu sót. Vì vậy, học viên mong nhận đƣợc ý kiến đánh giá chân thành của
các Thầy Cô để luận văn hoàn thiện hơn. Học viên xin chân thành cảm ơn.
NGUYỄN NGỌC TRÍ
iv
TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
Luận văn nghiên cứu lý thuyết va thực nghiệm máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng
cặp môi chất than hoạt tính – methanol trong sản xuất nƣớc lạnh (trong điều kiện
TP.Hồ Chí Minh) có những nội dung chính sau:
Tổng hợp các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc có liên quan đến máy lạnh hấp
phụ mặt trời.
Sử dụng chƣơng trình matlab để tính toán kích thƣớc các thiết bị phù hợp, so
sánh kết quả đạt đƣợc giữa tính toán mô hình thực tế, tính toán hiệu suất của
collector và hiệu suất máy lạnh hấp phụ.
Chế tạo máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng than hoạt tính – methanol.
Vận hành, lấy thông số và đánh giá kết quả.
ABSTRACT
The thesis “Theoretical & Experimental Study on Solar adsorption refrigerator
operating with activated carbon and methanol for product cold water in weather
Conditions in HCM City” consists of the following main items:
Synthesizing the research results from the related references.
The author utilized matlab programe to caculations model to design
parameters, performance of collector and performance of adsorption
refrigerator
Fabricating Solar adsorption refrigerator operating with activated carbon
and methanol
Performance, test and evaluation.
v
LỜI CAM ĐOAN
Học viên xin cam đoan những nội dung trình bày trong quyển luận văn này là do
học viên tìm hiểu và nghiên cứu . Các nội dung trích dẫn từ các nguồn tài liệu khác
đều có ghi rõ nguồn gốc.
Học viên ký tên
NGUYỄN NGỌC TRÍ
vi
MỞ ĐẦU
Nhu cầu năng lƣợng con ngƣời ngày càng cao trong khi nguồn năng lƣợng hóa
thạch sử dụng lâu nay ngày cạn kiệt. Có những thời điểm năng lƣợng hạt nhân đƣợc
xem là ƣu tiên hàng đầu cho việc phát triển và thay thế nguồn năng lƣợng hóa thạch
(năng lƣợng không tái tạo), tuy nhiên trong những năm qua năng lƣợng hạt nhân
gây ra những nguy hại đáng kể đe dọa đến sự sống của con ngƣời (nhƣ sự cố năm
1986 tại nhà máy nhiệt điện chernobyl (Ukraina) gây ra thảm họa, nhà máy điện hạt
nhân Fkushima tại Nhật Bản năm 2011 làm cho hàng trăm ngàn ngƣời phải di
chuyển xa khu vực hàng trăm km cách nhà máy điện hạt nhân).Từ đó nguồn năng
lƣợng an toàn và khả dĩ nhất đƣợc các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đó là nguồn
năng lƣợng tái tạo (năng lƣợng gió, năng lƣợng thủy triều, năng lƣợng mặt trời).
Trong đó nguồn năng lƣợng mặt trời đƣợc đánh giá là nguồn năng lƣợng ổn định, dễ
khai thác.
Trong 50 năm qua lƣợng băng tan ở 2 đầu bán cực đạt mức kỷ lục, đe dọa nghiêm
trọng đến con ngƣời (diện tích bị ngập nƣớc hàng năm tăng lên rất nhanh). Nguyên
nhân do con ngƣời chặt phá rừng, các khí thải các nhà máy công nghiệp mọc lên
ngày càng nhiều, sử dụng các loại môi chất lạnh CFC và HFC,…gây ra hiệu ứng
nhà kính và thủng tầng ozone.
Kết hợp 2 vấn đề trên và dựa trên cơ sở chuyên ngành của học viên. Học viên tiến
đến xây dựng máy lạnh sử dụng năng lƣợng mặt trời với môi chất lạnh không gây
hiệu ứng nhà kính và thủng tầng ozone trong điều kiện thành phố Hồ Chí Minh.
Trong đề tài trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thực nghiệm máy lạnh
hấp phụ sử dụng NLMT cho mục đích nhƣ : làm lạnh nƣớc, ngoài ra ở nhiệt độ 10
0
C còn phù hợp để bảo quản rau quả, thực phẩm.
vii
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ...................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... iii
TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN ....................................................................iv
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... v
MỞ ĐẦU ...............................................................................................................vi
MỤC LỤC ........................................................................................................... vii
DANH SÁCH HÌNH VẼ .......................................................................................xi
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ................................................................................ xiv
CHƢƠNG 1 ............................................................................................................ 1
TỔNG QUAN ......................................................................................................... 1
1.1. Năng lƣợng mặt trời ......................................................................................... 1
1.1.1. Hiện trạng sử dụng NLMT trên thế giới ............................................... 1
1.1.2. Tiềm năng và hiện trạng sử dụng NLMT tại việt nam .......................... 5
1.1.3. Các ứng dụng NLMT trong kỹ thuật lạnh ............................................. 6
1.2. Các nghiên cứu liên quan ............................................................................. 9
1.3. Nhận xét..................................................................................................... 10
1.4. Ý nghĩa ...................................................................................................... 11
Chƣơng 2 .............................................................................................................. 12
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................ 12
2.1. Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp phụ mặt trời ................................... 12
2.1.1. Nguyên lý làm việc ............................................................................. 12
2.1.2. Mô tả quá trình làm việc chu trình máy lạnh hấp phụ ......................... 13
2.2. Chất hấp phụ .............................................................................................. 14
2.2.1.Yêu cầu chất hấp phụ sử dụng trong máy lạnh hấp phụ ....................... 14
2.2.2. Một số chất hấp phụ điển hình ............................................................ 14
2.2.2.1. Silicagel (SIO2.nH2O (n<2)) ....................................................... 14
2.2.2.2. CaCl2 (Calcium chloride) ............................................................ 15
2.2.2.3. Zeolite ......................................................................................... 16
viii
2.2.2.4. Than hoạt tính (activated carbon) ................................................ 16
2.3. Môi chất lạnh ............................................................................................. 17
2.3.1. Yêu cầu môi chất lạnh sử dụng trong máy lạnh hấp phụ .................... 17
2.3.2. Một số môi chất lạnh điển hình sử dụng trong máy lạnh hấp phụ....... 18
2.3.2.1. Nƣớc (H2O) ................................................................................. 18
2.3.2.2. Methanol ..................................................................................... 19
2.3.2.3. Ammoniac (NH3) ......................................................................... 19
2.4. Phân tích và lựa chọn cặp chất sử dụng trong máy lạnh hấp phụ ............... 20
Chƣơng 3 .............................................................................................................. 23
TÍNH TOÁN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH MÁY
LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI SỬ DỤNG THAN HOẠT TÍNH – METHANOL 23
3.1. Mô hình chế tạo ......................................................................................... 23
3.1.1. Phân tích ƣu và nhƣợc điểm các mô hình máy lạnh hấp phụ đã đƣợc
nghiên cứu trong nƣớc và trên thế giới ......................................................... 23
3.1.2. Các yêu cầu chế tạo mô hình trong điều kiện cho phép ...................... 29
3.2. Tính toán thiết kế mô hình máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng than hoạt
tính – methanol ................................................................................................. 32
3.2.1. Thiết bị bay hơi ................................................................................... 33
3.2.1.1. Xác định kích thƣớc của bình chứa nƣớc cần làm lạnh ............... 33
3.2.1.2. Tính cách nhiệt cho thiết bị bay hơi ............................................ 34
3.2.2. Tính toán bộ thu .................................................................................. 43
3.2.2.1. Xác định loại than nạp vào bộ thu ............................................... 43
3.2.3.1. Lựa chọn bộ thu ........................................................................... 45
3.2.3.2. Tính toán kích thƣớc bộ thu ......................................................... 47
3.2.3. Tính lƣợng nhiệt cung cấp cho toàn bộ thu để methanol tách ra khỏi
chất hấp phụ. ................................................................................................ 49
3.2.3.1. Sự thay đổi cƣờng độ bức xạ trong 1 ngày .................................. 49
3.2.3.2. Năng lƣợng bức xạ mặt trời lớn nhất bộ thu nhận đƣợc .............. 50
3.2.3.3. Tính toán tổn thất nhiệt bộ thu..................................................... 51
3.2.2 Thiết bị ngƣng tụ ................................................................................. 55
ix
3.3. Kiểm tra và hoàn thiện mô hình chế tạo .................................................... 58
3.3.1. Kiểm tra khối lƣợng môi chất lạnh bay hơi và ngƣng tụ vào bình chứa.
...................................................................................................................... 58
3.3.1.1. Nạp khối lƣợng môi chất lạnh theo tính toán lý thuyết vào bộ thu
................................................................................................................. 58
3.3.1.2. Nạp khối lƣợng môi chất lạnh theo tính toán kiểm tra................. 60
3.3.2. Hoàn thiện chế tạo máy lạnh hấp phụ ................................................. 62
Chƣơng 4 .............................................................................................................. 65
KHẢO NGHIỆM MÁY LẠNH HẤP PHỤ ........................................................... 65
4.1. Vận hành máy lạnh hấp phụ ....................................................................... 65
4.2. Đánh giá hiệu quả của bộ thu nlmt ............................................................ 66
4.2.1. Thiết bị đo lƣờng ................................................................................ 66
4.2.2. Tổ chức thí nghiệm ............................................................................. 67
4.2.3. Xác định độ biến thiên nhiệt độ trên bộ thu ........................................ 69
4.3. Đánh giá khả năng ứng dụng của máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng than
hoạt tính -methanol ........................................................................................... 73
4.3.1. Phân tích quá trình thay đổi nhiệt độ, áp suất tại các thiết bị .............. 73
4.3.2. Thông số của nƣớc cần làm lạnh lạnh ................................................. 77
4.3.3. Tính toán lƣợng nhiệt thực tế làm lạnh nƣớc ...................................... 79
4.3.3.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che .............................................. 79
4.3.3.2. Lƣợng nhiệt làm lạnh bình bay hơi và bình chứa ........................ 79
4.3.3.3. Lƣợng nhiệt làm lạnh nƣớc ......................................................... 79
4.3.3.4. Lƣợng nhiệt thực tế lấy đi tại bình bay hơi .................................. 80
4.3.4. Hiệu quả của máy lạnh hấp phụ .......................................................... 80
4.3.5. Đánh giá hiệu suất máy lạnh hấp phụ ................................................ 82
4.4. Chƣơng trình tính toán máy lạnh hấp phụ sử dụng chƣơng trình tính toán
bằng matlab ...................................................................................................... 83
Chƣơng 5 .............................................................................................................. 93
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 93
5.1. Kết luận ..................................................................................................... 93
x
5.2. Kiến nghị ................................................................................................... 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 95
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 97
PHỤ LỤC 1: CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ............................................... 97
1.Tính toán thiết bị bay hơi ............................................................................... 97
2.Tính toán bộ thu ............................................................................................. 99
3.Tính toán thiết bị ngƣng tụ .......................................................................... 100
4. Tính toán lƣợng nhiệt thực tế cấp cho bình bay hơi .................................... 101
5. Tính toán hiệu suất nhiệt của bộ thu ........................................................... 102
PHỤ LỤC 3 . Hình ảnh chế tạo ...................................................................... 113
PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ..................................................................... 118
xi
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Biểu đồ thể hiện công suất lắp đặt các thiết bị khai thác nhiệt năng từ
NLMT tại các quốc gia trên thế giới ....................................................................... 2
Hình 1.2: Biểu đồ thể hiện tỉ lệ lắp đặt mới các thiết bị khai thác nhiệt năng từ
NLMT tại các quốc gia trên thế giới ....................................................................... 2
Hình 1.3: Tỉ lệ sử dụng nhiệt năng từ NLMT theo mục đích sử dụng tại một số
quốc gia và thế giới ................................................................................................. 3
Hình 1.4: Biểu đồ thể hiện tỉ lệ các loại collector đƣợc sử dụng ............................. 3
Hình 1.5: Công suất của các hệ thống sử dụng collector loại tập trung trên thế giới
từ năm 1984 đến hết năm 2012 ............................................................................... 4
Hình 1.6: Công suất phát của các hệ thống pin MT trên thế giới từ năm 1995 đến
2012 ........................................................................................................................ 5
Hình 1.7: Các kiểu làm lạnh sử dụng NLMT .......................................................... 7
Hình 1.8: Máy lạnh hấp thụ dùng NLMT loại gián đoạn ........................................ 8
Hình 1.9: Máy lạnh hấp phụ sử dụng năng lƣợng mặt trời ...................................... 8
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp phụ sử dụng năng lƣợng mặt trời ......... 12
Hình 2.2: Các quá trình nhiệt của máy lạnh hấp phụ loại gián đoạn trên đồ thị p-T
.............................................................................................................................. 13
Hình 2.3: Cấu trúc rỗng, xốp của silicagel ........................................................... 15
Hình 2.4: Cấu trúc rỗng, xốp của CaCl2 (Calcium chloride) ............................... 15
Hình 2.5: Cấu trúc rỗng, xốp của ZEOLITE ......................................................... 16
Hình 2.6: Cấu trúc rỗng, xốp của than hoạt tính .................................................. 17
Hình 3.1: Mô hình sản xuất nƣớc đá sử dụng cặp môi chất Zeolite-Nƣớc hoặc
Than hoạt tính- Methanolcủa Hildbrand a, 2004 ởYverdon-les-Bains; Switzerland;
Buchter 2003; Grenier 1988; Pons and Grenier 1987 ........................................... 23
Hình 3.2: Mô hình nghiên cứu của nhóm Li, 2002 ở trƣờng đại học .................... 24
Hình 3.3: C. F. Meyer, Prof. M. Mbarawa tại Trƣờng đại học kỹ thuật TSHWANE
vào năm 2008 ........................................................................................................ 25
xii
Hình 3.4: Hoàng Dƣơng Hùng, Trần Ngọc Lân nghiên cứu máy lạnh hấp phụ sử
dụng cặp chất hấp phụ Than hoạt tính – Methanol tại Trƣờng Đại học Bách khoa,
Đại học Đà Nẵng................................................................................................... 26
Hình 3.5: TS. Hoàng An Quốc sử dụng Silicagel - Nƣớc ...................................... 27
Hình 3.6: Lê Vinh Phát sử dụng Than hoạt tính –Methanol đặt tại ....................... 28
Hình 3.7: Mô hình máy lạnh hấp phụ chế tạo ....................................................... 32
Hình 3.8: Cấu tạo bình bay hơi cần chế tạo .......................................................... 33
Hình 3.9: Kết cấu vách dàn bay hơi. ..................................................................... 37
Hình 3.10: Các dụng cụ và vật tƣ thí nghiệm ........................................................ 44
Hình 3.11: Đồ thị tỉ lệ hấp phụ methanol của các loại than vào 3 ngày 17;18 và
19/2/14 .................................................................................................................. 44
Hình 3.12: Cấu tạo bộ thu năng lƣợng mặt trời ..................................................... 47
Hình 3.13: Biểu đồ thay đổi cƣờng độ bức xạ mặt trời theo thời gian .................. 49
Hình 3.14: Thiết bị ngƣng tụ ................................................................................. 55
Hình 3.15: Thử kín cụm thiết bị bộ thu, dàn ngƣng và bình chứa ......................... 59
Hình 3.16: Thử nghiệm khả năng ngƣng tụ môi chất lạnh .................................... 60
Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn khả năng môi chất lạnh ngƣng tụ từ bình chứa đến bộ
thu ......................................................................................................................... 60
Hình 3.18: Các ống hấp phụ đƣợc khoét lỗ để lấy và nạp than hấp phụ vào ......... 61
Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn khả năng môi chất lạnh ngƣng tụ từ bộ thu đến bình
chứa ...................................................................................................................... 62
Hình 3.20: Máy lạnh hấp phụ chế tạo ................................................................... 63
Hình 3.21: Máy lạnh hấp phụ chế tạo hoàn thiện .................................................. 64
Hình 4.1: Thiết bị đo bức xạ mặt trời hiệu PCE – SMP 1 ..................................... 66
Hình 4.2: Thiết bị đo nhiệt độ hiệu DSFox 1004 của Hàn Quốc ........................... 66
Hình 4.3: Vị trí điểm đo trên các ống hấp phụ ...................................................... 68
Hình 4.4: Biến thiên nhiệt độ bề mặt bộ thu theo thời gian ................................... 71
Hình 4.5: Đƣờng truyền của các tia bức xạ theo hƣớng trực xạ ............................ 72
Hình 4.6: Quá trình thay đổi nhiệt độ và áp suất từ 6 giờ đến 20 giờ ngày 15 và
16/04/2014 . Quá trình ngƣng tụ môi chất lạnh ..................................................... 75
xiii
Hình 4.7: Quá trình thay đổi nhiệt độ và áp suất từ 20 giờ đến 5 giờ ngày 15 và
16/04/2014. Quá trình làm lạnh nƣớc.................................................................... 76
Hình 4.8: Đồ thị biểu diển sự thay đổi nhiệt độ của nƣớc lạnh ............................. 77
Hình 4.9: Biểu đồ hệ số làm lạnh máy lạnh hấp phụ ............................................. 81
Hình 4.10 : Chƣơng trình chính tính toán máy lạnh hấp phụ mặt ......................... 84
Hình 4.11 : Sơ đồ khối tính toán thiết bị bay hơi .................................................. 85
Hình 4.12 : Chƣơng trình chính tính toán thiết bị bay hơi .................................... 86
Hình 4.13 : Sơ đồ khối tính toán nhiệt collector ................................................... 87
Hình 4.14 : Chƣơng trình chính tính toán nhiệt collector ...................................... 88
Hình 4.15 : Sơ đồ khối tính toán thiết bị ngƣng tụ ................................................ 89
Hình 4.16 : Chƣơng trình tính toán thiết bị ngƣng tụ ............................................ 90
Hình 4.17 : Sơ đồ khối tính toán nhiệt thực tế ...................................................... 91
Hình 4.18 : Chƣơng trình chính tính toán nhiệt thực tế ......................................... 92
xiv
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Trình bày tổng hợp các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm máy lạnh
hấp phụ ................................................................................................................... 9
Bảng 2.1: Tính chất làm việc các cặp chất hấp phụ .............................................. 20
Bảng 3.1: Thông số vật liệu bình bay hơi ............................................................. 35
Bảng 3.2: Các thông số của vật liệu thiết bị bay hơi ............................................. 37
Bảng 3.3: Tổng hợp kích thƣớc dàn bay hơi ......................................................... 39
Bảng 3.4. Tổng kết quả tính toán .......................................................................... 49
Bảng 3.5: Các thông số vật lý tại 47,3 0C.............................................................. 57
Bảng 4. 1: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che....................................................... 79
Bảng 4.2: Lƣợng nhiệt làm lạnh bình bay hơi và bình chứa.................................. 79
Bảng 4.3: Lƣợng nhiệt làm lạnh nƣớc ................................................................... 79
Bảng 4.4: Nhiệt lƣợng cần cung cấp cho dàn bay hơi trong suốt thời gian làm việc
của hệ thống .......................................................................................................... 80
Bảng 4.5: Hệ số làm lạnh của máy lạnh máy lạnh hấp phụ ................................... 81
xv
CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
NLMT – Năng lƣợng mặt trời
E – Cƣờng độ bức xạ mặt trời, W/m2
F – Diện tích, m2
η – Thời gian
M – Khối lƣợng, kg
ρ – Khối lƣợng riêng, kg/m3
d – Đƣờng kính, m
t – Nhiệt độ, 0C
p – Áp suất, N/m2
V – Thể tích, m3
k – Hệ số truyền nhiệt, W/m2.K
– Hệ số toả nhiệt, W/m2.K
– Hệ số dẫn nhiệt, W/mK.
– Chiều dày, m
Q – Nhiệt lƣợng, (W, J)
c – Nhiệt dung riêng, kJ/kg.độ
r – Nhiệt ẩn hóa hơi, kJ/kg
a – độ hoạt tĩnh, kg/kg
ζ – Hằng số Stefan – Boltzmann, W/m2.K4
ε – Hệ số phát xạ
υ – Độ nhớt động học, m2/s
Pr – Tiêu chuẩn Prank
β – Hệ số dãn nở, 1/K
Grf – Tiêu chuẩn Grashoff
η – Hiệu suất, %
1
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Năng lƣợng mặt trời
1.1.1. Hiện trạng sử dụng NLMT trên thế giới
Năng lƣợng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, do đó cần phải có nguồn năng lƣợng mới
để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cao của con ngƣời. Với các đặc điểm là nguồn
năng lƣợng có trữ lƣợng lớn, sạch, thân thiện với môi trƣờng, NLMT và các nguồn
NLTT khác nhƣ (năng lƣợng gió, thủy triều, địa nhiệt...) là các giải pháp phù hợp để
giải quyết các mâu thuẫn trên. Kết quả thống kê từ 55 quốc gia (có dân số 4,2 tỷ
ngƣời, chiếm 61% dân số thế giới) cho thấy hiện trạng sử dụng NLMT trên thế giới
trong các ứng dụng khác nhƣ sau:
Sử dụng NLMT để cấp nhiệt:
Thống kê cho thấy đến hết năm 2010, tổng công suất thiết bị khai thác nhiệt năng từ
NLMT vào khoảng 195,8 GW (tƣơng đƣơng 279,7 triệu m2 diện tích collector).
Trong đó, công suất lắp đặt mới là 42,2 GW (tăng thêm khoảng 13,9% so với năm
2009). Các hệ thống làm nóng nƣớc sử dụng trong gia đình chiếm khoảng 85%
công suất lắp đặt, 10% là các hệ thống cấp nƣớc nóng cho các công trình lớn nhƣ:
nhà hàng, khách sạn, bệnh viện...Còn lại là các hệ thống cấp nhiệt cho các mục đích
sử dụng khác nhƣ: sƣởi, làm lạnh, chƣng cất nƣớc và phục vụ các nhu cầu trong
công nghiệp... Trung Quốc và Châu Âu là các khu vực có công suất lắp đặt và lắp
đặt mới (trong năm 2010) lớn nhất trên thế giới. (Trích theo nguồn tài liệu 23,
mục 9, trang 7)
GVHD: GS.TS.LÊ CHÍ HIỆP
HVTH: NGUYỄN NGỌC TRÍ
2
Hình 1.1. Biểu đồ thể hiện công suất lắp đặt các thiết bị khai thác nhiệt năng từ
NLMT tại các quốc gia trên thế giới (Theo [6], trang 3)
Hình 1.2. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ lắp đặt mới các thiết bị khai thác nhiệt năng từ
NLMT tại các quốc gia trên thế giới (Theo [6], trang 17)
GVHD: GS.TS.LÊ CHÍ HIỆP
HVTH: NGUYỄN NGỌC TRÍ
3
Hình 1.3. Tỉ lệ sử dụng nhiệt năng từ NLMT theo mục đích sử dụng tại một số quốc
gia và thế giới (Theo [6], trang 35)
Thống kê cho thấy: 56,6% tổng số collector đƣợc sử dụng là collector ống thủy tinh
chân không, collector loại tấm phẳng có sử dụng tấm phủ chiếm 31,7%, loại không
tấm phủ và làm nóng nƣớc 11%, còn lại 0,7% là loại collector không tấm phủ và gia
nhiệt cho không khí. Hơn 75% các hệ thống lắp đặt sử dụng nguyên lý đối lƣu tự
nhiên để làm nóng lƣu chất bên trong.
Hình 1.4. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ các loại collector được sử dụng (Theo [6])
Với công suất khai thác nhiệt năng từ NLMT nhƣ trên, thế giới giảm đƣợc việc sử
dụng 17,3 triệu tấn dầu và lƣợng phát thải khí CO2 khoảng 53,1 triệu tấn hàng năm
GVHD: GS.TS.LÊ CHÍ HIỆP
HVTH: NGUYỄN NGỌC TRÍ
4
Sử dụng NLMT để sinh công cơ học: Trong trƣờng hợp này, collector MT loại tập
trung (concentrating solar thermal power) đƣợc áp dụng để tạo các nguồn nhiệt có
nhiệt độ cao, thích hợp các quá trình chuyển đổi từ nhiệt năng sang cơ năng.
Thị trƣờng collector loại tập trung tiếp tục tăng ổn định trong năm 2011. Trong năm
2011, số lƣợng collector loại tập trung đƣợc lắp đặt ƣớc lƣợng khoảng 450 MW,
nâng tổng công suất sử dụng collector loại này đạt 1760 MW.
Collector loại máng parabolic là loại collector chiếm phần lớn trong các hệ thống
lắp đặt mới (90%) và hầu hết các hệ thống đang hoạt động. Tây Ba Nha là quốc gia
có công suất lắp đặt collector dạng tập trung đứng đầu thế giới với tổng công suất
khoảng 1150 MW (trong đó công suất lắp mới trong năm 2011 là 420 MW)
Hình 1.5. Công suất của các hệ thống sử dụng collector loại tập trung trên thế giới
từ năm 1984 đến hết năm 2012 (Theo [7], trang 45)
Sử dụng NLMT để phát điện : một trong những xu hƣớng trong việc sử dụng nguồn
năng lƣợng mới thay thế cho những nguồn năng lƣợng truyền thống. Đặc biệt trong
những năm gần đây, yếu tố giảm giá thành sản xuất của pin MT và tăng hiệu quả
của thiết bị chuyển đổi công suất đã góp phần tăng tính cạnh tranh của pin MT so
với việc sử dụng collector tập trung
GVHD: GS.TS.LÊ CHÍ HIỆP
HVTH: NGUYỄN NGỌC TRÍ
- Xem thêm -
.PDF 
134 
1 
58 
