Thiết kế thiết bị tích trữ năng lượng nhiệt mặt trời dùng môi chất nóng chảy: Nghiên cứu cơ sở tính toán

B GIÁO DC ĐÀO TO

ĐI HC ĐÀ NNG

LÊ TH NGC OANH

NGHIÊN CU CƠ S TÍNH TOÁN THIT K THIT

B TÍCH TR NĂNG LƯNG NHIT MT TRI

DÙNG MÔI CHT NÓNG CHY

Chuyên ngành: Công ngh Nhit

Mã s: 60.52.80

TÓM TT LUN VĂN THC SĨ K THUT

Đà Nng – Năm 2011

Công trình ñưc hoàn thành ti

ĐI HC ĐÀ NNG

Ngưi hưng dn khoa hc: PGS.TS Hoàng Dương Hùng

Phn bin 1 : PGS. TS Nguyn Bn

Phn bin 2 : PGS. TS Đào Ngc Chân

Lun văn ñưc bo v ti Hi ñng chm Lun văn tt nghip

thc sĩ Công ngh nhit hp ti Đi hc Đà Nng vào ngày 21

tháng 11 năm 2011.

Có th tìm hiu lun văn ti :

- Trung tâm Thông tin – Hc liu, Đi hc Đà Nng

- Trung tâm Hc liu, Đi hc Đà Nng

M ĐU

1. Lý do chn ñ tài

Nhu cu v năng lưng ngày càng tăng nên có nguy cơ cn

kit ngun nhiên liu d tr. S suy thoái v môi trưng nghiêm

trng. Vì vy, cn phi có ngun năng lưng mi ñáp ng nhu cu

năng lưng trong tương lai.

Năng lưng m!t tri (NLMT) - ngun năng lưng sch và tim

tàng nht - ñang ñưc ñ!c bit quan tâm. Thi"t b# s$ d%ng NLMT

hin nay & Vit Nam ch' y"u là, h thng cung cp nưc nóng b(ng

NLMT, h thng cung cp ñin dùng pin m!t tri, b"p NLMT.

Vic ng d%ng NLMT trong thc t" còn khiêm tn. Nguyên

nhân chính là các thi"t b# s$ d%ng NLMT làm vic không )n ñ#nh,

không liên t%c. Vì th", cn nghiên c u công ngh tích tr năng

lưng nhit m!t tri ñ có th ch' ñng trong vic s$ d%ng.

Mt trong nhng công ngh ñ tích tr năng lưng nhit m!t

tri là dùng môi cht nóng chy. Hin nay, công ngh này chưa

nghiên c u cơ s& tính toán thi"t k" thi"t b# tích tr năng lưng

nhit m!t tri mt cách chính xác, c% th.

Xut phát t* thc t" ñó, chúng tôi chn và nghiên c u ñ tài:

"Nghiên cu cơ s tính toán thit k thit b tích tr năng lưng

nhit mt tri dùng môi cht nóng chy".

2. Mc tiêu nghiên c u

+ Nghiên c u lp cơ s& tính toán thi"t k" thi"t b# tích tr năng

lưng nhit m!t tri dùng môi cht nóng chy

+ Kim ch ng các công th c tính toán ñưc lp ra vi mt mô

hình thi"t b# tích tr năng lưng nhit m!t tri thc t".

3. N!i dung nghiên c u

Trng tâm chính là lp cơ s& tính toán các quá trình tích tr

năng lưng nhit m!t tri.

4. Phương pháp nghiên c u

Nghiên c u lý thuy"t k"t hp vi thc nghim.

5. Tài liu nghiên c u

- Các tài liu, tp chí trong và ngoài nưc.

- Ngun tư liu t* mng Internet.

6. Ý nghĩa khoa hc và th%c ti&n

Tính chính xác lưng nhit tích tr ñưc trong nhng thi"t b#

c% th, giúp cho vic thi"t k" thi"t b# ñúng theo yêu cu s$ d%ng, tn

d%ng hiu qu NLMT, giúp cho vic ng d%ng NLMT vào thc t"

ngày càng ph) bi"n hơn.

7. B cc lu'n văn

M+ Đ,U

Chương 1: LÝ THUY-T T.NG QUAN V/ NĂNG LƯ2NG

M3T TR4I

Chương 2: CÁC B THU NĂNG LƯ2NG M3T TR4I

DÙNG GƯƠNG PH6N X

Chương 3: CÔNG NGH7 TÍCH TR8 NĂNG LƯ2NG NHI7T

M3T TR4I

Chương 4: NGHIÊN C9U CƠ S+ TÍNH TOÁN THI-T K-

THI-T B: TÍCH TR8 NHI7T M3T TR4I DÙNG MÔI CH;T

NÓNG CH6Y

Chương 5 : L<P MÔ HÌNH, TH=C NGHI7M VÀ SO SÁNH,

ĐÁNH GIÁ HI7U QU6 C>A THI-T B: TÍCH TR8 NHI7T

K-T LU<N VÀ KI-N NGH:

CHƯƠNG 1: LÝ THUYT T(NG QUAN V) NĂNG LƯNG

MT TRI

1.1 T*ng quan v năng lư+ng m,t tr-i

1.1.1 V trí, cu trúc và kích thưc mt tri

Mt ñ dòng b c x trc x & ngoài lp khí quyn, tính ñi

vi 1m

b m!t ñ!t vuông góc vi tia b c x

2.3,14.32

5762

360.60

q .5,67.

4 100

 

 

 

 

 

 

≈ 1353 W/m

Cưng ñ b c x toàn phn là E

= σ

= 6,25.10

W/m

Công sut b c x toàn phn c'a M!t tri là:

= E

.F = σ

.π.D

= 3,8.10

1.2 Phương pháp tính toán cư-ng ñ! b c x. m,t tr-i

1.2.1 Tính toán góc ti ca bc x trc x

1.2.2 Bc x mt tri ngoài khí quyn lên mt phng nm ngang

1.2.3 Tng cưng ñ bc x mt tri lên b mt trên trái ñt

Trong tính toán k? thut, xem cưng ñ b c x ti m!t ñt là

hàm c'a thi gian τ:

E(τ) = E

.sinϕ(τ)

ϕτωτlà góc nghiêng tia n@ng so vi m!t ñt,

2π2π

ω7,27.10 rad/s

τ24.3600

−

= = =



ñt

[W/m

] là cưng ñ b c x cc ñi trong ngày, ly tr#

trung bình c năm theo s liu ño lưng thc t" ti vĩ ñ cn xét.

1.2.4 Bc x mt tri truyn qua kính

1.2.4.1 Hiu ng lng kính

1.2.4.2 S phn x ca bc x mt tri

là tc ñ góc t xoay c'a trái

1.2.4.3 Tn tht do hp th bc x ca kính

1.2.4.4 H s truyn qua và h s phn x ca kính

Đi vi các b thu NLMT thc t" có giá tr# D

⊥

≈ 1 (D

≈ 1).

1.2.4.5 H s truyn qua ñi vi bc x khuch tán

1.2.4.6 Tích s ca h s truyn qua và h s hp th (DA)

1.2.4.7 Tng bc x mt tri hp th ñưc ca b thu

1.2.5 Cân bng nhit và nhit ñ cân bng ca vt thu bc x

mt tri

Phương trình cân b(ng nhit cho V có dng:

Công sut do V hp th% = Công sut phát b c x t* V

Hay A.E

= E.F→A.σ

(D/2r)

= ε.σ

F (1-29)

N"u vt V có thông s ρC, ε, A, F, V)ñ!t trong khí quyn

nhit ñ t

, to nhit ph c hp h s α, thì phương trình cân b(ng

nhit trong thi gian τcho V là:

A.E

.sin(ω.τ).F

(τ).dτ = ρ.V.C.dt + α.F.(t - t

) .dτ

có dng (1-30)

Khi bi"t F

(τ), có th gii phương trình trên vi ñiu kin ñu

t(τ = 0) = t

 ñ tìm hàm bi"n ñ)i t(τ) c'a nhit ñ vt theo thi gian.

1.2.6 Năng lưng bc x mt tri  Vit Nam

T*ng quan v thi/t b0 s1 dng năng lư+ng m,t tr-i

1.3.1 Bp nu dùng năng lưng mt tri

1.3.2 Thit b chưng ct nưc dùng năng lưng mt tri

1.3.3 Thit b nu nưc nóng bng năng lưng mt tri

1.3.4 Thit b làm lnh và ñiu hoà không khí dùng năng lưng

mt tri

1.3.5 Pin mt tri

αF

t F( )sin( )

ρVC ρVC

dτ

+ = τ ωτ

1.3.6 Nhà máy nhit ñin s dng năng lưng mt tri

1.3.7 Thit b sy khô dùng năng lưng mt tri

CHƯƠNG 2: B2 THU TP TRUNG NĂNG LƯNG

MT TRI

2.1 Các lo.i gương ph3n x.

2.1.1 Các ñc trưng ca b thu năng lưng mt tri dùng gương

phn x

2.1.2 Đ tp trung năng lưng bc x

2.1.3 Gương phng

2.1.4 Gương nón

2.1.4.1 Gương nón ct

2.1.4.2 Gương nón

2.1.5 Gương Parabol

2.1.5.1 Gương Parabol tròn xoay

2.1.5.2 Gương Parabol tr

Xét gương parabol tr% rng 2r, dài L tp trung phn x vào

m!t thu hình ng tr% ñưng kính d ñ!t ti tiêu ñim, thì ñ tp trung:

k = 1+ R

 

−

 

 

(2-17)

2.2 H thng ñiu ch4nh gương theo hư5ng m,t tr-i

2.2.1 Qu ño trái ñt quay quanh mt tri

2.2.2 Phương pháp ñiu chnh gương theo hưng mt tri

2.2.2.1 H thng ñiu chnh dùng ñng cơ

2.2.2.2 H thng ñiu chnh dùng panel cm bin

Hình 2.1 H gương và mt thu

k = E

/E = 1 - R + R. F

/ F

= 1 + R.( F

/ F

- 1).

N"u coi R ≈ 1 thì k ≈ F

Hình 3.2 H tun hoàn cưng bc

Hình 3.1 Hiu ng siphon nhit

CHƯƠNG 3: CÔNG NGH TÍCH TR NĂNG LƯNG

NHIT MT TRI

3.1 T*ng quan v k6 thu't tích tr7 nhit năng lư+ng m,t tr-i

3.1.1 Tr nhit bng h th ng tu!n hoàn t nhiên (hiu ng

siphon nhit)

Đ chênh áp gia hai nhánh

ñưc mô t b(ng công th c:

∆p = h.ρ.(T

– T

)

Vi ρ là khi lưng riêng

c'a cht lHng.

3.1.2 Tr nhit bng h th ng tu!n hoàn cư"ng bc

Trong nhiu trưng

hp phi chuyn nưc nóng

ñi xa, t)n tht dc ñưng

ln, nên b@t buc phi m@c

thêm vào h mt bơm ñin

P ñ tăng vn tc tun hoàn

trong h thng.

3.1.3 Tr nhit bng h có hai cht l#ng và bình cha có

b trao ñi nhit

Cht lHng sơ cp 1 ñi qua b trao ñ)i nhit có dng xo@n

ho!c tm phIng ñ!t bên trong bình ch a R, cht lHng 2 nhn nhit

t* cht lHng 1 qua b trao ñ)i nhit (hình 3.3).

Hình 3.3 Bình cha có b trao ñi nhit

3.1.4 Tích tr nhit bng cht cm nhit

Trưng hp ñơn

gin nht là ñun nưc nóng

trong bình tích dùng trc

ti"p cho gia ñình. Khi ñó h

phi có cht tích nhit trung

gian là cht lHng ho!c cht

r@n, vi mt khi lưng ln.

Trong bình ch a có hai b

trao ñ)i nhit 1 và 2

(hình 3.4).

3.1.5 Tr nhit bng môi cht nóng chy

Gi s$ mt cht & nhit ñ T

nhn mt nhit lưng nào ñó

thì nhit ñ tăng lên và nóng chy & nhit ñ T

= const. So sánh

nhit lưng tích ñưc trong mt ñơn v# khi lưng c'a vt liu

tr nhit có thay ñ)i trng thái do hin tưng Jn nhit vi nhit lưng

không thay ñ)i trng thái thì ta nhn ñưc tK s:

(

)

(

)

( )

p 2 1 2

p 2 1

C T T L T

C T T

− +

−

(3-2)

Trong ñó L(T

): nhit Jn thay ñ)i trng thái & nhit ñ T

Trong thc t" giá tr# c'a L(T

) ln hơn rt nhiu so vi

– T

). Do ñó, n"u chn môi cht nóng chy có giá tr# nhit Jn

1 2

Hình 3.4 H thu- tích nhit có bù nhit

ln thì th tích c'a bình ch a gim mt cách ñáng k.

3.2 Đ,c tính c8a môi ch9t nóng ch3y

3.2.1 Khái nim v pha và s chuyn pha

3.2.1.1 S thay ñi ca entropy khi chuyn pha

3.2.1.2 S ph thuc ca nhit ñ chuyn pha vào áp sut

3.2.2 Hin tưng chuyn pha trong cht r$n

Vi mLi cht r@n, khi nung nóng ti mt nhit ñ nóng chy

sM b@t ñu chuyn t* pha r@n sang pha lHng, ñó là hin tưng nóng

chy. Đ cht r@n nóng chy h"t thì phi cung cp thêm mt nhit

lưng ñ chuyn hoàn toàn trng thái t* r@n thành lHng gi là nhit Jn

nóng chy. Khi làm lnh các cht lHng ti mt nhit ñ và áp sut xác

ñ#nh cht lHng sM chuyn t* pha lHng tr& thành pha r@n, ñó là hin

tưng ñông ñ!c. Trong quá trình này vt to ra mt nhit lưng ñúng

b(ng nhit lưng thu vào trong quá trình nóng chy.

3.3. M!t s môi ch9t nóng ch3y thư-ng dùng

3.3.1 Các yêu c!u ñ i vi môi cht nóng chy

3.3.1.1 Các ñc tính nhit ñng

3.3.1.2 Các ñc tính ñng hc

3.3.1.3 Đc tính hoá hc

3.3.1.4 Các ñc tính kinh t

3.3.2 Đc tính ca mt s môi cht nóng chy thưng dùng

3.3.2.1 Vt liu hu cơ

a. Paraffin

Sáp paraffin có màu tr@ng, không mùi, không v# vi nhit ñ

nóng chy trong khong t* 47

C ñ"n 64

C (116,6

F ñ"n 147,2

F),

có khi lưng riêng khong 0,9 g/cm

Luận văn:Nghiên cứu cơ sở tính toán thiết kế thiết bị tích trữ năng lượng nhiệt mặt trời dùng môi chất nóng chảy

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

Xác nhận đăng nhập

Đăng nhập từ tài khoản này?

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi