Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống bếp lò sử dụng đa nhiên liệu, tích hợp bộ thu nhiệt tận dụng, phục vụ sản xuất và đời sống

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các số liệu

nghiên cứu trong luận văn này là trung thực.

Kết quả nghiên cứu trong thực hiện luận văn này đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm cho lời cam đoan trên.

Thừa Thiên Huế, ngày 30 tháng 05 năm 2016

Người viết cam đoan

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

Nguyễn Huy Phương

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này, tôi được sự

tận tình giúp đỡ của rất nhiều quý thầy cô giáo, cơ quan và bạn bè đồng nghiệp.

Trước hết xin gửi lời biết ơn chân thành đến NGƯT.TS. Đinh Vương Hùng thầy hướng dẫn khoa học cho tôi, đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Huế, các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí - Công nghệ và bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi nhiều mặt trong quá trình thực hiện luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thừa Thiên Huế, ngày 30 tháng 05 năm 2016

Tác giả

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

Nguyễn Huy Phương

iii

TÓM TẮT

Luận văn nghiên cứu, tìm hiểu quá trình phát triển, cải tiến các loại bếp lò, lò đốt trên thế giới và ở Việt Nam. Khảo sát tình hình sử dụng bếp đun nhiên liệu sinh khối trên địa bàn thành phố Huế, từ đó phân tích đặc điểm kết cấu của các loại bếp lò dùng nhiên liệu sinh khối, nguyên lý hoạt động của bếp lò, hiệu suất của bếp, từ đó tìm ra được ưu nhược điểm của các loại bếp đang sử dụng.

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu và các thông số kích thước của bếp lò; chúng tôi đã thiết kế hai mẫu bếp, chế tạo một mẫu bếp lò xây cải tiến sử dụng cho hộ gia đình có khả năng nấu cùng lúc 02 nồi 04 lít và bộ phận thu nhiệt thừa collector quanh lò dùng đun nước nóng để tiến hành thử nghiệm.

Mẫu bếp đã được tiến hành khảo nghiệm với ba thí nghiệm: sử dụng đốt củi, đốt than tổ ong và đốt gas trên mẫu bếp hộ gia đình. Kết quả đạt được khi đun củi sau 30 phút thì đun sôi được 1 nồi nước có dung tích 4 lít nước, nồi bếp phụ dung tích 4 lít đạt nhiệt độ 80°C.

Kết quả thực nghiệm mẫu bếp lò xây cải tiến dùng cho hộ gia đình, có khả năng làm việc tốt với cả ba loại nhiên liệu là: củi, than tổ ong và gas công nghiệp. Bếp thu khói triệt để, có hiệu suất nhiệt cao hơn do giảm tổn thất truyền nhiệt, tiêu hao nhiên liệu giảm khoảng 35 % so với bếp đối chứng (bếp kiềng). Mẫu bếp có bộ phận collector thu nhiệt thừa truyền qua thành lò và các van áp suất an toàn, tận dụng được phần nhiệt cho đun nước nóng sử dụng nhà bếp.

Mẫu bếp gọn nhẹ, bảo đảm độ bền, có khả năng di động, dễ chế tạo với các vật

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

liệu sẵn có, bảo đảm vệ sinh thực phẩm và an toàn sử dụng.

iv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................................... i

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................ ii

TÓM TẮT ...................................................................................................................................... iii

MỤC LỤC ..................................................................................................................................... iv

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................... vii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................................................ viii

ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................................ 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ............................................................................ 4

1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BẾP LÒ ............................................................................ 4

1.2. TÌNH HÌNH CẢI TIẾN BẾP LÒ TRÊN THẾ GIỚI ......................................................... 5

1.3. ỨNG DỤNG BẾP LÒ CẢI TIẾN Ở VIỆT NAM. ............................................................. 6

1.4. CÁC LOẠI BẾP ĐUN, LÒ ĐỐT ......................................................................................... 7

1.4.1. Bếp kiềng: ............................................................................................................................. 7

1.4.2. Bếp lò: ................................................................................................................................... 8

1.4.3. Bếp hóa khí (Bếp ga sinh học)............................................................................................ 9

1.4.4. Bếp Gas ................................................................................................................................. 9

1.4.5. Bếp sử dụng điện. ............................................................................................................. 10

1.5. THỰC TRẠNG BẾP ĐUN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH KHỐI HIỆN NAY. ... 11

1.5.1. Bếp kiềng ba chân. ............................................................................................................. 11

1.5.2. Bếp lò. ................................................................................................................................. 12

1.5.3. Bếp lò cải tiến không khói. ............................................................................................... 13

1.5.4. Các loại bếp cải tiến tiết kiệm năng lượng. ..................................................................... 13

1.6. KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BẾP ĐUN SINH KHỐI Ở THÀNH PHỐ HUẾ ............................................................................................................................................... 16

CHƯƠNG 2. CÁC DẠNG NHIÊN LIỆU VÀ NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG TRONG LÒ ĐỐT ............................................................................................................................................... 18

2.1. NHIÊN LIỆU Ở THỂ RẮN ................................................................................................ 18

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

2.2. NHIÊN LIỆU Ở THỂ LỎNG ............................................................................................. 19

v

2.3. NHIÊN LIỆU Ở THỂ KHÍ .................................................................................................. 19

2.4. NĂNG LƯỢNG KHÁC: ..................................................................................................... 20

CHƯƠNG 3. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ................................................ 21

3.1. MỤC TIÊU CỤ THỂ ........................................................................................................... 21

3.2. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................................ 21

3.2.1. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................... 21

3.2.2. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................................ 21

3.3. TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 21

CHƯƠNG 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................... 22

4.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ................................................................... 22

4.2. PHƯƠNG PHÁP PHỎNG VẤN CHUYÊN GIA............................................................ 22

4.3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ .................................................................... 22

4.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .................................................................................. 22

CHƯƠNG 5. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................... 23

5.1. NHIÊN LIỆU SINH KHỐI ................................................................................................. 23

5.1.1. Khái niệm về sinh khối ...................................................................................................... 23

5.1.2. Nguồn gốc của sinh khối ................................................................................................... 23

5.1.3. Công nghệ chuyển đổi năng lượng sinh khối.................................................................. 28

5.1.4. Hàm lượng nước và năng suất nhiệt của sinh khối......................................................... 30

5.1.5. Năng suất nhiệt của sinh khối ........................................................................................... 31

5.1.6. Quá trình đốt cháy của nguyên liệu sinh khối bằng gỗ .................................................. 31

5.1.7. Các đặc tính khác của sinh khối ....................................................................................... 33

5.1.8. Sơ chế nhiên liệu sinh khối ............................................................................................... 34

5.2. TÍNH TOÁN SỰ ĐỐT CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU SINH KHỐI. ............................... 34

5.2.1 Các nguyên lý của quá trình cháy ..................................................................................... 34

5.2.2. Tính lượng không khí cho quá trình đốt cháy. ................................................................ 36

5.3. TRUYỀN NHIỆT TRONG NẤU ĂN ............................................................................... 40

5.3.1. Dẫn nhiệt ............................................................................................................................. 40

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

5.3.2. Đối lưu ................................................................................................................................ 41

vi

5.4. THIẾT KẾ MỘT SỐ MẪU BẾP LÒ SỬ DỤNG ĐA NHIÊN LIỆU ............................ 43

5.4.1. Thiết kế mẫu bếp lò sử dụng cho hộ gia đình ................................................................. 43

5.4.2. Thiết kế mẫu bếp dùng cho nhà hàng, quán ăn tập thể .................................................. 46

5.4.3. Kích thước tiêu chuẩn của các loại xoong nồi, than tổ ong ........................................... 49

5.4.4. Thiết lập bài toán cân bằng nhiệt cho mỗi loại bếp ........................................................ 51

5.4.5. Kết quả tính toán. ............................................................................................................... 53

5.5 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐỐI CHỨNG..................................................................... 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 58

KẾT LUẬN .................................................................................................................................. 58

KIẾN NGHỊ .................................................................................................................................. 58

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 60

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 5.1. Phân loại và các dạng sinh khối................................................................................. 23

Bảng 5.2. Bảng thành phần cấu tạo nhiên liệu gỗ ..................................................................... 32

Bảng 5.3. Các phản ứng cháy ...................................................................................................... 35

Bảng 5.4. Thí dụ thành phần hoá học và tỉ lệ của một số chất đốt .......................................... 37

Bảng 5.5. Hệ số dẫn nhiệt một số vật liệu .................................................................................. 41

Bảng 5.6. Kích thước đường kính ngoài các loại nồi ............................................................... 49

Bảng 5.7. Kích thước và trọng lượng than tổ ong tiêu chuẩn .................................................. 50

Bảng 5.8. Lượng nước đun sôi tương ứng trọng lượng viên than ........................................... 50

Bảng 5.9. Năng suất tỏa nhiệt của một số nhiên liệu ................................................................ 50

Bảng 5.10. Kết quả thử nghiệm mẫu bếp khi đun củi .............................................................. 57

Bảng 5.11. Kết quả thử nghiệm mẫu bếp khi đun than tổ ong ................................................ 57

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

Bảng 5.12. Kết quả thử nghiệm mẫu bếp khi đun gas .............................................................. 57

viii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Bếp củi truyền thống ..................................................................................................... 4

Hình 1.2. Bếp tiết kiệm năng lượng TK90 .................................................................................. 7

Hình 1.3. Bếp lò di động tự đắp .................................................................................................... 8

Hình 1. 4. Bếp lò tự xây có nhiều vòng ........................................................................................ 9

Hình 1.5. Bếp gas hóa khí .............................................................................................................. 9

Hình 1.6. Bếp ga sử dụng khí hóa lỏng ........................................................................................ 9

Hình 1.7. Bếp điện sử dụng dây điện trở.................................................................................... 10

Hình 1.8. Bếp từ Midea MI-SV21DM ....................................................................................... 11

Hình 1.9. Bếp hồng ngoại Sanaky SNK2102HG ..................................................................... 11

Hình 1.10. Bếp kiềng ba chân. .................................................................................................... 12

Hình 1.11. Bếp lò di động. ........................................................................................................... 12

Hình 1.12. Bếp lò cải tiến. ........................................................................................................... 13

Hình 1.13. Bếp parabol sử dụng năng lượng mặt trời .............................................................. 14

Hình 1.14. Hầm nắp cố định chế tạo sẵn ................................................................................... 15

Hình 1.15. Bếp hồng ngoại không dùng quạt ............................................................................ 16

Hình 1.16. Bếp ga sử dụng tại quán phở Sài Gòn ..................................................................... 16

Hình 1.17. Bếp lò tự xây tại nhà hàng. ...................................................................................... 17

Hình 2.1. Củi gỗ và củi ép từ dăm bào ....................................................................................... 18

Hình 2.2. Than củi và than đá ..................................................................................................... 18

Hình 2.3. Cồn công nghiệp .......................................................................................................... 19

Hình 2.4. Khí Gas ......................................................................................................................... 19

Hình 5.1. Vụn gỗ và bã vỏ mía ................................................................................................... 23

Hình 5.2. Gỗ rừng, gỗ lâm nghiệp .............................................................................................. 24

Hình 5.3. Hình dạng và kích cỡ một số vật liệu sinh khối ....................................................... 33

Hình 5.4. Quá trình bức xạ nhiệt ................................................................................................. 42

Hình 5.5. Kết cấu mẫu bếp sử dụng cho hộ gia đình ................................................................ 44

Hình 5.6. Giá đỡ bếp .................................................................................................................... 44

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

Hình 5.7. Thân bếp ....................................................................................................................... 45

ix

Hình 5.8. Bộ thu nhiệt .................................................................................................................. 45

Hình 5.9. Bộ trao đổi nhiệt .......................................................................................................... 46

Hình 5.10. Giá đỡ than tổ ong ..................................................................................................... 46

Hình 5.11. Kết cấu mẫu bếp dùng cho nhà hàng ...................................................................... 47

Hình 5.12. Thân bếp ..................................................................................................................... 48

Hình 5.13. Bộ thu nhiệt tận dụng ................................................................................................ 48

Hình 5.14. Giá đỡ than tổ ong ..................................................................................................... 49

Hình 5.15. Mẫu bếp dùng cho hộ gia đình ................................................................................. 51

Hình 5.16. Mẫu bếp dùng cho nhà hàng .................................................................................... 52

Hình 5.17. Mô hình thử nghiệm mẫu bếp lò xây cải tiến dùng cho hộ gia đình .................... 56

Sơ đồ 5.1. Công nghệ chuyển đổi năng lượng sinh khối .......................................................... 28

Sơ đồ 5.2. Các sản phẩm của quá trình nhiệt phân ................................................................... 29

Sơ đồ 5.3. Sơ đồ sơ chế nhiên liệu sinh khối từ phế thải. ......................................................... 34

Biểu đồ 5.1. Hàm lượng nước và năng suất nhiệt của sinh khối ............................................. 30

Biểu đồ 5.2. Giá trị nhiệt của nhiên liệu sinh khối .................................................................... 31

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

Biểu đồ 5.3. Quá trình đốt cháy vật liệu gỗ ............................................................................... 32

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống bếp lò sử dụng đa nhiên liệu, tích hợp bộ thu nhiệt tận dụng, phục vụ sản xuất và đời sống

Chủ đề: