Thiết bị chưng cất nước dùng năng lượng mặt trời

Chia sẻ: Nguyễn Văn Quân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

389
lượt xem 108
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nước ngọt là một nhu cầu rất cơ bản cho sự sống của con người, Liên Hợp quốc đã cho biết hiện nay trên thế giới có hơn 2 tỷ người dân không được cung cấp đủ nước sạch cho mục đích sinh hoạt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết bị chưng cất nước dùng năng lượng mặt trời

4.5. THIÃÚT BË CHÆNG CÁÚT NÆÅÏC DUÌNG NÀNG LÆÅÜNG MÀÛT TRÅÌI Næåïc ngoüt laì mäüt nhu cáöu ráút cå baín cho sæû säúng cuía con ngæåìi, Liãn hiãûp quäúc âaî cho biãút hiãûn nay trãn thãú giåïi coï hån 2 tyí ngæåìi dán khäng âæåüc cung cáúp âuí næåïc saûch cho muûc âêch sinh hoaût. Do váûy, cuìng våïi váún âãö thiãúu huût nàng læåüng thç váún âãö næåïc saûch cuîng ngaìy mäüt trong nhæng chiãún læåüc âæåüc caí thãú giåïi quan tám. Trãn traïi âáút cuía chuïng ta, nhæîng nåi coï nhiãöu nàõng thç thæåìng åí nhæîng nåi âoï næåïc uäúng bë khan hiãúm. Båíi váûy nàng læåüng màût tråìi âaî âæåüc sæí duûng tæì ráút láu âãø thu næåïc uäúng bàòng phæång phaïp chæng cáút tæì nguäön næåïc báøn hoàûc nhiãùm màûn. 4.5.1. Cáúu taûo nguyãn lyï hoaût âäüng Coï ráút nhiãöu thiãút bë khaïc nhau âaî âæåüc nghiãn cæïu vaì sæí duûng cho muûc âêch chæng cáút næåïc, mäüt trong nhæîng hãû thäúng chæng cáút næåïc duìng nàng læåüng màût tråìi âån giaín âæåüc mä taí nhæ hçnh 4.85. Næåïc ngæng tuû trãn táúm phuí Maïng chæïa næåïc ngæng Næåïc vaìo Khay chæïa næåïc âæåüc sån âen laìm bãö màût háúp thuû Hçnh 4.85. Thiãút bë chæng cáút âån giaín. Næåïc báøn hoàûc næåïc màûn âæåüc âæa vaìo khay åí dæåïi vaì âæåüc âun 153
noïng båíi sæû háúp thuû nàng læåüng màût tråìi. Pháön âaïy cuía khay âæåüc sån âen âãø tàng quaï trçnh háúp thu bæïc xaû màût tråìi, næåïc coï thãø xem nhæ trong suäút trong viãûc truyãön bæïc xaû soïng ngàõn tæì màût tråìi. Bãö màût háúp thuû nháûn nhiãût bæïc xaû màût tråìi vaì truyãön nhiãût cho næåïc. Khi nhiãût âäü tàng, sæû chuyãøn âäüng cuía caïc phán tæí næåïc tråí nãn ráút maûnh vaì chuïng coï thãø taïch ra khoíi bãö màût màût thoaïng vaì säú læåüng tàng dáön. Âäúi læu cuía khäng khê phêa trãn bãö màût mang theo håi næåïc vaì ta coï quaï trçnh bay håi. Sæû bäúc lãn cuía doìng khäng khê chæïa âáöy håi áøm, sæû laìm maït cuía bãö màût táúm phuí båíi khäng khê âäúi læu bãn ngoaìi laìm cho caïc pháön tæí næåïc ngæng tuû laûi vaì chaíy xuäúng maïng chæïa åí goïc dæåïi. Khäng khê laûnh chuyãøn âäüng xuäúng dæåïi taûo thaình doìng khê âäúi læu. Âãø âaût hiãûu quaí ngæng tuû cao thç næåïc phaíi âæåüc ngæng tuû bãn dæåïi táúm phuí. Táúm phuí coï âäü däúc âuí låïn âãø cho caïc gioüt næåïc chaíy xuäúng dãù daìng. Âiãöu âoï cho tháúy ràòng åí moüi thåìi âiãøm khoaíng phán næía bãö màût táúm phuí chæïa âáöy caïc gioüt næåïc. Quaï trçnh ngæng tuû cuía næåïc dæåïi táúm phuí coï thãø laì quaï trçnh ngæng gioüt hay ngæng maìng, âiãöu naìy phuû thuäüc vaìo quan hãû giæîa sæïc càng bãö màût cuía næåïc vaì táúm phuí. Hiãûn nay ngæåìi ta thæåìng duìng táúm phuí laì kênh thuáûn låüi cho quaï trçnh ngæng gioüt. Ngæåìi ta tháúy ràòng åí vuìng khê háûu nhiãût âåïi, hãû thäúng chæng cáút næåïc coï thãø saín xuáút ra mäüt læåüng næåïc ngæng tæång âæång våïi læåüng mæa 0,5cm/ngaìy. Trong mäüt säú træåìng håüp, chuïng ta coï thãø taûo Hçnh 4.86. Taûo thiãút bë âån giaín 154
mäüt thiãút bë âån giaín mäüt caïch nhanh choïng âãø láúy næåïc ngoüt tæì næåïc biãøn, hay tæì nguäön næåïc ä nhiãøm (hçnh 4.86) 4.5.2. Tênh toaïn thiãút bë chæng cáút næåïc Ta coï thãø phán têch âån giaín quaï trçnh chæng cáút næåïc cuía thiãút bë theo så âäö hçnh 4.87. Thæûc cháút nãúu phán têch chi tiãút thç âáy ra quaï 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 Hçnh 4.87. Miãu taí quaï trçnh âäúi læu trong thiãút bë chæng cáút næåïc. trçnh ráút phæïc taûp coï liãn quan âãún quaï trçnh truyãön cháút. Tuy nhiãn coï thãø phán têch quaï trçnh âån giaín nhæ sau: Giaí thiãút ràòng næåïc tiãúp xuïc våïi bãö màût háúp thuû vaì chuïng cuìng chung nhiãût âäü laì T (hçnh 4.87), nhiãût âäü cuía táúm phuí laì T1, thç ta coï doìng nhiãût truyãön qua mäüt âån vë diãûn têch giæîa 2 bãö màût âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc: q = k(T- T1), (4.76) 2 Trong âoï k laì hãû säú truyãön nhiãût (W/m K) Biãøu diãùn quaï trçnh âäúi læu naìy nhæ taûo båíi 2 doìng khäng khê (hçnh 4.87), mäùi doìng coï læu læåüng khäúi læåüng tæång âæång laì m (kg/m2h), mäüt doìng thç chuyãøn âäüng lãn coìn mäüt doìng thç chuyãøn âäüng xuäúng dæåïi. Näüi nàng cuía mäùi âån vë khäúi læåüng khäng khê coï nhiãût âäü T laì cT. Nãúu xem âàûc tênh cuía khäng khê åí âáy nhæ laì khê lyï 155
tæåíng thç c laì nhiãût dung riãng cuía khäng khê. Doìng khê noïng råìi khoíi bãö màût phêa dưới mang nội năng ở mức mcT, còn dòng khí lạnh mang nội năng ở mức mcT1. Như vậy dòng nhiệt trao đổi giữa các bề mặt bởi những dòng naìy laì: q = mc (T- T1). (4.77) So saïnh cäng thæïc 4.1 vaì 4.2 ta coï læu læåüng doìng khê: mc = k, hay m = k/c. (4.78) Vê duû, våïi nhiãût dung riãng cuía khäng khê laì c = 0,28 Wh/kgK, vaì våïi træåìng håüp hãû säú truyãön nhiãût k = 4W/m2K, thç m = 14,3 kg/m2h. Giaí sæí ràòng doìng khäng khê âäúi læu chuyãøn âäüng tæång tæû vaì cuìng täúc âäü khi chuïng chæïa âáöy håi áøm. Sæû giaí thiãút naìy ráút phäø biãún khi phán têch quaï trçnh truyãön cháút nhæng chè coï thãø âuïng khi quaï trçnh truyãön cháút xaíy ra våïi täúc âäü nhoí. Hån næîa ta coï thãø cho ràòng khi khäng khê råìi khoíi mäùi bãö màût mang täøng læåüng håi næåïc phuì håüp âãø cán bàòng våïi nhiãût âäü tæång æïng cuía bãö màût, åí traûng thaïi cán bàòng thç trong mäüt âån vë thåìi gian coï bao nhiãu phán tæí næåïc råìi khoíi bãö màût màût thoaïng thç cuîng coï báúy nhiãu 1.0 0.8 Âäü áøm tæång âäúi, w 0.6 0.4 0.2 310 320 330 340 350 360 Nhiãût âäü, K Hçnh 4.88. Âäü áøm tæång âäúi cuía khäng khê åí aïp suáút khê quyãøn. 156
phán tæí næåïc quay tråí laûi. Sau âoï sæû táûp trung cuía caïc phán tæí loíng hay håi næåïc trong khäng khê gáön bãö màût màût thoaïng cuîng âaût âãún giaï trë cán bàòng vaì goüi laì âäü áøm tæång âäúi, w. Âäü áøm tæång âäúi laì khäúi læåüng cuía håi næåïc trong 1kg khäng khê, w phuû thuäüc nhiãöu vaìo nhiãût âäü (hçnh 4.88). Tiãúp theo, nãúu ta miãu taí quaï trçnh âäúi læu båíi sæû chuyãøn âäüng âäöng thåìi cuía 2 doìng khäng khê, mäùi mäüt doìng coï læu læåüng m trãn mäüt âån vë diãûn têch, læåüng næåïc váûn chuyãøn ra ngoaìi seî laì mw vaì læåüng næåïc vaìo trong laì mw1. Váûy læåüng næåïc âi ra m(w ÷ w1), âáy cuîng chênh laì læåüng næåïc âæåüc saín xuáút ra båíi thiãút bë loüc næåïc trong mäüt âån vë diãûn têch bãö màût, M. Tæång tæû nhæ quaï trçnh trao âäøi nhiãût giæîa 2 táúm phàóng ta coï thãø viãút phæång trçnh cán bàòng nàng læåüng trong thiãút bë chæng cáút coï daûng: P = k (T-T1) + εσ (T4-T41) + m r(w-w1), (4.79) 2 Trong âoï: P(W/m ) laì nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi âãún, e laì âäü âen cuía täø håüp bãö màût háúp thuû vaì næåïc, r (Wh/kg) laì nhiãût hoaï håi cuía næåïc. Våïi r = 660 Wh/kg, e = 1 vaì âäü chãnh nhiãût âäü trung bçnh cuía thiãút bë khoaíng 40K thç ta coï thãø xaïc âënh læåüng næåïc saín xuáút âæåüc cuía thiãút bë coï thãø xaïc âënh theo cäng thæïc: M = (P-160)/660 (kg/m2h) (4.80) ÅÍ Âaì Nàông våïi cæåìng âäü bæïc xaû trung bçnh P = 850 W/m2 thç tæì cäng thæïc (4.80) ta tênh âæåüc M = 1.0 kg/m2h hay våïi 6giåì nàõng trong ngaìy thç mäùi ngaìy 1m2 bãö màût háúp thuû thiãút bë saín xuáút âæåüc M = 6kg næåïc. Âäúi våïi caïc hãû thäúng låïn thæåìng âàût cäú âënh våïi diãûn têch låïn thç caïc doìng nàng læåüng chuí yãúu trong mäüt thiãút bë chæng cáút næåïc sæí duûng nàng læåüng màût tråìi khi noï hoaût âäüng coï thãø biãøu diãùn nhæ hçnh 4.89. 157
Muûc âêch cuía viãûc thiãút kãú mäüt thiãút bë chæng cáút næåïc laì laìm sao cho nhiãût læåüng duìng cho næåïc bay håi Qbh laì låïn nháút. Quaï trçnh truyãön nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi âaî âæåüc háúp thuû âãún bãö màût ngæng G Qpxa Q bx Qhthu Q trq Qdl Qpxa Qbx Q ra Qbh Qdl Qhthu Qnuoc Qvao Q dat Hçnh 4.89. Caïc doìng nàng læåüng chênh trong thiãút bë chæng cáút næåïc kiãøu bãø. xaíy ra båíi håi næåïc, vaì quaï trçnh naìy tyí lãû thuáûn våïi næåïc ngæng thu âæåüc. Hån næîa táút caí caïc pháön nàng læåüng khaïc truyãön tæì âaïy âãún pháön xung quanh phaíi haûn chãú caìng nhiãöu caìng täút. Háöu hãút caïc doìng nàng læåüng coï thãø âæåüc xaïc âënh theo caïc nguyãn lyï cå baín, nhæng sæû roì rè vaì caïc täøn tháút qua caïc goïc caûnh ráút khoï xaïc âënh vaì coï thãø gäüp laûi vaì âæåüc xaïc âënh bàòng thæûc nghiãûm bàòng caïc thiãút bë chæng cáút thæûc tãú. Så âäö maûng nhiãût cuía thiãút bë chæng cáút næåïc daûng bãø tæång tæû nhæ så âäö nhiãût cuía collector táúm phàóng nhæng coï 3 sæû khaïc biãût sau (hçnh 4.90): Nàng læåüng truyãön tæì âaïy âãún táúm phuí xaíy ra båíi quaï trçnh bay håi-ngæng tuû cäüng thãm âäúi læu vaì bæïc xaû. Täøn tháút phêa âaïy chuí yãúu laì quaï trçnh truyãön nhiãût xuäúng nãön âáút. Chiãöu sáu cuía næåïc 158
Ta trong thiãút bë hay dung læåüng cuía bãø phaíi âæåüc xaïc q c,c-s q r,c-s âënh trong tênh toaïn... Tc Læåüng næåïc ra chæng cáút tênh âæåüc tæì quaï trçnh bay q c,b-c qe q r,b-c håi ngæng tuû truyãön tæì âaïy âãún táúm phuí. G Så âäö nhiãût âæåüc Tb τα trçnh baìy åí hçnh 4.90, q r,c-s trong âoï caïc nhiãût tråí tæång æïng våïi caïc doìng Tg nàng læåüng hçnh 4.86. (Caïc pháön roì rè, täøn tháút qua caïc caûnh, næåïc vaìo vaì ra Hçnh 4.90. Så âäö maûng nhiãût. khäng trçnh baìy åí âáy). 4.5.3. Triãøn khai æïng duûng thæûc tãú 1- Maïng láúy næåïc ngæng 2 - Táúm kênh ngoaìi 5 3- Táúm kênh trong 4- Gæång phaín xaû cäú âënh 5- Gæång phàóng phaín xaû xoay 6- Låïp caïch nhiãût 7- Táúm háúp thuû sån âen 8- Khung ngoaìi 2 3 4 6 7 1 8 Hçnh 4.91. Thiãút bë chæng cáút næåïc coï gæång phaín xaû. 159
Thæûc tãú, chãú taûo thiãút bë chæng cáút næåïc coï thãm gæång phaín xaû âãø tàng cæåìng âäü bæïc xaû âãún, gæång phaín xaû coï thãø gáûp laûi khi khäng duìng. Táúm gæång phaín xaû coï thãø âàût phêa trãn hoàûc phêa dæåïi tuyì theo hæåïng âàût thiãút bë. Cáúu taûo cuía thiãút bë vaì nguyãn Hçnh 4.92. Thiãút bë chæng cáút 5kg/ngaìy. lyï nháûn bæïc xaû âæåüc mä taí nhæ hçnh 4.91. Hiãûn nay åí Viãût Nam âaî coï nhiãöu âãö taìi nghiãn cæïu triãøn khai æïng duûng thiãút bë chæng cáút næåïc NLMT, duìng âãø chæng cáút næåïc ngoüt tæì næåïc biãøn vaì cung cáúp næåïc saûch duìng cho sinh hoaût åí nhæîng vuìng coï nguäön næåïc ä nhiãùm våïi thiãút bë chæng cáút næåïc NLMT coï gæång phaín xaû, âaût âæåüc hiãûu suáút tæång âäúi cao. Chuïng ta coï thãø chãú taûo caïc thiãút bë chæng cáút næåïc theo thiãút kãú åí trãn coï cäng Hçnh 4.93. Thiãút bë chæng cáút næåïc cäú âënh. suáút tæì 5 âãún 10 160
lêt/ngaìy. Thiãút bë naìy ráút thuáûn låüi cho caïc ngæ dán âi thuyãön âaïnh caï láu ngaìy trãn biãøn. Thiãút bë coï thãø chãú taûo theo kiãøu khay (hçnh 4.94) thuáûn låüi cho quaï trçnh váûn chuyãøn vaì sæí duûng. Tuy nhiãn thiãút bë naìy giaï thaình coìn cao, nãn viãûc triãøn khai räüng raîi vaìo thæûc tãú coìn nhiãöu khoï khàn. Thiãút bë chæng cáút næåïc thæåìng coï 2 loaûi: loaûi nàõp kênh Hçnh 4.94. Thiãút bë chæng cáút kiãøu khay. phàóng coï chi phê cao 2 (khoaíng 23 USD/m ), tuäøi thoü khoaíng 30 nàm, vaì loaûi nàõp plastic coï chi phê reí hån nhæng hiãûu quaí chæng cáút keïm hån. ÅÍ nhæîng vuìng biãøn hay Haíi âaío chuïng ta coï thãø xáûy dæûng caïc bãø xi màng våïi säú læåüng låïn thç giaï thaình coï thãø reî hån (hçnh 4.95) Hçnh 4.95. Hãû thäúng caïc thiãút bë chæng cáút næåïc duìng nàng læåüng Màût tråìi. 161