Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu về sự phân tầng nhiệt của nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO<br /> ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG<br /> <br /> NGUYỄN VĂN LƯƠNG THIỆN<br /> <br /> NGHIÊN CỨU VỀ<br /> SỰ PHÂN TẦNG NHIỆT CỦA NƯỚC<br /> Chuyên ngành<br /> <br /> : Công nghệ Nhiệt<br /> <br /> Mã số<br /> <br /> : 60.52.80<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT<br /> <br /> Đà Nẵng – Năm 2014<br /> <br /> Công trình hoàn thành tại<br /> ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học: TS. THÁI NGỌC SƠN<br /> <br /> Phản biện 1: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng<br /> Phản biện 2: PGS.TS. Hoàng Dương Hùng<br /> <br /> Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận<br /> văn tốt nghiệp thạc sĩ Công nghệ nhiệt họp tại Đại học Đà Nẵng<br /> vào ngày 20 tháng 12 năm 2014<br /> <br /> Có thể tìm hiểu tại:<br /> - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng<br /> - Trung tâm Thông tin – Tư liệu, Đại học Đà Nẵng<br /> <br /> 1<br /> MỞ ĐẦU<br /> 1.Tính cấp thiết của đề tài<br /> Ngày nay, tiết kiệm năng lượng và đối phó với biến đổi khí<br /> hậu là ưu tiên hàng đầu của mỗi quốc gia.<br /> Trong hệ thống đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời,<br /> sự phân tầng nhiệt độ trong các bồn chứa nước nóng có ảnh hưởng<br /> lớn đến hiệu suất nhiệt của hệ thống và là một vấn đề quan trọng<br /> trong việc thiết kế các bồn chứa trữ nhiệt.<br /> 2. Mục tiêu nghiên cứu<br /> Nghiên cứu sự phân tầng nhiệt độ của nước bên trong bình<br /> chứa.<br /> 3. Giả thuyết nghiên cứu<br /> Đưa ra một số giả thuyết để giải các phương trình vi phân<br /> mô tả sự phân tầng nhiệt và kiểm chứng qua thực nghiệm<br /> 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu<br /> Nghiên cứu sự phân tầng nhiệt độ của nước bên trong bình<br /> chứa đặt đứng và ngang.<br /> 5. Phương pháp nghiên cứu<br /> Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô hình thực nghiệm và mô<br /> phỏng số.<br /> 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn<br /> - Áp dụng lý thuyết tính toán vào các mô hình thực tế.<br /> - Áp dụng các phần mềm tính toán và mô phỏng để giải các<br /> bài toán phân tầng nhiệt.<br /> - Nâng cao hiệu suất của bộ thu năng lượng mặt trời, góp<br /> phần tích trữ nước nóng lâu dài và giảm tiêu thụ điện năng trong giờ<br /> cao điểm.<br /> <br /> 2<br /> CHƯƠNG 1<br /> TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÂN TẦNG NHIỆT CHẤT LỎNG<br /> 1.1. TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÂN TẦNG NHIỆT VÀ LƯU TRỮ<br /> NHIỆT<br /> 1.1.1. Giới thiệu về bồn trữ nhiệt<br /> a. Phân loại các dạng bồn chứa nước nóng<br /> b. Ứng dụng của bồn chứa nước nóng<br /> 1.1.2. Các phương pháp thu thập và tích trữ nhiệt năng lượng<br /> mặt trời<br /> 1.1.3.Tổng quan về sự phân tầng nhiệt của bồn lưu trữ<br /> Phân tầng nhiệt của nước trong bồn lưu trữ nhiệt là sự phân bố<br /> nhiệt độ của phần tử nước theo chiều cao của bồn chứa lưu trữ. Nó được<br /> tạo ra bởi sự chênh lệch mật độ của nước theo nhiệt độ. Sự phân tầng<br /> nhiệt của nước trong bình chứa có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất<br /> nhiệt của hệ thống nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời.<br /> 1.1.4.Phân loại các dạng phân tầng nhiệt của chất lỏng<br /> a. Phần tầng động<br /> b. Phân tầng tĩnh<br /> 1.1.5.Ứng dụng của phân tầng nhiệt<br /> <br /> · Ứng dựng phân tầng nhiệt để nâng cao hiệu suất của bộ<br /> thu năng lượng măt trời.<br /> <br /> · Ứng dụng trong năng lượng hạt nhân<br /> · Ứng dụng trong bồn lưu trữ lạnh<br /> 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ SỰ PHÂN TẦNG CỦA CHẤT LỎNG<br /> 1.2.1.Các vấn đề ảnh hưởng đến sự phân tầng nhiệt của<br /> nước trong bồn chứa<br /> Sự phân tầng nhiệt trong bình chứa nước nóng bị ảnh hưởng<br /> bởi các nhân tố:<br /> <br /> 3<br /> Ø Dòng chảy đối lưu tự nhiên bên trong thành bình sinh ra<br /> bởi tổn thất nhiệt của nước ra môi trường xung quanh.<br /> Ø Sự truyền nhiệt từ bình chứa trữ nhiệt ra môi trường xung<br /> quanh thông qua vách bình.<br /> Ø Sự khuếch tán nhiệt giữa nước lạnh và nước nóng tại bề<br /> mặt phân cách do sự khác biệt về nhiệt độ.<br /> Ø Sự truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức do dòng chảy xuyên<br /> suốt bình chứa ở chế độ động.<br /> 1.2.2. Các nghiên cứu về phân tầng trong và ngoài nước<br /> a. Nghiên cứu về sự phân tầng nhiệt trong nước<br /> b. Những nghiên cứu ngoài nước<br /> 1.3. CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÂN TẦNG NHIỆT<br /> CỦA BỒN CHỨA<br /> Những phương pháp tính và thiết kế mới được áp dụng cho<br /> các bình lưu trữ nhiệt luôn thay đổi và cải tiến nhằm nâng cao hiệu<br /> suất của bồn trữ nhiệt. Đặc biệt các phương pháp đánh giá mức độ<br /> phân tầng nhiệt trong bể chứa cũng đã được đưa ra gân đây. Sau khi<br /> có sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, đặc biệt là máy<br /> tính cá nhân. Mô hình đầu tiên được đưa ra dựa trên nguyên lý của<br /> định luật nhiệt động 1 và kết hợp với định luật nhiệt động 2 về<br /> exergy lưu trữ.<br /> Phương trình mô tả năng lượng lưu trữ Elt và exergy ξlt lưu trữ.<br /> <br /> Ein = Elt = min .c p ( T - T0 )<br /> æT ö<br /> xlt = min .c p ( T - T0 ) - min .c p .T0 .ln ç ÷<br /> è T0 ø<br /> <br /> x* =1Exergy không thứ nguyên :<br /> <br /> x -xmix<br /> xst -xmix<br /> <br /> (1.1)<br /> <br /> (1.6)<br /> <br />