Nghiên cứu nâng cao hiệu suất thiết bị chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời

Trang tựa Trang Quy t định giao đề tài Lý lịch khoa học .... vii Danh sách các hình ..... Tuy nhiên, sự khai thác nguồn tài nguyên này hãy còn nhiều h n ch... Các ph ơng pháp thu hồi n c

Trang tựa Trang Quy t định giao đề tài

Lý lịch khoa học i

L i cam đoan ii

L i c m ơn iii

Tóm tắt n i dung luận văn iv

M c l c v

Danh sách các chữ vi t tắt vi

Danh sách các b ng vii

Danh sách các hình viii

Ch ơng 1.T NG QUAN 5

Ch ơng 2.C ăS LÝ THUY T 23

Ch ơng 3.TÍNH TOÁN VÀ THI T K 46

Ch ơng 4.THÍ NGHI MăVÀăĐÁNHăGIÁă 58

Ch ơng 5.K TăLU NăVÀăKI NăNGH 70 TÀI LI U THAM KH O

c p Nhi t dung riêng c a n c (J.kg-1.K-1)

Q s Nhi t l ng c n thi t đun sôi n c (W)

Q bh Nhi t l ng c n thi t để n c bay hơi (W)

r nhi t ẩn hóa hơi.(J/kg)

Ψ rim a tia tơi b c x mặt tr i

h Chiều cao c a Parapol (m)

f Tiêu cự Parapol (m)

F Tiêu điểm Parapol (m)

HÌNH TRANG

Hình 1.1 Quỹ đ o chuyển đ ng c a trái đ t quanh mặt tr i 6

Hình 1.2μ Các vùng trên trái đ t 6

Hình 1.3 Quang phổ b c x mặt tr i 8

Hình 1.3 : Thi t bị ch ng c t n c d ng bị đ ng 20

Hình 1.4 : Thi t bị ch ng c t n c d ng bị đ ng 20

Hình 1.5: Thi t b ị ch ng c t dùng b c 21

Hình 1.6.: Thi t b ị ch ng c t d ng bậc thang 21

Hình 1.7: Thi t b ị ch ng c t d ng ch đ ng 24

Hình 1.8.μ Ch ng c t n c v i b thu hình c u 25

Hình 2.1μ Đ ng cong parapol 28

Hình 2.2μ Các đ ng parapol có cùng khẩu đ và tiêu điểm F 29

Hình 2.3: Hình parapol tròn xoay 31

Hình 2.4: Ph n x c a tia sáng khi t i g ơng parapol 41

Hình 2.6 Các bọt hơi hình thành t i tâm sôi 43

Hình 2.7 Ng ng giọt và ng ng màng 45

Hình 3.1 Hình d ng c a ch o parapol sau khi ch t o 52

Hình 3.2: C u t o nồi ch ng c t hơi n c đ c ng ng bên trong ng đồng 53

Hình 3.4 C u t o nồi ch ng c t cho hơi n c ng ng

Hình 3.5: Nồi ch ng c t cho hơi n c ng ng t

phía ngoài ng đồng gi i nhi t sau khi ch t o 56 Hình 4.1: B c x mặt tr i theo th i gian các gi trong ngày 60 Hình 4.2: B c x mặt tr i trong kho ng th i gian 10h00’ đ n 11h00’ 61 Hình 4.3μ L ng n c ch ng c t thu đ c trong từng gi c a mô hình 1 62

Ch ngă1:

T NG QUAN

1.1 T ng quan v ngu nănĕngăl ng m t tr i

Năng l ng mặt tr i là nguồn năng l ng tự nhiên r t l n, có khắp nơi mà con

ng i đư bi t ng d ng từ lâu đ i, nó là nguồn năng l ng vô cùng quan trọng đ i

v i sự tồn t i và sự phát triển c a sự s ng trên trái đ t Tuy nhiên, sự khai thác nguồn tài nguyên này hãy còn nhiều h n ch V i sự tiêu th năng l ng ngày càng gia tăng, nguồn năng l ng hóa th ch ngày càng c n ki t ng i ta bu c ph i tìm nguồn năng l ng bổ sung nh năng l ng h t nhân, năng l ng mặt tr i, năng

l ng sinh họcầ M t trong các nguồn năng l ng đ c các nhà nghiên c u trên

th gi i r t quan tâm là năng l ng mặt tr i, tuy là lo i năng l ng siêu s ch, vô tận và đâu cũng có nh ng ng d ng trên quy mô l n thì không d vì nó có những đặc điểm riêng

1.1.1 M t tr i

Mặt tr i là qu c u có đ ng kính 1,39 x 106

km, có nhi t đ r t cao, vùng trung tâm mặt tr i có x y ra các ph n ng nhi t h ch nên nhi t đ đ t đ n hàng ch c tri u đ Nhi t đ hữu hi u bề mặt ngoài mặt tr i kho ng 5762o K, quang phổ

b c x mặt tr i g n gi ng v i quang phổ b c x c a vật đen tuy t đ i có cùng nhi t

đ

Trái đ t có đ ng kính 1,27 x 104 km, kho ng cách trung bình giữa mặt tr i và trái đ t là 1,50 x 108 km, kho ng cách xa nh t c a mặt tr i v i trái đ t là vào ngày 21/6 (h chí) là 95,9 x 106 miles, kho ng cách ngắn nh t vào ngày 21/12 (đông chí)

là 89,83x106 miles, nh vậy kho ng cách giữa mặt tr i và trái đ t thay đổi trong kho ng 150 x 106 km ±1,7%

Trái đ t quay xung quay mặt tr i trên m t mặt phẳng elip gọi là mặt phẳng hoàng

đ o, trái đ t quay quanh mặt tr i 1 vòng là 365 + 1/4 ngày, quỹ đ o chuyển đ ng

c a trái đ t quanh mặt tr i gọi là đ ng hoàng đ o

Trái đ t vừa quay quanh mặt tr i trên đ ng hoàng đ o đồng th i vừa xoay quanh tr c c a nó nghiên v i mặt phẳng hoàng đ o m t góc là 23,50, m i vòng quay quanh tr c c a nó là là 24h Sơ đồ nguyên lý chuyển đ ng c a trái đ t quanh mặt tr i và tự xoay quang tr c c a nó thể hi n hình 1.1

Hình 1.1 Qu ỹ đ o chuyển động c a trái đất quanh mặt trời

Do trái đ t vừa chuyển đ ng xoay

quanh tr c c a nó vừa quay quanh

mặt tr i nên b c x mặt tr i chi u

trên các vùng trên bề mặt trái đ t

cũng khác nhau

Từ hình 1.1 ta cũng nhận th y vào

các ngày 21/3 (ngày xuân phân) và

ngày 21/9 (ngày thu phân) mặt tr i

chi u thẳng vào xích đ o, còn ngày

21/6 (ngày h chí) mặt tr i chi u thẳng vào chí tuy n bắc, còn ngày 21/12 (ngày đông chí) mặt tr i chi u thằng vào chí tuy n nam Nh vậy các vùng có vĩ đ trên 23,50 mặt tr i không bao gi qua đỉnh đ u lúc 12h

1.1.2 Quang phổ b c x mặt tr i

Vì nhi t đ c a bề mặt tr i r t cao (57620K) nên mặt tr i phát ra b c x vào vũ

tr theo t t c các ph ơng, λλ% năng l ng b c x tập trung trong dãi quang phổ

có b c sóng 0,2≤ ≤3 m, kh năng b c x đơn sắc đ t cực đ i ng v i b c sóng

m= 0,5 m Trong thành ph n quang phổ b c x mặt tr i: Tia tử ngo i ( =4x10-3– 0,38 m ) chi m 8,7% dãi ánh sáng ( = 0,38 – 0,76 m) chi m kho ng 44,6%, d i hồng ngo i ( =0,76 -103 m) chi m 45,4%

B ng 1.1 cho chúng ta th y tình tr ng phân b quang phổ chi u c a b c x mặt

0,4 – 0,52 m 0,52 – 0,62 m 0,62 – 0,78 m

6,978 x 10-5 6,978 x 10-76,978 x 10-4

7,864 x 10-62,122 x 1018,073 x 101

2,240 x 1021,827 x 1022,280 x 102

0,57 1,55 5,90

16,39 13,36 16,68

Hồng ngo i – A

Hồng ngo i – B

0,78 – 1,4 m 1,4 – 3,0 m

4,125 x 1021,836 x 102

30,18 13,43

Nh vậy từ b ng 1.1 ta nhận th y, trong dãi quang phổ từ 0,20 – 3 m, tổng l ng

b c x chi m 98,07%, còn ph n năng l ng chi m v i >3 m là r t nh Còn trong d i quang phổ 0,40 ≤ ≤3,0 m, tổng năng l ng chi m λ1,04%, đặc điểm quang phổ này liên quan chặt ch v i tính năng sử d ng năng l ng mặt tr i sau này

Quang phổ b c x mặt tr i ngoài b u khí quyển thể hi n trên đồ thị quang phổ

b c x nh hình 1.3

Hình 1.3.Quang ph ổ b c x mặt trời

C ng đ b c x mặt tr i chi u đ n 1m2 bề mặt đặt vuông góc v i tia b c x phía ngoài b u khí quyển là Ib=1367±7W/m2 đ c gọi là hằng s b c x mặt tr i N u xem mặt tr i là m t vật đen tuy t đ i có đ ng kính là D=1,395 x 106 km thì di n tích bề mặt mặt tr i là 6,131 x 1018 m2, do đó năng l ng b c x từ bề mặt mặt tr i phát ra t ph ơng s là:

(5,67 x 10-8) x (6,131 x 1018) x 57624 = 3,832 x 1026 W

Trái đ t có bán kính r=6436 km, kho ng cách giữa mặt tr i và trái đ t R=150,6 x

106km , do đó ph n năng l ng chi u lên bề mặt ngoài c a l p khí quyển s đ n trái

Vì đây là nguồn năng l ng tái sinh, siêu s ch, khổng lồ nên đ c nhiều nhà nghiên

c u trên th gi i quan tâm tận d ng nhiều góc đ khác nhau, ví d về khía c nh hi u

ng quang đi n, ng i ta nghiên c u ch t o các pin mặt tr i có giá thành th p, hi u

su t cao để sán xu t ra năng l ng tiêu dùng, về hi u ng quang nhi t ng i ta nghiên

c u để s n xu t n c nóng, s n xu t n c ngọt từ n c biển, s y, s iầ và m c đích cao nh t là s n xu t đi n năng, hi u ng quang h p và quang hóa cũng đ c quan tâm

m nh m , đặc bi t là những n c có kỹ thuật và công ngh cao

Về khía c nh khác năng l ng b c x mặt tr i trên bề mặt trái đ t có tính phân tán, thay đổi theo th i gian và th t th ng cho nên cũng có những nhà nghiên c u thử nghi m theo h ng sử d ng năng l ng mặt tr i phía ngoài vũ tr Đư có những đề án tính toán, thử nghi m s n xu t đi n năng bằng cách lắp ráp ngoài kho ng không vũ tr

m t h th ng pin mặt tr i có di n tích l n ( phía ngoài vũ tr , c ng đ b c x mặt

tr i ổn định không có ngày đêm v i hằng s mặt tr i Is =1367W), năng l ng thu đ c

s chuyển thành b c sóng ngắn truyền về trái đ t, trái đ t ti p thu chuyển thành năng

l ng thông d ng Cũng có những đề án phóng và lắp ráp ngoài vũ tr ba h th ng

g ơng ph n x quay theo quỹ đ o khác nhau tính toán tr c để ph n x về m t vùng

nh t định trên trái đ t (m i g ơng ph n x chi u trong 8h nh vậy vùng này s đ c

chi u nắng su t 24h và các thi t bị s n xu t đi n năng s đ c đặt t i đ y để ng

d ngầ

Tuy nhiên, vi c ng d ng khai thác nguồn năng l ng này đang còn dừng m c đ

nh t định vì c n ph i có kỹ thuật cao, kinh phí đ u t nghiên c u và giá c c nh tranh

đ c trong s n xu t đi n năngầ nghĩa là t ơng lai r t sáng s a nh ng c n ph i có

th i gian

1.1.3 L ch s cácăgianăđo n phát tri n ng d ngănĕngăl ng m t tr i

Về lịch sử, con ng i đư bi t ng d ng năng l ng mặt tr i từ hơn 3000 năm tr c

Hằng trăm năm tr c công nguyên, ng i Trung Qu c đư bi t ch g ơng c u l m bằng cách đánh bóng để l y lửa từ năng l ng mặt tr i, Archimet đư bi t tập trung vài trăm g ng đồng đánh bóng để tập trung năng l ng mặt tr i đ t cháy chi n thuyền giặcầ Tuy nhiên, vi c bi n nguồn năng l ng mặt tr i thành nguồn năng

l ng chính th ng và cung c p đ ng lực để sử d ng chỉ kho ng 400 năm g n đây Căn c trên vi c ng d ng nguồn năng l ng mặt tr i nh là m t nguồn năng

l ng và cung c p đ ng lực, các nghiên c u và ng d ng phân quá trình phát triển

và ng d ng năng l ng thành tám giai đo n:

1- Giai đo n 1: 1615 – 1900

Có thể xem đây là giai đo n lịch sử cận đ i, m i giai đo n đ c đánh d u bằng

m t s công trình đặc tr ng Ví d , năm 1860 công trình s ng i Pháp ch t o

b p mặt tr i dùng g ơng ph n x parpol cùng cho quân đ i Châu Phi, ch t o máy phát đ ng lực công su t 1,6Hp, ch t o máy phát đ ng hơi n c dùng năng

l ng mặt tr i cho máy in ầ Và m t s công trình khác

2- Giai đo n 2: 1901 – 1920

Trọng điểm c a các nhà nghiên c u trên th gi i ch y u tập trung vào h th ng thi t bị đ ng lực dùng năng l ng mặt tr i nh ng ph ơng th c tập trung r t đa

d ng.Bắt đ u sử d ng collector mặt tr i d ng t m phẳng v i các môi ch t có điểm sôi th p.Quy mô thi t bị càng l n, công su t t i đa đ t đ n 73,55kW, giá

trị sử d ng tăng lên tuy nhiên giá thành còn cao Năm 1λ01, ng i Mỹ ch t o thành công thi t bị bơm n c sử d ng năng l ng mặt tr i, g ơng ph n x tự

đ ng điều chỉnh theo ph ơng vị mặt tr i đ c ng d ng công su t là 7,36kW Năm 1λ02 – 1908, các nhà nghiên c u Mỹ đư ch t o 5 h th ng phát đ ng

lực d ng piston, dùng môi ch t là NH3 và m t s lãnh ch t khác sôi nhi t đ

th p k t h p v i collector mặt tr i d ng t m phẳng Năm 1λ13, v i sự h p tác nghiên c u c a nhiều nhà ch t o m t h th ng phát đ ng lực công su t 5,4 x

104 W v i 5 b ph n x ánh sáng d ng g ơng parapol máng, m i h th ng

g ơng dài 62,5m, r ng 4m, tổng di n tích là 1250m2ầ

3- Giai đo n 3: 1921-1945

Do nhiên li u hóa th ch đ c khai thác v i s n l ng l n, đồng th i bị nh

h ng c a chi n tranh th gi i th 2 nên giai đo n này có thể xem là thoái trào

c a vi c nghiên c u và s đề tài nghiên c u cũng gi m đi r t nhiều,

4- Giai đo n 4: 1946 – 1965

Hai m ơi năm sau k t thúc chi n tranh th gi i th 2, các nhà nghiên c u l i tập trung chú ý vào khai thác sử d ng d u m , khí thiên nhiên Nhu c u sử d ng năng l ng trên th gi i tăng r t nhanh, trong khi đó nguồn năng l ng hóa

th ch ngày càng c n ki t, khó đáp ng lâu dài, do đó còn ng i đư s m chuẩn bị, tìm ki m m t nguồn năng l ng m i và r t coi trọng khai phá nguồn năng

l ng mặt tr i Trong giai đo n này, các nhà khoa học đư có sự h p tác về nhiều mặt, đi sâu nghiên c u về cơ s lý luận và ch t o vật li u m i phù h p cho vi c

ng d ng năng l ng mặt tr i.Giai đo n này cũng đư tìm ra vật li u l p ph h p

th chọn lọc, các trung tâm nghiên c u năng l ng mặt tr i c p qu c gia đư thành lập để h p tác lực l ng nghiên c u và trang bị đ y đ hơn Tháng 10/1954, n Đ thành lập hi p h i nghiên c u ng d ng năng l ng mặt tr i, là tiền thân Hi p h i ng d ng năng l ng mặt tr i ngày nay (ISES), tháng 12/1955, Mỹ đư m h i nghị triển khai l n về ng d ng năng l ng mặt tr i, có

hơn 37 qu c gia tham gia và hơn 3 v n khách tham quan Năm 1λ55, nhà bác

học Tabor và m t s c ng sự l n đ u tiên đề xu t cơ s lý luận về bề mặt h p

th quang phổ có tính chọn lọc, phát hi n nguyên lý hồ mặt tr iầ Năm 1λ60,

ng i mỹ ch t o máy l nh h p th NH3-H2O dùng collector phẳng ph c v cho điều hòa không khí v i năng su t 5 t n l nhầngoài ra còn nhiều công trình nghiên c u khác đ c thực hi n trong giai đo n này

5- Giai đo n 5: 1966 – 1973

Công tác nghiên c u ng d ng năng l ng mặt tr i trong giai đo n này bị đình

tr , sự ti n triển r t chậm, nguyên nhân ch y u là kỹ thuật sử d ng năng l ng mặt tr i ch a thành th o, còn trong giai đo n tr ng thành, các thi t bị năng

l ng mặt tr i kích th c quá l n, hi u su t th pầnên khó c nh tranh v i nguồn năng l ng truyền th ng Chính vì vậy nó r t khó phổ cập đ i trà, đồng

th i không đ c các công ty l n và chính ph trọng thị

6- Giai đo n 6: 1973 – 1980

Tháng 10/1973 x y ra chi n tranh trung cận đông khi n cho d u m tr thành

vũ khí, s n l ng d u gi m, giá c tăng nên nh h ng không nh đ n nền kinh

t c a các qu c gia phát triển Điều này m t cách khách quan khi n ng i ta nhận th c rằng cơ c u c a nguồn năng l ng hi n th i c n đ c c i bi n, nhanh chóng h ng t i nguồn năng l ng m i để bổ sung kịp th i Trong giai đo n này, r t nhiều các qu c gia, đặc bi t là các n c phát triển tăng c ng sự ng h

đ i v i vi c sử d ng năng l ng mặt tr i Trên ph m vi toàn th gi i, l i b c phát phong trào khai phá sử d ng năng l ng mặt tr i Trong giai đo n này có

những đặc điểm sau:

a Các qu c gia tăng c ng quy ho ch công tác nghiên c u sử d ng năng l ng

mặt tr i, không ít các qu c gia đư đặt các k ho ch ngắn h n và dài h n về

v n đề này chính ph cũng r t quan tâm t o điều ki n H p tác qu c t cũng tăng vọt, chuyên gia nghiên c u cũng có sự nghiên c u cũng có sự h p tác

chặt ch trên nhiều lĩnh vực, tăng c ng giao l u trao đổi kinh nghi m qua các cu c h i th o qu c t

b Lĩnh vực nghiên c u không ngừng m r ng, công tác nghiên c u ngày càng

đi vào chiều sâu, qua đó đư thu đ c m t s thành qu quan trọng Ví d :

ph n quang tập trung năng l ng, ng nhi t mặt tr i chân không, h th ng

nh t Nguyên nhân ch y u ch y u dẫn đ n tình tr ng này là do: giá d u m

gi m, trong khi đó giá thành thi t bị năng l ng mặt tr i còn quá cao, năng

l ng nguyên tử phát triển t ơng đ i m nh dẫn đ n sự h n ch này Tuy nhiên,

vi c nghiên c u ng d ng mặt tr i trong giai đo n này có ph n bị h n ch

nh ng không gián đo n và cũng đ t đ c những thành qu nh t định Ví d :

1981 – 1λλ1 đư thi t lập đ c 22 tr m phát đi n công su t trên 500kW, 1985 –

1991 Mỹ đư đ a vào ho t đ ng nhà máy phát đi n mặt tr i d ng nhi t đi n tổng dung l ng đ t 354MW, nhiều công trình l n khác cũng đang phát triển

8- Giai đo n 8: từ năm 1λλ2 đ n nay

Sự tiêu hao năng l ng hóa th ch để th a mãn nhu c u năng l ng quá l n đư gây nh h ng đ n ô nhi m tác h i môi tr ng không nh , th gi i đư có những

cu c h i nghị để đánh giá và h n ch nh h ng này

Công ngh nguyên tử nhiều u điểm nh ng đồng th i cũng b c l nhiều

nh c điểm ch t ng i khó khắc ph c và để l i hậu qu lâu dàiầnhững sự c

l n về nhà máy nguyên tử liên ti p x y ra gây nh h ng nghiêm trọng đ n nhiều qu c gia khi n các n c ph i có sự đánh giá l i về nguồn năng l ng sử

d ng trong t ơng lai, trong đó nguồn năng l ng mặt tr i r t đ c coi trọng trong vi c đ u t quy mô về nghiên c u cơ b n về lý thuy t và thi t bị

Đặc điểm c a quá trình nghiên c u trong giai đo n này là:

a Nghiên c u sử d ng năng l ng mặt tr i k t h p v i vi c b o v môi tr ng

b V i sự phát triển khoa học công ngh toàn di n trong giai đo n này nh công ngh vật li u, công ngh ch t o, máy tính, d ng c đó và tự đ ng hóa, đư t o điều ki n cho công tác nghiên c u ng mặt tr i nâng lên t m

m i Đề tài và quy mô r t đa d ng và có chiều sâu hơn, hi u su t thi t bị

đ c nâng cao, giá thành s n phẩm gi m nên vi c sử d ng phổ cập có ph n thuận l i

c Nhiều n c phát triển đư tăng c ng kinh phí cho nghiên c u về năng l ng mặt tr i, h p tác qu c t m , quy mô l n đ c tăng c ng nhằm vào ng

d ng công nghi p Chính vì vậy, giai đo n này cũng đư thu đ c các k t qu nghiên c u có hi u qu to l n, đ t nhiều hy vọng m i cho t ơng lai

1.1.4 VaiătròăvƠăđ căđi m c aănĕngăl ng m t tr i

Con ng i đư bi t s m ng d ng nguồn năng l ng mặt tr i, nh ng đ c coi

là nguồn năng l ng đ c thác để cung c p đ ng lực thì chỉ g n đây

ng d ng năng l ng mặt tr i là lĩnh vực quan trọng trong vi c khai phá, l i

d ng nguồn năng l ng tự nhiên này Căn c vào ph ơng th c chuyển đổi năng

l ng, vi c ng d ng nghiên c u này dựa trên b n ph ơng th c cơ b n gồm có:

- Chuyển đổi năng l ng mặt tr i thành nhi t năng (dựa trên hi u ng quang nhi t)

- Chuyển đổi thành đi n năng trực ti p (hi u ng quang đi n)

- Chuyển đổi thành hóa năng (hi u ng quang hóa)

- Hi u ng quang h p

Tùy theo ph ơng th c sử d ng mà thi t bị cũng khác nhau Đặc điểm c a nguồn năng l ng mặt tr i là:

- Nguồn năng l ng này có tính phổ bi n: B t kì đâu cũng có nguồn năng l ng

mặt tr i, nó không c n sự vận chuyển đ n đ y là m t đặc điểm vô cùng quan

trọng

- Nguồn năng l ng vĩnh cửu: Vì nó là nguồn năng l ng tái sinh liên t c ổn định

- Nó là nguồn năng l ng cực l nμ Nh chúng ta đều bi t, nguồn năng l ng b c

x chiều đ n trái đ t r t l n, nó có thể tái sinh liên t c Ngoài ra, n u khai thác nguồn năng l ng này ngoài b u khí quyển thì có thể xem là vô tận

- Nó là nguồn năng l ng siêu s ch: Nguồn năng l ng này không ph i do đ t nhiên li u t o nên, do đó không có b i, các khí đ c h i và các v n đề khác Nhìn chung, nguồn năng l ng này r t h p dẫn, tuy nó cũng có những nh c điểm riêng cho nên vi c khai thác không ph i d :

- Nguồn năng l ng có tính phân tánμ Nh chúng ta đều bi t, c ng đ b c x

mặt tr i trên 1m2 bề mặt không l n (t đa kho ng 1000 W/m2 vào kho ng 11

gi - 13 gi ), nó thay đổi liên t c trong ngày từ sáng đ n chiều, thay đổi theo mùa trong nămầ và nhiều điều ki n khác nên r t khó khai thác để tr thành nguồn đ ng lực Thi t bị ng d ng năng l ng mặt tr i mu n có công su t l n

ph i có di n tích thu năng l ng mặt tr i l n nên hi u su t th p, giá thành s n

xu t cao, b o trì ph c t p, thi t bị phơi ngoài tr i nên chịu nh h ng tác đ ng

r t l n c a môi tr ngầ

- Nguồn năng l ng không ổn địnhμ Nó thay đổi liên t c theo th i ti t trong ngày, ban đêm không có năng l ng này, ngoài ra nó còn thay đổi theo địa hìnhầ

Do vậy, mu n ng d ng năng l ng mặt tr i để tr thành nguồn năng l ng chính th ng t o nên đ ng lực không ph i đơn gi n, nó đòi h i sự phát triển công ngh toàn di n nh công ngh vật li u, công ngh ch t oầ và nhiều điều ki n

1.2 T ngăquanăchungăch ngăc tăm c b ngănĕngăl ng m t tr i

1.2.1 T ng quan v vai trò c aăn c s ch

N c tồn t i trong mọi hình th c s ng, t t c các sinh vật s ng đều ch a n c trong cơ thểμ cơ thể con ng i bao gồm 60% l ng n c, con cá ch a kho ng 80%

và thực vật ch a kho ng 80% - λ0% N c cũng c n thi t để x y ra các ph n ng hóa học giữa các t bào s ng và trong môi tr ng n c các t bào này m i đ c hình thành.N c c n thi t để cho v n đề s n xu t l ơng thực bền vững Cũng nh

t t c h sinh thái s ng, sự phát triển c a con ng i cũng dựa vào chu kì th y văn

N c bao ph 70% di n tích toàn c u Hơn nữa, hơn λ7% n c này (n c mặn và không phù h p cho t i tiêu) nằm đ i d ơng N c ngọt chỉ có 3% c a tổng s

n c trên hành tinh chúng ta.Trong tỉ l th p này, sông hồ chỉ chi m 0.3%, ph n

l n còn l i l u trữ các mũ cực và sông băng.Bể n c ngọt phân b không đều trên bề mặt toàn c u.Ví d nh các qu c gia ph ơng tây có trữ l ng n c ngọt r t

l n mà dân s l i ít.Trong khi đó m t s đ o, qu c gia nhi t đ i thì thi u n c

tr m trọng k t h p v i vi c tăng tr ng dân s nên v n đề n c s ch càng ngày càng khó khăn.Điều này ch ng t phân ph i n c trên toàn th gi i và n c u ng

ch a t ơng x ng v i nhu c u c a từng vùng

Theo báo cáo năm 2007 c a tổ ch c y t th gi i, hi n có 1,1 tỷ ng i không

đ c ti p cận đ c v i nguồn n c u ng s ch tiêu chuẩn, 88% trong s 4 tỷ ca

b nh tiêu ch y hằng năm có nguyên nhân do n c không an toàn và thi u v sinh,

và 1.8 tri u ng i ch t vì b nh tiêu ch y m i năm WHO c tính rằng 94% các

ca tiêu ch y có thể ngăn ngừa thông qua vi c c i t o môi tr ng, bao gồm ti p cận các nguồn n c na toàn

N c s ch là m t v n đề l n, có tính toàn c u, đặc bi t là đ i v i những nơi khan

hi m n c nh các vùng sa m c, vùng h i đ o, vùng núi cao, n i hẻo lánh hay

những địa ph ơng có nguồn n c bị ô nhi m nặng

Nhu c u n c s ch đa d ng, chia làm 4 lo i chính:

- N c c t tinh khi t: dùng cho các trung tâm y t , công su t nh (m t vài lít/ngày)

- N c s ch u ng đ c: dùng cho các t điểm đông ng i (tr ng học, cơ quan),

c n công su t vài ch c đ n vài trăm lít/ngày)

- N c s ch dùng cho sinh ho t: m i h gia đình c n trung bình kho ng vài

m3/ngày

- N c s ch dùng cho nông nghi p và s n xu t công nghi p

Các ph ơng pháp thu hồi n c s ch chia làm hai nhóm là nhóm các ph ơng pháp dùng năng l ng truyền th ng và nhóm ph ơng pháp không dùng năng l ng truyền th ng Các ph ơng pháp dùng năng l ng truyền th ng sử d ng các gi i pháp công ngh hi n đ i hơn, hi u su t và năng su t cao hơn và đ c ng d ng

r ng rãi trên th gi i, tuy nhiên, giá thành các ph ơng pháp này r t đắt và đòi h i công ngh ph c t p

N c u ng c n th a mãn các yêu c u khắt khe nêu trong các tiêu chuẩn qu c gia và

qu c t Những tiêu chuẩn này th ng đ c đ a ra nồng đ t i thiểu và t i đa c a các ch t gây ô nhi m.Kiểm tra trực quan không thể phán xét về ch t l ng n c Các quy trình xử lý đơn gi n nh đun sôi hoặc sữ d ng phin lọc than ho t tính không đ để xử lý h t các ch t ô nhi m Phân tích hóa học, mặc dù t n kém, vẫn là cách duy nh t để có đ c những thông tin c n thi t về ch t l ng và hi u qu c a

ph ơng pháp lọc

M t s kỹ thuật đơn gi n để xử lý n c t i nhà, nh khử trùng bằng clo, áp d ng các b lọc, khử trùng bằng phơi nắng mặt tr i, l u trữ n c trong các bể ch a an toàn có thể c u s ng nhiều m ng ng i m i năm Đ i v i các n c đang phát triển

nh n c ta, vi c gi m thiểu tử vong do các b nh liên quan đ n n c s ch là m t

m c tiêu chí c a y t c ng đồng

Các nguồn n c

- N c ng m: Các l p đ t đá có vai trò lọc tự nhiên đ i v i n c ng m tr c khi

đ c dẫn t i các nhà máy xử lý N c ng m l y đ sâu l n có đ s ch vi khuẩn khác cao, tuy nhiên nó cũng ch a hàm l ng l n các ion ch t rắn hòa tan

nh các mu i cacbonat và sunfat c a canxi và magiê Tùy thu c vào các t ng

l p n c đư ch y qua, các ion khác cũng có thể có mặt nh là clorua hay bicarbonate N c ng m th ng đ c xử lý sắt và mangan

- N c hồ vùng cao và các bể ch aμ Thông th ng nằm đ u nguồn h th ng sông, hồ ch a vùng núi cao th ng đ c định vị phía trên các khu dân c và

có thể bao quanh b i m t vùng b o v để h n ch kh năng nhi m bẩn Vi khuẩn gây b nh th ng m c đ th p, nh ng m t s vi khuẩn, đ ng vật nguyên sinh hoặc t o s có mặt Nơi vùng cao là rừng hoặc than bùn, axit humic

có thể làm n c có màu Nhiều nguồn n c vùng cao có đ PH th p thì c n

ph i điều chỉnh xử lý l i

- H th ng sông ngòi, kênh r ch và hồ ch a đ t th p (n c mặt): có ch a m t

l ng vi khuẩn đáng kể, ngoài ra còn có ch a t o, ch t rắn lơ lửng và m t lo t các thành ph n hòa tan

- N c l y từ n c m a hoặc thu s ơng từ khí quyền đặc bi t (có thể đ c sử

d ng vùng có mùa khô kéo dài hoặc có nhiều s ơng mù hay chỉ có ít m a)

- Ng ng t n c

- Khử mặn n c biển hoặc n c th i bằng bằng ph ơng pháp ch ng c t hoặc

thẩm th u ng c

Trong các ngu năn c li t k trên,ăđ i v i các vùng h iăđ o, ven bi n thì

ph ngăăphápăch ngăc tăn căthƠnhăn c s ch là kh thi và có tính thực

ti n cao nh t

1.3 Cácămôăhìnhăch ngăc tăn c b ngănĕngăl ng m t tr i

Đ i v i các thi t bị s n xu t n c ngọt từ n c biển bằng ph ơng th c ng

d ng nhi t năng từ ngăng l ng mặt tr i tác đ ng đ n quá trình bi n đổi pha c a

n c biển đ c phân thành hai lo i: trực ti p và gián ti p năm 1λλ2, Tiwari đề

xu t khái ni m c thể hơn về cách phân lo i này và đ c các nhà nghiên c u

ch p nhận là:

1.3.1 H th ngăch ngăc tăn c b ngănĕngăl ng m t tr i d ng b đ ng:

Trong thi t bị này, b phận h p th năng l ng mặt tr i bi n thành nhi t năng và thi t bị ng ng t đ c b trí chung thành m t kh i (thực hi n hai ch c năng trong cùng m t thi t bị), ví d thi t bị ch ng c t d ng bể phẳng, ph n đáy sơn đen và l p n c vừa thực hi n ch c năng bi n năng l ng b c x mặt tr i thành nhi t năng rồi cung c p cho n c làm b c hơi, còn t m ph (l p kính)

vừa có ch c năng làm cho b c x mặt tr i xuyên qua, ch ng tổn th t đ i l u đồng th i là b ng ng t Thi t bị lo i này k t c u đơn gi n, vật li u sử d ng rẻ tiền nên giá thành th p Lo i thi t bị này còn tồn t i v n đề là các quá trình truyền nhi t và truyền ch t x y ra trong cùng m t thi t bị nên khó khắc ph c các nh c điểm, do đó s n l ng và hi u su t th p

Thi t bị ch ng c t n c lo i này đ c nghiên c u và ng d ng r t s m, về nguyên lý c u t o nh hình 1.4

Hình 1.4 : Thi t bị ch ng c t n c d ng bị đ ng

Nguyên Lý làm vi c:

Về c u t o cơ b n, nó là m t bể phẳng đ c sơn m t l p vật li u h p th b c x

mặt tr i m nh, phía trên ch a m t l p n c biển vài cm Phía trên có l p ph thông

th ng là kính (cũng có thể pà plastic trong), phía d i kính có rãnh h ng n c

ngọt

Hình 1.4 : Thi t bị ch ng c t n c d ng bị đ ng

Khi b c x mặt tr i có c ng đ I b chi u đ n kính đậy, m t ph n nh bị ph n x ,

ph n l n (trên 80%) xuyên qua kính và l p n c m ng chi u vào đáy bể Bề mặt đen đáy h p thu b c x mặt tr i bi n thành nhi t năng để đun nóng l p n c làm

n c b c hơi (bề mặt l p n c có nhi t đ T w s b c x tr t m kính v i quang phổ

b c sóng dài nên bị kính h p th , vì kính xem nh m đ c v i các tia có b c sóng >3um) Hơi n c bay lên ti p xúc v i mặt kính có nhi t đ Tg<Tw, hơi nh ẩn nhi t hóa hơi và ng ng t thành n c, theo bề mặt mái nghiêng kính ch y xu ng máng h ng n c ngọt

Thi t bị lo i này k t c u đơn gi n, d vận hành nh ng c ng đ b c x mặt tr i

ng v i 1m2 bề mặt không cao nên thi t bị chi m di n tích l n, tổn th t nhiều và

hi u su t th p Còn về c u trúc có nhiều d ng khác nhau

Hình 1.5: Thi t b ị ch ng c t dùng b c

Hình 1.6.: Thi t b ị ch ng c t d ngbậc thang

Khuy t điểm ch y u c a thi t bị ch ng c t n c dùng năng l ng mặt tr i d ng bể phẳng

Có 3 khuy t điểm sau đâyμ

Quá trình truyền nhi t và truyền ch t c a thi t bị vô cùng ph c t p, chịu nh h ng

c a nhiều nhân t , mặt khác sự tác đ ng nh h ng qua l i đồng th i c a các nhân

t r t khó tách ra để xác định c thể Để tìm bi n pháp để nâng cao hi u su t c a thi t bị, nhiều học gi đư ti n hành nhiều nghiên c u toàn di n về lý thuy t cũng nh

mô hình thực nghi m để tìm ra gi i pháp thích đáng, trong đó quá trình truyền nhi t

và truyền ch t đóng vai trò vô cùng quan trọng

1 N u chúng ta h n ch t i đa tổn th t nhi t qua đáy và vách xung quanh, b qua

vi c tách giọt bị rơi trong quá trình ng ng t thì năng l ng b c x mặt tr i chi u vào thi t bị ch y u đ c đáy h p th và bi n thành nhi t truyền cho l p

n c biển, đồng th i t o ra quá trình b c hơi, trao đổi nhi t đ i l u và trao đổi nhi t b c x v i t m ph

Để nâng cao s n l ng n c ngọt c a thi t bị thì năng l ng cung c p ph i

đ c tận d ng t i đa Mu n vậy, t m kính ph c n ph i có h s xuyên qua tg

l n, đáy bể và l p n c ph i có h s h p th cao, đồng th i gi m thiểu các tổn

th t Tuy nhiên nhi t đ Tw tăng cao thì các tổn th t cũng tăng, dẫn đ n h n ch tăng hi u su t

2 Khi hơi n c n c ng ng t trên bề mặt t m ph , quá trình này ph i nh ẩn nhi t hóa hơi cho môi tr ng mà chúng ta đều bi t thành ph n này r t l n Điều này ch ng t thi t bị ch ng c t n c d ng truyền th ng đư lưng phí m t l ng năng l ng không nh , c n ph i nghĩ bi n pháp thu hồi

3 Quá trình truyền nhi t và truyền ch t bên trong thi t bị là quá trình đ i l u tự nhiên nên c ng đ trao đổi nhi t và trao đổi ch t r t nh , vì vậy c n nghĩ cách

khắc ph c nh c điểm này

M c so sánh và đánh giá

Để đánh giá m c đ hoàn thi n c a thi t bị ta c n ph i có m c để so sánh.Vậy m t thi t bị lo i này khá lý t ng thì hi u su t đ t t i đa là bao nhiêu? Thi t bị có thể xem là lý t ng là thi t bị có thể b qua tổn th t đáy và xung quanh, dung l ng nhi t c a l p n c có thể b qua, c ng đ b c x mặt tr i, nhi t đ môi tr ng,

t c đ gió có thể xem t c th i là ổn định Theo tình toán c a Cooper (1973) thì hi u

su t t i đa có thể đ t đ c là 60%, còn thi t bị trên thực t là đ t 50%

N u ti n thêm m t b c nữa về lý t ng hóa thi t bị này là toàn b năng l ng b c x mặt tr i chỉ dùng để b c hơi n c, và hi u su t thi t bị là 100% M t thi t bị lo i này

ho t đ ng trong 8 gi v i c ng đ b c x mặt tr i bình quân là Ib=800W/m2 (ẩn nhi t hóa hơi c a n c xem nh L=24kJ/kg) thì s n l ng n c ch ng c t t i đa trong 1ngày

là me = 9,6 kg/m2 ngày Thực t trong những ngày t t, thi t bị chỉ đ t đ c 3.5~4.5kg/m2 ngày, còn bình quân c năm chỉ đ t đ c 1000kg/m2 năm.Nh vậy hi u

su t đ c nâng cao hơn.Trong thi t bị ch ng c t n c sử d ng năng l ng mặt tr i

d ng bị đ ng ch y u dựa vào ph ơng th c đ i l u tự nhiên, c ng đ y u, mặc dù

đư có nhiều bi n pháp để tăng c ng nh ng hi u qu vẫn không cao, ch y u là do quán tính nhi t c a l p n c biển đáy bể và ch a tận d ng thu hồi tri t để ẩn nhi t hóa hơi th i ra trong quá trình ng ng t , khó tách ly các nh c điểm để khắc ph cầ Soliman (1976) l n đ u tiên đề xu t ý về thi t bị ch ng c t n c bằng năng l ng

mặt tr i d ng ch đ ng Trong thi t bị này hai b phận: thi t bị h p th năng l ng

mặt tr i và thi t bị ng ng t đ c tách làm hai b phận riêng, nó chỉ ghép chung thành m t h th ng, nh vậy d khắc ph c những nh c điểm tồn t i Trên quan điểm này, các nhà nghiên c u đư đề xu t nhiều ph ơng án và ti n hành r t chu đáo

c hai ph ơng di n lý thuy t và thực nghi m, k t qu cho th y hi u qu đ c c i thi n rõ r t

Hình 1.7: Thi t b ị ch ng c t d ng ch đ ng

1.3.3 Thi t bị ch ng c t n c d ng c u

Hình 1.8.μ Ch ng c t n c v i b thu hình c u

H gồm hai nửa c u bằng th y tinh, có đ ng kính bằng nhau, có thể úp khíp vào nhau Quanh mi ng c a m i bán c u có gắn m t vành đai để ghéo chặt và để làm khung gá lên chân đỡ Đỉnh c a bán c u trên có lắp m t mô tơ quay c n g t n c,

để g t những giọt n c ng ng đọng mặt trong c a bán c u trên Đáy c a bán c u

d i đ c khoét m t l để thu gom n c ngọt ch y vào thùng ch a M t khay hình đĩa đ c đặt giữa hình c u để đựng n c c n ch ng c t Đĩa có hai l n i thông ra ngoài để c p n c m i và th i n c thừa sau khi ch ng c t ra ngoài

Mô hình này có đặc điểm sau:

- Nh có d ng hình c u nên su t c ngày và các ngày trong năm không bao

gi khay ch a n c bị bóng râm c a thành che khu t nh lo i thi t bị ch ng

- N c ng ng t mặt kính phía trong gây nên ph n x m t ph n đáng kể các tia b c x , nh t là trên các giọt n c ngọt

- Khó khăn trog vi c làm s ch và đ a các ch t cặn bám đáy khay ch a ra ngoài N u sử d ng lâu dài mặt d i c a bán c u trên s bị ch t bẩn bám

chặt ngày càng dày, làm kh năng truyền qua c a b c x ngày càng y u Tuy nhiên n u lắp thêm b phận c n g t thì có thể khắc ph c đ c sự h n ch này

1.4 Đ xu tăh ng nghiên c u

Hi n nay, v i tình tr ng thi u n c s ch và năng l ng thì vi c ch t o ra thi t

bị ch ng c t n c bằng năng l ng mặt tr i năng su t cao s đáp ng đ c ph n nào nhu c u c a con ng i Tuy nhiên, hi n nay th gi i nói chung và Vi t Nam nói riêng các thi t bị ch ng c t n c bằng năng l ng mặt tr i th ng cho năng

su t r t th p Vì vậy m c tiêu c a luận văn này là dựa vào các lý thuy t sẵn có để thi t k ra m t thi t bị ch ng c t n c sử d ng năng l ng mặt tr i có năng su t cao

V i đề tài Nghiên Cứu Nâng Cao Hiệu Suất Thiết Bị Chưng Cất Nước

Năng Lượng Mặt Trời, thì ng i h ng dẫn và học viên thực hi n đề tài này s

áp d ng đ c k t qu nghiên c u để áp d ng vào trong thực ti n cu c s ng

Đ iăt ng nghiên c u và ph m vi nghiên c u

Nghiên c u, ch t o nâng cao hi u su t c a thi t bị ch ng c t n c bằng năng

l ng mặt tr i sử d ng b tập trung Parapol Đồng th i đánh giá các thông s

nh h ng đ n thi t ch ng c t n c bằng

1.5 Ph ngăphápănghiênăc u

Nghiên c u dựa vào lý thuy t k t h p v i thực nghi m để đ a ra những đánh giá chung về sự nh h ng c a các y u t bên ngoài tác đ ng đ n hi u su t c a thi t bị

2.1 Thông s hình h căph ngătrình parapol

Góc đo đ c giữa đ ng thằng VF và bán kính parapol (p) là góc ph n x ψ Bán

kính parapol là kho ng cách đo từ tiêu điển F t i bề mặt parapol Chuyển g c

ph ơng trình parapol t i tiêu điểm F ta có:

Hình 2.1μ Đ ng cong parapol

Bề mặt parapol đ c sử d ng nh là bề mặt ph n x c a b tập trung năng l ng

mặt tr i b i vì những đặc tr ng c a nó B t kì tia sáng nào song song v i tr c parapol thì góc ρ giữa tia t i và đ ng pháp tuy n bằng v i góc giữa đ ng pháp

tuy n và tia ph n x t i tiêu điểm F Vì vậy, khi b c x mặt tr i t i trái đ t bằng

những tia song song, t t c các tia b c x song song v i tr c x thì đều tập trung tập

m t điểm duy nh t đó là tiêu điểm F

Ta có:  2

Gi sử xác định b tập trung năng l ng mặt tr i khi bị gi i h n nh hình 2.2 M c

đ gi i h n này th ng đ c xác định b i góc gi i h n hoặc tỉ s giữa tiêu cự và

cự f hoặc là khẩu đ d a Trong hình 2.2 ta th y, các mặt parapol khác nhau điều có chung m t khẩu đ da là tiêu điểm F

Hình 2.2μ Các đ ng parapol có cùng khẩu đ và tiêu điểm F

Ta có thể th y rằng v i m t góc ph n x gi i h n nh thì bề mặt parapol t ơng đ i

bằng phẳng và tiêu cự dài so v i đ ng kính c a parapol M t thông s quan trọng

c a b tập trung parapol đó là chiều cao c a parapol Chiều cao c a parapol “h”

đ c đo đ c từ đỉnh c a parapol t i bề mặt khẩu đ c a parapol theo h ng tr c parapol

2

16.

ad h

f



Góc ph n x gi i h n có thể đ c tìm th y theo kích th c c a parapol

h : là chiều cao c a parapol

2.1.2 Ph ơng trình đ ng Parapol tròn xoay

Bề mặt c a parapol tròn xoay đ c hình thành bằng cách quay m t cung parapol xung quay tr c c a nó B tâp trung năng l ng mặt tr i có hình d ng này th ng

đ c gọi là “ b tập trung năng l ng mặt tr i parapol tròn xoay” Ph ơng trình toán

học parapol tròn xoay v i tr c z là tr c đ i x ng nh sauμ

2 2 4 .

V i :fcó kho ng cách VF là chiều dài tiêu cự

Trong h tr c to đ tr , a là kho ng cách từ tr c z đ n bề mặt parapol và vuông góc v i tr c z ta có:

f

Bình ph ơng ph ơng trình ta cóμ

2 2

0

12

Gi i ph ơng trình viphân ta đ c k t qu sau:

Để xác định kh năng tập trung c a b tập trung năng l ng mặt tr i ta c n xác định

di n tích khẩu đ c a parapol

24

3

2 22

Hình 2.4: Ph n x c a tia sáng khi t i g ơng parapol Xét m t g ơng parpol nh hình 2.4 M t tia ánh sáng chi u vào g ơng v i c ng

đ I b và song song v i tr c parapol và tia ph n x s tập trung t i tiêu điểm F

Ta có: dA s lds

V i: dA s: di n tích b c x mặt tr i chi u vào

l: chiều dài chu vi c a đ ng tròn trên bề mặt parapol

ds: chiều dài c a cung parapol đ c biểu di n trên hình 2 5

Dựa vào hình 2.5 ta có thể tính đ c ds bằng công th c sau:

sin cos 2

cos 2

ddA I  l I d 

2 2

2.2 C ăs lý thuy tăch ngăc tăn c

Ngọt hóa n c biển là quá trình phân ly mu i và n c trong n c biển, mu n

thực hi n quá trình này ph i thông qua quá trình bi n đổi giữa pha khí-l ng-rắn để thực hi n Cho dù sử d ng ph ơng pháp nào hoặc kinh qua bi n pháp nào, sự tách

ly giữa mu i và n c đều là quá trình không tự phát, do đó ph i tiêu hao năng

l ng nh t định Làm th nào để gi m tiêu hao năng l ng trong quá trình này là

m t v n đề t t y u c n ph i nghiên c u tr c tiên trong kỹ thuật ngọt hóa n c biển

Từ g c đ nhi t đ ng lực học để kh o sát, c thể là quá trình ch ng c t, xu t phát

từ góc đ nhi t c a chu trình Cacno có thể tính đ c công cực tiểu c a quá trình

ch ng c t Wmin (là đi n năng hoặc cơ năng), sơ đồ nguyên lý thể hi n nh sau:

Căn c theo các định luật nhi t đ ng học th 1 và th 2 v i các gi thi t là quá trình thuận nghịch, b qua sự thay đổi đ ng năng và th năng, từ k t qu suy luận

và tính toán, các tác gi đư xác định đ c công cực tiểu (đi n năng hoặc cơ năng)

Căn c trên công th c tính toán về hóa học v i gi thi t quá trình ngọt hóa n c

biển có hàm l ng mu i 3.4% là tách mu i ra để n c ngọt có hàm mu i chỉ còn hàm l ng 0.05% và làm cho thành ph n n c biển còn l i có nồng đ mu i tăng lên 4 l n, k t qu các tác gi tìm đ c công tiêu hao lý thuy t gi i h n là:

Wth=1,41 kWh/m3Trên thực t , các ph ơng pháp ngọt hóa n c biển để s n xu t đ c 1m3n c ngọt

ph i tiêu hao m t l ng năng l ng l n hơn giá trị này nhiều.Giữa lý thuy t và

thực t có sự sai khác r t l n, h n ch ch y u là trình đ kỹ thuật Do đó đây là

m t v n đề c n tìm hiểu và r t h p dẫn v i các nhà nghiên c u

Công tiêu hao c a các thi t bị tiên ti n trên th gi i hi n nay đ t đ c (đi n năng

hoặc cơ năng) là vào kho ng 25.000kJ/m3 (dùng ph ơng pháp thẩm th u ng c và nén hơi cơ học), nghĩa là tiêu hao g p 5 l n so v i lý thuy t

N u dùng năng l ng nhi t thay th công làm ngọt hóa n c biển thì c n ph i thông qua hi u su t chu trình Cacno để nhi t l ng t i thiểu c n:

To – Nhi t đ nguồn l nh

N u v i hơi n c áp su t 1 bar v i nhi t đ 1000C làm nguồn nóng, nhi t đ môi

tr ng là 210C thì tính nhi t năng t i thiểu tiêu hao để s n xu t 1m3 n c ngọt là:

min

3731,14

373 294



Có thể g n đúng để s n xu t 1m3 n c ngọt c n ph i tiêu hao t i thiểu là 10,28kg hơi nhi t đ 1000C (vì 1kg hơi có thể nh ra kho ng 2330 kJ)

Trong h th ng cung c p nhi t c a thi t bị ngọt hóa n c biển dùng nhi t, để đề phòng hình thành cáu nên h n ch Tmax< 1300C là t t hơn

Đ i v i thi t bị cung c p nhi t bằng năng l ng mặt tr i, đa s collector mặt tr i không có tập trung b c x ngoài (g ơng ph n x ), nhi t đ collector bị h n ch t i

đa là 1200C, nh ng lo i này r t đắt.Vì vậy, thông th ng chọn nhi t đ kho ng 750C

V i điều ki n này, năng l ng tiêu hao t i thiểu là:

Thi t bị s n xu t n c ngọt từ n c biển r t đa d ng về ph ơng th c ng d ng và

k t c u Sử d ng năng l ng mặt tr i để s n xu t n c ngọt đư đ c nghiên c u từ

th kỷ 15, nh ng ph i đ n sau năm 1862 m i xu t hi n những công trình có quy mô

t ơng đ i l n Các công trình này đều thực hi n theo nguyên lý đáy bể phẳng mà ngày nay gọi là ph ơng pháp ch ng c t n c truyền th ng

2.3.1 Dẫn nhi t:

Khi m t vật nóng A ti p xúc v i vật l nh B thì vật A s truyền nhi t năng cho

vật B bằng cách dẫn nhi t hoặc trong m t vật có vùng nóng và vùng l nh Nh vậy, hi n t ng truyền nhi t bằng dẫn nhi t x y ra khi có hai điều ki n sau:

- Ph i có sự ti p xúc trực ti p

- Có sự chênh l ch nhi t đ

Quá trình truyền nhi t bằng dẫn nhi t có thể x y ra trong ch t vật rắn, ch t l ng

giọt và ch t khí khi th a mưn hai điều ki n trên nh ng đơn thu n về dẫn nhi t thì chỉ x y ra trong vật rắn

Cơ s tính toán dựa trên định luật fourier Đ i v i vật li u có tính đồng nh t

và đẳng ph ơng, ph ơng trình Fourier đ c vi t d i d ng sau:

��: dòng nhi t truyền qua ng v i m t đơn vị th i gian