31
Trong tênh toạn k thût, cọ thãø coi cỉåìng âäü bỉïc xả tåïi màût âáút l hm
ca thåìi gian τ, tênh tỉì lục màût tråìi mc, τ = 0 âãún khi màût tråìi làûn τ =τ
n
/2, våïi
τ
n
=24h = 24.3600s nhỉ sau: E(τ) = E
n
.sinϕ(τ)
ϕ(τ) = ω.τ l gọc nghiãng tia nàõng so våïi màût âáút, srad
n
/10.72,7
3600.24
22
5−
===
π
τ
π
ω
l täúc âäü gọc tỉû xoay ca trại âáút,
E
n
[W/m
2

khi E
λ
cỉûc âải, l
bỉåïc sọng mang nhiãưu
nàng lỉåüng nháút, thç lải
gim theo âënh lût Wien
λ = 2,9.10
-3
/T.
Bỉïc xả màût tråìi, phạt ra tỉì nhiãût âäü cao T
0
= 5762K, cọ nàng lỉåüng táûp
trung quanh sọng λ
m0
= 0,5µm, s xun qua kênh hon ton, vç D(λ
m0
) ≈ 1.
Bỉïc xả thỉï cáúp, phạt tỉì váût thu cọ nhiãût âäü tháúp, khong T ≤ 400K, cọ nàng
lỉåüng táûp trung quanh sọng λ
m
= 8µm, háưu nhỉ khäng xun qua kênh, vç D(λ
m
)
E
λ
(µm)
λ
λ
mo
= 0,5

12
2
sin
sin


+

=

r đối với thành phần vuông góc.
r
//
=
()
()
12
2
12
2


+

tg
tg
đối với thành phần song song của bức xạ .
r =
i
r

n

Nh vậy nếu biết các đại lợng góc
1
,
2
, và chiết suất các môi trờng n
1
, n
2
ta
có thể xác định đợc độ phản xạ r của bề mặt. Đối với tia bức xạ tới vuông góc


1
2
n
1
n
2
môi truờng 1
môi truờng 2
E
i
r
E
d
E



i
r

Nếu một môi trờng là không khí (chiết suất n
2
1) thì:
()
2
1
1
0
1
1








+

==
n
n
E
E
r
i

+

=


==
r
r
r
r
rrd
n
1
1
1
1
1
2
22

Đối với thành phần song song cũng có kết quả tơng tự và hệ số truyền
qua trung bình của cả hai thành phần:










+

+
+

=


rN
r
rN
r
d
rN
121
1
121
1
2
1

1 r (1-r) r
2
(1-r) r
2
2
(1-r)
(1-r) r
2

)

r
(
1
-
r
)

r
4

Hình 2.11. Quá trình truyền của tia bức xạ qua lớp phủ không hấp thụ. 34
2.3.3. Tổn thất do hấp thụ bức xạ của kính
Sự hấp thụ bức xạ trong vật liệu không trong suốt đợc xác định bởi định
luật Bougure

dựa trên giả thiết là bức xạ bị hấp thụ tỷ lệ với cờng độ bức xạ
qua vật liệu và khoảng cách x mà bức xạ đi qua: dE = - EKdx với K là hằng số
tỷ lệ. Lấy tích phân dọc theo đờng đi của tia bức xạ trong vật liệu từ 0 đến
/cos
2
(với là chiều dày của lớp vật liệu) ta có hệ số truyền qua của vật liệu
khi có hấp thụ bức xạ:
D
a
=

Hệ số truyền qua, hệ số phản xạ và hệ số hấp thụ của một lớp vật liệu có
thể đợc xác định nh sau :
Đối với thành phần vuông góc của bức xạ:

()
()
()










+

=


=









+=


+= DDr
Dr
rDr
rR
a
a
a
.1
.1
.1
2
22()








=



khuếch tán đến không phụ thuộc góc tới thì có thể tính toán đơn giản hóa bằng
cách định nghĩa một góc tơng đơng đối với bức xạ có cùng hệ số truyền qua
nh tán xạ. Đối với một khoảng khá rộng các điều kiện tính toán thì góc tơng
đơng này là 60
0
. Nói cách khác, trực xạ với góc tới 60
0
có cùng hệ số truyền
qua nh bức xạ khuếch tán đẳng hớng.
Hình 2.12 là quan hệ giữa góc tới hiệu quả của bức xạ tán xạ đẳng hớng
và bức xạ phản xạ từ mặt đất với các góc nghiêng khác nhau của bộ thu. Có thể
xác định gần đúng quan hệ này bằng biểu thức toán học sau:
- Đối với bức xạ phản xạ từ mặt đất:

hq
= 90 - 0,5788 + 0,002693
2

- Đối với bức xạ khuếch tán:

hq
= 59,7 - 0,1388 + 0,001497
2

55
60
65

khuếch tán và (1- A).D.R
d
là phần đợc phản xạ trở lại bề mặt bộ thu. Đại lợng
R
d
là hệ số phản xạ của hệ thống kính đối với bức xạ khuếch tán từ bề mặt bộ
thu và có thể xác định từ phơng trình R
d
= D
a
(1-D
r
) = D
a
- D nh độ chênh
lệch giữa D
a
và D ở góc tới 60
0
. Nếu hệ thống kính gồm 2 lớp (hay nhiều lớp)
thì R
d
sẽ hơi khác so với độ phản xạ khuếch tán của bức xạ tới. Sự phản xạ
nhiều lần đối với bức xạ khuếch tán sẽ tiếp tục để cho phần năng lợng tới đợc
hấp thụ có trị số:

() ( )
[]
()


d
d
d
d
d
Bức xạ mặt trời đến
Hệ thống lớp kính
Bề mặt hấp thụ

Hình 2.13. Quá trình hấp thụ bức xạ mặt trời của bộ thu kiểu lồng kính 37
Nói khác đi, sẽ có (DA) phần năng lợng bức xạ truyền tới đợc bề mặt hấp thụ
bộ thu.
Trong thực tế A khá lớn và R
d
khá nhỏ nên một cách gần đúng ngời ta
thờng xác định:
(DA) = 1,01 . D . A
Do D và A phụ thuộc góc tới nên đơng nhiên tích số (DA) cũng phụ
thuộc góc tới . Để xác định quan hệ giữa (DA) và có thể sử dụng đồ thị ở
hình 2.14, trong đó (DA)
n
là tích số (DA) ứng với trờng hợp tia tới vuông góc
với bề mặt bộ thu ( = 0). 2.3.7. Tổng bức xạ mặt trời hấp thụ đợc của bộ thu
Năng lợng bức xạ mặt trời đợc bộ thu hấp thụ gồm 3 thành phần

bb
DAEERDAEDABES
E
b
, E
d
là cờng độ bức xạ trực xạ và tán xạ,
010203040
50
60
70 80 90
0
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
n
( )
o
Số lớp kính 1
2
3
4
(D

bóử mỷt vỏỷt, khi coù sổỷ cỏn bũng giổợa cọng suỏỳt bổùc xaỷ vỏỷt hỏỳ
p thuỷ dổồỹc vaỡ cọng
suỏỳt nhióỷt phaùt tổỡ vỏỷt ra mọi trổồỡng.
Ta seợ lỏỷp cọng thổùc
tờnh nhióỷt õọỹ cỏn bũng T
cuớa vỏỷt V coù dióỷn tờch
xung quanh F, hóỷ sọỳ hỏỳp
thuỷ A, hóỷ sọỳ bổùc xaỷ õỷt
trong chỏn khọng caùch mỷt
trồỡi mọỹt khoaớng r coù dióỷn
tờch hổùng nừng F
t
, laỡ hỗnh
chióỳu cuớa F lón mỷt phúng
vuọng goùc tia nừng, hay
chờnh laỡ dióỷn tờch caùi
boùng cuớa V. Phổồng trỗnh
cỏn bũng nhióỷt cho V coù
daỷng:
Cọng suỏỳt do V hỏỳp thuỷ
= Cọng suỏỳt phaùt bổùc xaỷ tổỡ
V.
Hay: A.E
t
.F
t
= E.F A.
0
.T
0



F
AF
r
D
T
t

, [K]
Ft
MT TRèI
D, To
T, F, A,

r
Ft()
F, V, A, C, ,
t()
E()
tf

MTHỗnh 2.15. Xaùc õởnh T vaỡ t () 39
Nóỳu V laỡ vỏỷt xaùm, coù A = , thỗ T(r, F

r
D
T
0
2
1
, [K]
Nóỳu vỏỷt V coù thọng sọỳ (, C, , A, F, V) õỷt trong khờ quyóứn nhióỷt õọỹ t
f
,
toaớ nhióỷt phổùc hồỹp hóỷ sọỳ , thỗ phổồng trỗnh cỏn bũng nhióỷt trong thồỡi gian d
cho V la ỡ:
Q
A
= dU + Q


hay A.E
n
.sin(.).F
t
().d = .V.C.dt + .F.(t - t
f
) .d
coù daỷng
)sin()(






Trực xạ kế - Pyrheliometer
Nhật xạ kế - P
y
ranomete
r
Đầu đo - Sensor

24

Chơng 2.
định luật nhiệt động I

Đối với G kg môi chất:
Q = U + L (2-3)
Mặt khác theo định nghĩa entanpi, ta có: i = u + pv,
Lấy đạo hàm ta đ
ợc: di = du + d(pv) hay du = di - pdv - vdp, thay vào (2-1) và
chú ý dl = pdv ta có dạng khác của biểu thức định luật nhiệt động I nh sau:
dq = di - pdv - vdp + pdv
dq = di - vdp (2-4)
Hay: dq = di + dl
kt
(2-5)
Đối với khí lý tởng ta luôn có:
du = C
v
dT
di = C
p
dT
thay giá trị của du và di vào (2-1) và (2-4) ta có dạng khác của biểu thức định luật
nhiệt động I :