LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 ỐNG NHIỆT
- Ống nhiệt là một thiết bị trao đổi nhiệt có cấu tạo và nguyên lí hoạt động đơn giản, khả
năng truyền tải nhiệt cao do quá trình truyền nhiệt được thực hiện bằng sự thay đổi pha của môi
chất.
- Cấu tạo và hình dạng của ống nhiệt thường có dạng ống kín hình trụ, bên trong chứa
một lượng môi chất làm nhiệm vụ truyền tải nhiệt. Các bộ phận của ống nhiệt có thể chia làm ba
phần chính : phần sôi, phần đoạn nhiệt và phần ngưng tụ.
- Các quá trình xảy ra bên trong ống nhiệt khi ống nhiệt hoạt động có thể được biểu diễn
trên đồ thị T-s như sau:
Hình 1.1: Các quá trình xảy ra bên trong ống nhiệt.
+ AB: Phần bay hơi của ống nhiệt nhận nhiệt từ nguồn nóng, làm môi chất bên
trong ống nhiệt sôi và bay hơi.
+ BC: Hơi môi chất chuyển động từ phần sôi qua phần đoạn nhiệt để đến phần
ngưng. Do ma sát nên có sụt giảm áp suất nhưng không đáng kể.
+ CD: Hơi ngưng tụ ở phần ngưng của ống nhiệt và nhả nhiệt cho nguồn lạnh.
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
1
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Hình 1.4: Ống nhiệt li tâm
- Ống nhiệt li tâm thường được ứng dụng để giải nhiệt cho các chi tiết có
chuyển động quay như: roto máy phát điện, các ổ lăn ổ đỡ làm việc với tải lớn. Với ống nhiệt
loại này thì lực li tâm là tác nhân chính để thực hiện quá trình hồi lỏng về phần sôi.
d) Ống nhiệt sử dụng môi chất từ tính (Magnetic fluid heat pipe)
- Ống nhiệt được sử dụng trong môi trường có từ tính. Môi chất làm việc
bên trong là loại “magnetic fluid” (loại chất lỏng có chứa kim loại tồn tại dưới dạng phân tử).
Dưới tác dụng của từ trường, các hạt kim loại sẽ chuyển động và thực hiện quá trình hồi lỏng về
phần sôi.
- Ngoài cách phân loại trên còn có các cách phân loại ống nhiệt theo: hình dạng, phạm vi
nhiệt độ sử dụng, môi chất nạp trong ống,mục đích sử dụng.
- Trong giai đoạn đầu ống nhiệt (ống nhiệt mao dẫn) chỉ được nghiên cứu phục vụ cho
các chương trình nghiên cứu không gian. Tuy nhiên với các ưu điểm: đơn giản, hiệu quả làm
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
3
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
việc cao nên ống nhiệt (ống nhiệt trọng trường) ngảy càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực khác nhau như: kĩ thuật điều hòa không khí, khai thác và sử dụng NLMT, thu hồi nhiệt
thải, giải nhiệt cho các linh kiện điện tử…Đặc biệt, các hệ thống nước nóng NLMT sử dụng ống
nhiệt đã được phổ biến rộng rãi trên thị trường.
1.2 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.2.1 Hiện trạng sử dụng NLMT trên thế giới:
- Trong thời gian qua, sự sử dụng thái hóa nguồn năng lượng hóa thạch của con người đã
năng (đối với các hệ thống không nối lưới).
Hình 1.6: Nguyên lý làm việc của pin mặt trời.
c) NLMT làm nóng nước: Đây là ứng dụng đơn giản nhất của NLMT mà con
người dễ thực hiện. Bằng cách sử dụng các thiết bị thu nhiệt (Collector) , trực tiếp hoặc gián tiếp
làm nóng nước. Nước sau khi được làm nóng được dự trữ trong bình chứa sau đó đem đi tiêu
thụ. Nhiệt độ nước nóng cao hay thấp tùy thuộc vào diện tích collector, phương thức trao đổi
nhiệt và điều kiện địa lý khí hậu tại nơi sử dụng. Hệ thống này đáp ứng các nhu cầu nước nóng
trong hộ gia đình hay tại khách sạn và các khu nghỉ dưỡng (các hệ thống có công suất lớn).
Hình 1.7: Nguyên lý hoạt động của hệ thống đun nước nóng bằng NLMT
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
5
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
1.2.2 Hiện trạng sử dụng NLMT tại Việt Nam:
- Theo báo cáo của Bộ Công Thương, hiện nay Việt Nam có 7 dạng NLTT có khả năng
khai thác và sử dụng:
Bảng 1.1 : Hiện trạng NLTT và tiềm năng khai thác tại Việt Nam
Loại NL
Tiềm năng
Địa nhiệt
340MW
0MW
Sinh khối
800MW
150MW
- Theo bảng trên thì năng lượng gió và năng lượng mặt trời là hai nguồn năng lượng có
tiềm năng lớn nhất. Tại miền Bắc, mỗi năm có 1800 đến 2100 giờ nắng (bức xạ MT trung bình
khoảng 3,93kWh/m2.ngày ); Miền Nam: tiềm năng NLMT tốt hơn với số giờ nắng trong năm đạt
được từ 2000 đến 2600 giờ (bức xạ MT trung bình khoảng 5,2kWh/m2.ngày ).
- Tuy có tiềm năng nhưng việc khai thác các nguồn NLTT nói trên còn chưa hiệu quả.
Nguyên nhân là do thiếu đội ngũ chuyên gia và nhân viên có kỹ thuật, không chủ động trong sản
xuất do phải nhập thiết bị từ nước ngoài, thiếu chính sách hỗ trợ từ phía nhà nước.Cho nên chủ
yếu ở nước ta, NLMT được sử dụng để cấp nước nóng và phát điện qui mô nhỏ. Hệ thống điện
mặt trời phần lớn được lắp đặt tại các hộ gia đình: có công suất nhỏ, không được nối lưới và
phục vụ chiếu sáng trực tiếp. Ngược lại, thị trường nước nóng mặt trời lại sôi động hơn với nhiều
tín hiệu tích cực nhất là tại TP Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam. Số lượng công trình nhà ở lắp
đặt máy nước nóng mặt trời tăng đáng kể từ sau năm 1998 vì nhiều ưu điểm của nó: an toàn, tiết
kiệm, giá thành phù hợp, tính cạnh tranh cao so với các hệ thống làm nóng nước truyền thống (sử
dụng lò hơi hoặc điện trở để gia nhiệt). Tuy nhiên, các loại collector vẫn chưa được sản xuất
trong nước mà chủ yếu là nhập khẩu từ Trung Quốc. Các hệ thống loại này chỉ mới đáp ứng nhu
cầu sử dụng trong gia đình, chưa đáp ứng được cho các công trình tiêu thụ một lượng nước có
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
Hình 1.9: Hệ thống nước nóng mặt trời tuần hoàn cưỡng bức.
- Hệ thống thường được sử dụng trong các công trình cần công suất lớn, thời gian đáp
ứng nhanh.
- Là hệ thống có sự tham gia của động lực bên ngoài (bơm) để tuần hoàn vật chất chảy
qua bộ trao đổi nhiệt. Tín hiệu được sử dụng để điều khiển hoạt động của bơm có thể là chênh
lệch nhiệt độ nước vào và ra khỏi collector, nhiệt độ nước ra khỏi collector, hoặc sử dụng các tế
bào quang điện được lắp đặt bên cạnh các collector.
- Ưu điểm: có sự hòa trộn giữa nước nóng và lạnh; vận tốc cao nên hệ số trao đổi nhiệt
lớn; hiệu suất cao; nhiệt độ trung bình tăng nhanh hơn đối lưu tự nhiên.
- Khuyết điểm: giá thành đầu tư và chi phí vận hành cao.
- Các hệ thống này có thể kết hợp với thiết bị cung cấp nhiệt khác như lò hơi, điện trở,
bơm nhiệt…
1.4 PHÂN LOẠI COLLECTOR MẶT TRỜI
- Collect mặt trời là thiết bị thu nhiệt và tích trữ nhiệt từ bức xạ mặt trời rồi truyền cho
chất lỏng công tác ( nước hoặc glycol). Từ đây nhiệt lượng được đem đi sử dụng theo các nhu
cầu khác nhau như: đun nước nóng, sưởi ấm, phát điện. Collector mặt trời hoạt động dựa trên
hiệu ứng quang nhiệt.
- Nhìn chung collector có ba dạng cơ bản là dạng tấm phẳng, dạng ống thủy tinh chân
không và dạng ống thủy tinh chân không kết hợp ống nhiệt.
1.4.1 Collector tấm phẳng (Flat Plate Solar Collector)
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
8
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
b) Nguyên lý
- Bức xạ mặt trời chiếu đến đi xuyên qua bề mặt tấm kính và được hấp thụ bởi bề
mặt hấp thụ. Lượng nhiệt đó được truyền qua lớp kim loại của rãnh rồi truyền đến cho môi chất .
Nhằm mục đích giảm thất thoát nhiệt do đối lưu nên người ta cần hút chân không khoảng giữa
tấm kính phủ và bề mặt hấp thụ. Tuy nhiên điều này khó thực hiện vì cấu tạo collector có nhiều
mối hàn , khó đảm bảo độ chân không lâu dài. Để cải thiện sự bất tiện này thì collector ống thủy
tinh chân không đã ra đời.
1.4.2 Collector ống thủy tinh chân không hai lớp (Evacuated-tube Collector)
Hình 1.11: Cấu tạo ống thủy tinh chân không
a) Cấu tạo:
+ Gồm hai ống thủy tinh lồng vào nhau, trên bề mặt ngoài của ống trong được
phủ lớp hấp thụ chọn lọc. Nước được làm nóng sẽ tiếp xúc với ống thủy tinh bên trong. Khoảng
không giữa hai ống được rút chân không đến áp suất khoảng 5.10 -3 Pa. Do đó tổn thất nhiệt do
đối lưu và dẫn nhiệt ra môi trường giảm đáng kể. Với dạng collector này khi được sử dụng đun
nước nóng thì được kết hợp bồn chứa nước ở phía trên.
b) Nguyên lý
+ Tương tự như collector tấm phẳng: BXMT đi xuyên qua ống thủy tinh ngoài,
được hấp thụ bởi bề mặt hấp thụ và truyền nhiệt cho nước. Quá trình lưu động của nước sẽ xảy ra
tương tự như collector tấm phẳng.
+ Sự khác nhau chủ yếu giữa collector tấm phẳng và ống rút chân không là khả
năng tiếp nhận BXMT tại các thời điểm khác nhau trong ngày. Vì hướng của tia BXMT trong
ngày thay đổi theo thời gian. Vào giữa trưa, tia trực xạ thẳng góc với bề mặt collector, cả hai loại
đều tiếp nhận BXMT ở vị trí như nhau. Nhưng vào buổi sáng hay chiều, tia trực xạ lệch đi,
BXMT không đến bề mặt collector thẳng góc như trước (đối với collector tấm phẳng); nhưng vì
có dạng trụ tròn, collector ống thủy tinh rút chân không vẫn nhận BXMT theo hướng thẳng góc
với bề mặt collector.
chất nạp trong ống nhiệt nhận nhiệt, sôi và bay hơi đến phần ngưng tụ để giải nhiệt cho chất làm
mát (nước hoặc không khí).
1.4.3.2 Ống thủy tinh một lớp kết hợp ống nhiệt:
Hình 1.14: Cấu tạo ống thủy tinh một lớp kết hợp ống nhiệt.
a) Cấu tạo:
+ Gồm ống thủy tinh một lớp bao bên ngoài, ống nhiệt gắn với bề mặt hấp thụ đặt
bên trong ống thủy tinh. Bề mặt hấp thụ hình gợn sóng và phủ lớp hấp thụ chọn lọc. Không gian
bên trong ống thủy tinh được hút chân không toàn bộ.
b) Nguyên lý:
+ Bức xạ mặt trời đi qua lớp kính và đến bề mặt hấp thụ (gắn với ống nhiệt). Từ
bề mặt hấp thụ truyền nhiệt trực tiếp đến ống nhiệt. Môi chất trong ống nhận nhiệt và quá trình
diễn ra tương tự như ống thủy tinh hai lớp kết hợp ống nhiệt.
+ Qua việc tìm hiểu cấu tạo sơ bộ của hai loại ống trên, xét về hiệu quả truyền
nhiệt thì ống thủy tinh một lớp có hiệu suất cao hơn ống hai lớp vì bề mặt cánh của ống nhiệt
nhận nhiệt trực tiếp hơn từ bức xạ mặt trời.Độ chân không của ống một lớp lại nhiều hơn làm
giảm đáng kể tổn thất nhiệt ra môi trường, nhưng đây cũng là một khuyết điểm vì gây khó khăn
cho việc chế tạo ống. Ngoài ra do mối ghép giữa ống nhiệt và ống thủy tinh có thể bị hở vì độ nở
vì nhiệt của chúng là khác nhau. Từ đó độ chân không bị giảm sút và ảnh hưởng đến hiệu suất
ống.
1.5 NHẬN XÉT:
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
12
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
13
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
cách lấy giữa trưa làm gốc, nếu thời điểm khảo sát lệch khỏi giữa trưa 1 giờ thì có giá trị tương
ứng là 15o. Góc giờ mang dấu âm (-) nếu trước giữa trưa và mang dấu dương (+) nếu sau giữa
trưa.
- Góc thiên đỉnh của mặt trời (Zenith Angle) - . : là góc tạo bởi tia trực xạ và đường thẳng
góc với mặt phẳng nằm ngang tại vị trí khảo sát. Do đó: , nên:
(2.2)
+ Với: là vĩ độ tại vị trí khảo sát.
- Góc phương vị của mặt trời (Solar Azimuth Angle) - : là góc hợp bởi hình chiếu của tia
trực xạ lên mặt phẳng nằm ngang và phương Nam.
2.1.2 Thông số xác định bề mặt khảo sát:
- Góc phương vị của bề mặt khảo sát (Surface Azimuth Angle) - : là góc hợp bởi hình
chiếu lên mặt phẳng nằm ngang của pháp tuyến của bề mặt khảo sát và phương Nam.Góc
phương vị có giá trị bằng 0 nếu bề mặt đặt theo hướng Bắc Nam; có giá trị dương nếu lệch về
bên Tây và giá trị âm nếu lệch về bên Đông so với phương Nam.
- Góc tới của tia trực xạ (Angle of Incidence) - : là góc hợp bởi tia trực xạ và pháp tuyến
của bề mặt khảo sát.
(2.3)
2.1.3 Bức xạ mặt trời đến bên ngoài bầu khí quyển
- Lượng bức xạ mặt trời đến một mặt phẳng có diện tích 1m 2 đặt thẳng góc với tia trực
xạ và ở bên ngoài bầu khí quyển.
- Tia bức xạ từ mặt trời chiếu đến trái đất phải đi qua bầu khí quyển. Do ảnh hưởng của
bầu khí quyển và các vật thể li ti trong bầu khí quyển, bức xạ mặt trời bị hấp thụ và phản xạ một
phần. Do đó giảm cường độ bức xạ của chúng khi càng đến gần mặt đất. Bức xạ mặt trời khi đến
mặt đất phân làm hai tia: tia trực xạ và tia khuyếch tán.
- Thành phần trực xạ có phương trùng với phương nối từ mặt trời đến điểm khảo sát, khi
đi vào bầu khí quyển bị giảm dần do hiện tượng hấp thụ của các thành phần trong bầu khí quyển
Trái đất.Thành phần khuếch tán xuất hiện do hiện tượng tán xạ khi bức xạ mặt trời đi qua các
phân tử khí có bên trong bầu khí quyển.
- Hottel và Woertz giả sử thành phần khuếch tán phân bố đồng đều trong khắp bầu trời.
Giả thiết phù hợp trong trường hợp bầu trời có sương mù , hoặc bị che phủ bởi mây phân bố đều
trong bầu trời. Vào những ngày trời trong, hầu hết những tia bức xạ khuếch tán có phương gần
giống với phương của tia trực xạ.
- Gọi:
+ I, IT : lượng bức xạ tổng đến bề mặt nằm ngang và đến bề mặt nghiêng đang
khảo sát trong 1 giờ.
+ Ib, IbT : thành phần trực xạ đến mặt phẳng nằm ngang và đến bề mặt nghiêng
đang khảo sát trong 1 giờ.
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
15
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
+ Id, IdT: thành phần khuếch tán đến mặt phẳng nằm ngang và đến bề mặt nghiêng
đang khảo sát trong 1 giờ.
- Ta có:
+ (1 + cos)/2 : hệ số nhìn bầu trời
+ (1 - cos)/2 : hệ số nhìn mặt đất của bề mặt nghiêng.
- Vào những ngày bầu trời trong sáng ta xem như R = R b , còn vào những ngày bầu trời bị
mây và sương mù ta xem như Rd = 1.
- Rõ ràng mức độ khuếch tán và hấp thụ các tia bức xạ mặt trời thay đổi theo thời gian
do trạng thái và đặc điểm của bầu khí quyển không hoàn toàn ổn định, chính vì vậy phải chuẩn
hoá khái niệm trong sáng của bầu trời.
- Gọi b là hệ số xuyên qua bầu khí quyển của các tia trực xạ, ta có :
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
16
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
b
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
(2.9)
= Gb/Go = ao + a1.
- Các nhà nghiên cứu đã đề xuất cách xác định a o, a1 và k ứng với bầu trời trong sáng tiêu
chuẩn có tầm nhìn xa 23 km như sau:
+ a0s = 0,4237 – 0,00821.(6-A)2
+ a1s = 0,5055 + 0,00595.(6,5-A)2
+ ks= 0,2711 + 0,01858.(2,5-A)2
Trong đó :
+A là độ cao của vị trí khảo sát so với mực nước biển, km
+ Gb là thành phần trực xạ xuyên qua bầu trời có độ trong sáng tiêu chuẩn đến 1
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
17
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
(2.11)
+ Với:
: giới hạn sôi của ống nhiệt (W)
: khối lượng riêng chất lỏng ngưng của môi chất (kg/m3)
: khối lượng riêng của hơi (kg/m3)
: nhiệt ẩn hóa hơi của môi chất nạp (J/kg)
: diện tích bề mặt trong phần sôi (m2)
: sức căng bề mặt của môi chất nạp (N/m)
: gia tốc trọng trường (m/s2)
2.2.1.2 Giới hạn âm thanh ( Sonic boiling ):
- Ống nhiệt không có dạng ống Laval nên theo lý thuyết nhiệt động , vận tốc hơi của nó
không thể vượt qua tốc độ âm thanh. Công suất nhiệt ứng với trường hợp tốc độ hơi bằng với tốc
độ âm thanh ta có giới hạn âm thanh.
(2.12)
+ Với:
: giới hạn âm thanh của ống nhiệt (W)
: tiết diện hơi trong ống (m2)
: khối lượng riêng của hơi (kg/m3)
: ẩn nhiệt hóa hơi của môi chất (J/kg)
: số mũ đoạn nhiệt của hơi.
: sức căng bề mặt của môi chất nạp (N/m)
: gia tốc trọng trường (m/s2)
- Giới hạn lôi cuốn luôn có giá trị thấp hơn hai giá trị trên nên cần được tính toán khi
kiểm tra, chế tạo.
2.2.2 Phương thức trao đổi nhiệt :
Bao gồm trao đổi nhiệt khi sôi và trao đổi nhiệt khi ngưng.
2.2.2.1 Trao đổi nhiệt khi sôi:
- Xảy ra tại phần được cấp nhiệt của ống nhiệt. Cơ chế của sự sôi gồm 4 quá trình chủ
yếu. Đó là sôi đối lưu, sôi bọt, chế độ quá độ và sôi màng.
- Xét quá trình sôi xảy ra của nước tại áp suất khí quyển p =1 bar, giải thích trên sự chênh
lệch nhiệt độ và mật độ dòng nhiệt q.
+ Với : nhiệt độ bề mặt vách được gia nhiệt (oC)
: nhiệt độ bão hòa của môi chất (oC)
Hình 2.1: Quá trình sôi của nước tại p = 1 bar
+ : Bọt hơi sinh ra lúc đầu không đủ để xáo động mạnh lớp chất lỏng trên bề mặt
vách trong của ống nhiệt. Nên quá trình truyền nhiệt chủ yếu là dạng đối lưu tự nhiên của dòng
một pha.
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
19
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
+ : Số bọt hơi sản xuất ra nhiều, tần số sản xuất bọt hơi lớn, lớp chất lỏng sát bề
mặt vách xáo động mạnh, xảy ra chế độ sôi bọt. Tại đây hệ số trao đổi nhiệt lớn hơn nhiều so với
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
20
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
2.2.3 Thành phần nhiệt trở:
Hình 2.2: Các thành phần nhiệt trở trong ống nhiệt.
+ R1: nhiệt trở nguồn cấp nhiệt với vách ngoài ống tại phần sôi (K/W).
+ R2: nhiệt trở dẫn nhiệt qua vách ống phần sôi (K/W).
+ R3: nhiệt trở chất lỏng sôi trong ống phần sôi (K/W).
+ R4: nhiệt trở chuyển động từ phần sôi đến phần ngưng (K/W).
+ R5: nhiệt trở hơi ngưng tụ trong ống phần ngưng (K/W).
+ R6: nhiệt trở dẫn nhiệt qua vách ống phần ngưng (K/W).
+ R7: nhiệt trở nguồn làm mát với vách ngoài ống tại phần ngưng (K/W).
- Thành phần nhiệt trở được tính toán qua các biểu thức:
(2.16)
(2.17)
(2.18)
(2.19)
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
+ : khối lượng riêng của hơi (kg/m3)
+ r : nhiệt hóa hơi của môi chất nạp (J/kg)
- Công suất nhiệt toàn bộ:
(2.23)
+ : nhiệt độ trung bình của nguồn đốt nóng khi chuyển động qua phần sôi của
ống (oC)
+ : nhiệt độ trung bình của nguồn làm mát khi chuyển động qua phần ngưng của
ống (oC)
+ tổng nhiệt trở (K/W)
- Công suất nhiệt trong:
(2.24)
+ Công thức khác:
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
22
GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ MINH TRINH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
(2.25)
+ Trong đó: A - hệ số kích thước ống nhiệt.
- hiệu nhiệt độ vách ống trong phần sôi và phần ngưng của ống.
- hệ số tính chất vật lý của môi chất nạp.
- hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng ngưng (W/mK)
- khối lượng riêng chất lỏng ngưng (kg/m3)
- nhiệt ẩn hóa hơi hay ngưng tụ (J/kg)
- độ nhớt (Ns/m2)
: nhiệt độ trung bình của bề mặt hấp thụ, (K)
: nhiệt độ môi trường không khí xung quanh, (K)
+ Hệ số tổn thất nhiệt tổng:
(2.28)
: hệ số tổn thất nhhiệt của collector tại phần sôi (W/m2,K)
: hệ số tổn thất nhiệt của collector tại phần ngưng (hộp bảo ôn), (W/m 2,K).
Trong điều kiện ổn định và cách nhiệt tốt có thể bỏ qua tổn thất này.
(2.29)
- Với :
: hệ số tổn thất nhiệt ( hệ số tỏa nhiệt qui đổi ) giữa bề mặt hấp thụ với ống thủy tinh, (W/m2,K)
: hệ số trao đổi nhiệt giữa bề mặt ngoài ống thủy tinh và môi trường xung quanh, (W/m2,K)
- Quá trình truyền nhiệt từ bề mặt hấp thụ tổn thất ra ngoài môi trường bao gồm hai quá
trình : truyền nhiệt từ bề mặt hấp thụ đến ống thủy tinh và từ ống thủy tinh ra môi trường.
- Phương trình truyền nhiệt từ bề mặt hấp thụ tới mặt trong ống thủy tinh:
(2.30)
+ Trong hai trường hợp collector ống thủy tinh kết hợp ống nhiệt đều được hút
chân không ở trong ống nên bỏ qua tổn thất do đối lưu, chỉ còn lại tổn thất do bức xạ từ tấm hấp
thụ đến bề mặt ống. Hệ số tổn thất do bức xạ:
(2.31)
- Với:
; hằng số Stefan-Boltzmann
Tg : nhiệt độ ống thủy tinh (K)
Tp :nhiệt độ bề mặt hấp thụ (K)
Ag : diện tích bề mặt trong ống thủy tinh (m2)
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
24
(2.36)
- Hai công thức (2.35) và (2.36) sử dụng cho bề mặt có diện tích khoảng 0,5 m2.
+ Hệ số trao đổi nhiệt do bức xạ từ bề mặt kính ra môi trường:
(2.37)
SVTH: TÔN THỊ MINH NGỌC
25
Copyright: Tài liệu đại học ©