Thiết kế và phát triển tủ lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời

This page is an automatic translation to Vietnamese of The Design and Development of a Solar Powered Refrigerator.This translation is distributed in the hope that it will be useful, but without any guarantee of accuracy.Read more...

Bản quyền. Được sử dụng bởi sự cho phép. Không thay đổi nội dung văn bản. Chúng tôi không có quyền sửa đổi tác phẩm này. Hãy coi nó như quyền truy cập mở , đây là một ngoại lệ đối với giấy phép Appropedia . Đọc thêm...

Nếu bạn có thêm thông tin về các quyền, vui lòng để lại ghi chú trên trang thảo luận .

Đọc thêm...

Dữ liệu vị trí

Đang tải bản đồ... {"minzoom":false,"maxzoom":false,"mappingservice:"leaflet","width"auto","height":"200px","centre":false,"title":" "nhãn":"icon":"lines":[],"polygons":[],"circles":[],"hình chữ nhật":[],"copycoords":false,"static ":false,"zoom":1,"defzoom":14,"layers":["OpenStreetMap"],"các lớp hình ảnh":[],"overlays":[],"có thể thay đổi kích thước":false,"toàn màn hình" :false,"scrollwheelzoom":true,"cluster":false,"clustermaxzoom":20,"clusterzoomonclick":true,"clustermaxradius":80,"clusterspiderfy":true,"geojson":","clicktarget": "","imageLayers":[],"locations":[{"text":","title":","link",""lat":13.752493799999999879446477279998362064361572265625,"lon":100.493508899999999481005943380296 230316162109375," biểu tượng:""}],"imageoverlays":null} +− Tờ rơi | © OpenStreetMap

Vị trí

Bangkok , Thái Lan

RHB Exell, Sommai Kornsakoo, DGDC Wijeratna. Bangkok, Thái Lan: Viện Công nghệ Châu Á, 1976.

Cuốn sách này được chuyển thể bởi Jianlang Mai , Scott Gennings , Graham Coote , Ana Lise Herrera và Howard Swartz .

Lời nói đầu

Báo cáo nghiên cứu này mô tả công việc phát triển hệ thống làm lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời mà cuối cùng sẽ dẫn đến việc sản xuất máy làm đá quy mô làng hoặc kho lạnh để bảo quản thực phẩm .

Chủ đề này đã được ông DGDC Wijeratna nghiên cứu trong Báo cáo Dự án Nghiên cứu Cá nhân (số 34) và thiết bị thí nghiệm do Tiến sĩ RHB Exell thiết kế. Việc xây dựng và thử nghiệm thiết bị này do ông Sommai Kornsakoo thực hiện cho Luận văn Thạc sĩ của mình.

Viện Công nghệ Châu Á (AIT) mang ơn Quỹ John F. Kennedy, Thái Lan, vì đã hỗ trợ tài chính dưới hình thức tài trợ cho nghiên cứu năng lượng mặt trời nhằm đáp ứng đề xuất năm 1973 của Giáo sư HE Hoelscher, Chủ tịch AIT , gửi Tiến sĩ Tbanat Khoman, Chủ tịch Quỹ.

Bản tóm tắt

Một tủ lạnh nhỏ hấp thụ gián đoạn nước-amoniac với bộ thu năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng rộng 1,44 m2 ^đã được thử nghiệm như bước đầu tiên hướng tới sự phát triển máy làm đá cho làng. Không có dầu hoặc điện được sử dụng. Quá trình tái sinh diễn ra vào ban ngày và quá trình làm lạnh vào ban đêm. Sự hấp thụ nhanh đạt được nhờ một tính năng mới, lần đầu tiên được đề xuất bởi Swartman, trong đó nhiệt hấp thụ được tiêu tán khỏi tấm phẳng.

Trong máy phát điện sử dụng 15 kg dung dịch chứa 46% amoniac trong nước. Vào những ngày quang đãng, nhiệt độ dung dịch tăng từ 30 ^o C lên 88 ^o C và 0,9 kg amoniac nguyên chất được ngưng tụ ở 32 ^o C. Trong quá trình làm lạnh, nhiệt độ của amoniac giảm xuống -7 ^o C. Hệ số mặt trời tổng thể ước tính là hiệu suất (hiệu ứng làm mát chia cho lượng nhiệt mặt trời hấp thụ) là 0,09, mặc dù nhỏ nhưng có thể so sánh với công trình đã được công bố trước đó. Những phát triển trong thiết kế sẽ được thảo luận.

Nội dung

I. GIỚI THIỆU

Cơ sở để xem xét năng lượng mặt trời

Có một số lý do quan trọng để coi năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng đáp ứng nhu cầu của các nước đang phát triển. Đầu tiên, hầu hết các quốc gia được gọi là đang phát triển đều nằm trong hoặc lân cận vùng nhiệt đới và có sẵn bức xạ mặt trời tốt. Thứ hai, năng lượng là nhu cầu thiết yếu của các quốc gia này nhưng họ không có nguồn cung cấp năng lượng thông thường được phân bổ rộng rãi và sẵn có. Thứ ba, hầu hết các nước đang phát triển đều có đặc điểm là khí hậu khô cằn, dân số phân tán và khó tiếp cận cũng như thiếu vốn đầu tư và do đó phải đối mặt với những trở ngại thực tế không thể vượt qua đối với việc cung cấp năng lượng bằng các phương tiện thông thường, chẳng hạn như điện khí hóa. Ngược lại, năng lượng mặt trời này luôn sẵn có và đã được phân phối cho người sử dụng tiềm năng. Thứ tư, do tính chất lan tỏa của năng lượng mặt trời nên sự phát triển trên toàn thế giới diễn ra ở những đơn vị nhỏ hơn, rất phù hợp với mô hình kinh tế nông thôn.

Mục tiêu của nghiên cứu

Nghiên cứu hiện tại là một phần của dự án sử dụng năng lượng mặt trời ở AIT, nhằm phát triển một hoặc nhiều đơn vị nguyên mẫu chứng minh tính hữu ích và khả năng kinh tế của năng lượng mặt trời cho các mục đích được thiết kế.

Mục tiêu cụ thể của lập luận trong chương này là xác định lĩnh vực sử dụng năng lượng mặt trời hữu ích cho các nước đang phát triển ở châu Á và hơn nữa là lựa chọn một thiết bị phù hợp để phát triển và điều tra sơ bộ.

Tiềm năng nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu năng lượng mặt trời dường như đã đạt được động lực trong suốt hai thập kỷ qua. Trong thời gian này đã có nhiều ấn phẩm, hội thảo và hội nghị liên quan đến năng lượng mặt trời. Một trong những khảo sát toàn diện và cập nhật nhất về ứng dụng năng lượng mặt trời là báo cáo của ban cố vấn đặc biệt của Ban Khoa học và Công nghệ Phát triển Quốc tế có tựa đề 'Năng lượng mặt trời cho các nước đang phát triển: Quan điểm và triển vọng', VIỆN HỌC VIỆN QUỐC GIA KHOA HỌC (1972). Kết luận của báo cáo này thay thế kết luận của các cuộc khảo sát trước đó và được tóm tắt dưới đây.

Hội thảo nhận thấy rằng sự bay hơi của mặt trời là một phương pháp truyền thống, mang tính lịch sử để thu muối từ nước biển hoặc nước muối; ngày nay nó vẫn còn quan trọng trên cả quy mô nhỏ và quy mô lớn ở nhiều quốc gia. Dường như có rất ít nghiên cứu mà các ngành sử dụng quy trình này không thể thực hiện được.

Công nghệ làm nóng nước đã được thiết lập tốt và sự phát triển cần thiết chủ yếu là điều chỉnh công nghệ để sử dụng nguyên liệu và khả năng sản xuất của quốc gia được đề cập. Nước nóng cho bệnh viện, trường học, các tổ chức và gia đình khác có thể được cung cấp rộng rãi hơn nhiều nhờ những phát triển này. Bản chất của thiết bị là có thể được sản xuất ở các nước đang phát triển và việc điều chỉnh nó cho phù hợp với điều kiện của họ có vẻ đơn giản.

Chưng cất bằng năng lượng mặt trời vẫn phải được coi là phương pháp thử nghiệm nhưng quy mô cộng đồng quy mô nhỏ vẫn gần với các ứng dụng thương mại rộng rãi. Hiện đã có các thiết kế dành cho các thiết bị tĩnh năng lượng mặt trời có thể sử dụng được và có thể sử dụng với mức độ tin cậy hợp lý. Nghiên cứu sâu hơn trong ứng dụng này sẽ liên quan đến việc điều chỉnh công nghệ hiện có theo nhu cầu cụ thể của các nước đang phát triển thông qua sửa đổi thiết kế để cho phép sử dụng các vật liệu sẵn có tại địa phương và các bộ phận được sản xuất tại địa phương.

Việc sử dụng năng lượng mặt trời truyền thống và rộng rãi là để sấy khô, đặc biệt là các sản phẩm nông nghiệp. Việc thiết kế và kiểm soát những thiết bị này đối với các loại cây trồng cụ thể hoặc các nguyên liệu cần sấy khô khác là các lĩnh vực nghiên cứu có thể dẫn đến những ứng dụng thực tế hơn ở các nước đang phát triển, từ đó có thể cải thiện việc sử dụng nguồn cung cấp thực phẩm.

Nghiên cứu và phát triển hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời gần như hoàn toàn nhằm vào các ứng dụng ở vùng khí hậu ôn đới của các nước công nghiệp phát triển. Hội thảo biết rất ít về nhu cầu thực sự về sưởi ấm không gian ở các nước đang phát triển hoặc về vai trò có thể có của năng lượng mặt trời trong việc đáp ứng những nhu cầu này.

Các nghiên cứu về điều hòa không khí chủ yếu nhắm vào các ứng dụng ở Hoa Kỳ và Úc vẫn đang ở giai đoạn đầu. Tính khả thi về mặt công nghệ dường như được đảm bảo; tính khả thi về mặt kinh tế hiện đang được nghiên cứu. Các phương pháp tốt nhất để làm mát bằng năng lượng mặt trời ở các nước đang phát triển vẫn chưa rõ ràng vào thời điểm này và tính cấp bách cũng như mức độ nhu cầu về điều hòa không khí vẫn chưa được biết đến.

Có nhiều chu trình và hệ thống làm lạnh có thể được xem xét để làm lạnh bằng năng lượng mặt trời. Vẫn chưa xác định được quy mô tốt nhất để vận hành tủ lạnh năng lượng mặt trời ở các nước đang phát triển. Có một số lượng đáng kể các câu hỏi mở liên quan đến việc làm lạnh và ứng dụng này có khả năng hấp dẫn trong việc sử dụng tốt hơn các thực phẩm sẵn có nếu việc làm lạnh có thể được cung cấp thành công.

Các ứng dụng khả thi của việc phát triển thành công việc chuyển đổi năng lượng mặt trời kinh tế để đáp ứng nhu cầu về năng lượng cơ hoặc điện là rất rộng. Sự chuyển đổi này vẫn là một vấn đề khó nắm bắt nhưng hấp dẫn. Nấu ăn bằng năng lượng mặt trời tưởng chừng đơn giản về công nghệ và có nhiều ưu điểm nếu áp dụng thành công, Bếp năng lượng mặt trời đã được phát triển đến mức đạt hiệu quả kỹ thuật đáp ứng được ít nhất một phần nhu cầu nấu nướng của các gia đình. Tuy nhiên, các thử nghiệm thực địa rộng rãi ở Ấn Độ, Mexico và Maroc cho đến nay vẫn chưa mang lại sự chấp nhận của xã hội đối với các thiết bị này. Các kết luận tại Hội đồng được tóm tắt như sau: các quy trình năng lượng mặt trời hiện hữu ích hoặc có thể được đưa đến giai đoạn phát triển mà chúng có thể tạo ra kết quả hữu ích trong thời gian ngắn nhất là bay hơi, sấy khô, chưng cất và đun nóng nước. Sự phát triển sâu rộng hơn trong lĩnh vực làm lạnh, sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời, làm mát và thiết kế nhiệt của các tòa nhà sẽ khiến một số ứng dụng này trở nên thiết thực trong thập kỷ này. Các ứng dụng năng lượng mặt trời sẽ đòi hỏi sự phát triển đáng kể của công nghệ mới.

Lý do lựa chọn máy lạnh năng lượng mặt trời

Cuộc thảo luận ở phần trước chỉ ra rằng trong số các ứng dụng năng lượng mặt trời đang trong giai đoạn thử nghiệm, sưởi ấm không gian và điều hòa không khí không phải là nhu cầu ưu tiên hàng đầu ở châu Á, việc chuyển đổi sang năng lượng cơ hoặc điện tốt nhất nên được thực hiện bởi các cơ quan có thẩm quyền. trang bị các phòng thí nghiệm của các nước công nghiệp phát triển và sự chấp nhận của xã hội đối với việc nấu ăn bằng năng lượng mặt trời còn khá đáng nghi ngờ. Điều này khiến cho việc làm lạnh bằng năng lượng mặt trời trở thành một lĩnh vực nghiên cứu khả thi. Để chọn một thiết bị để phát triển hơn nữa, các câu hỏi sau phải được trả lời. Nhu cầu về một thiết bị như vậy ở các nước đang phát triển, đặc biệt là ở Châu Á là gì? Nên sử dụng thiết bị làm mát thực phẩm hay làm đá? Kích thước của nó nên là bao nhiêu? Phần còn lại của phần này được dành cho nỗ lực tìm kiếm câu trả lời cho những câu hỏi này.

Một nhà khoa học năng lượng mặt trời nổi tiếng của Đông Nam Á viết ẩn danh đã đưa ra nhận xét sau đây trong bài báo có tựa đề 'Trường hợp về máy làm đá bằng năng lượng mặt trời', ANON., (1963).

"Sau tám năm nghiên cứu các vấn đề áp dụng năng lượng mặt trời ở một nước kém phát triển, tôi tin rằng hướng nghiên cứu hứa hẹn nhất là phát triển máy làm đá. Mục tiêu phải là một máy làm đá độc lập, đáng tin cậy có khả năng làm đá ở ít nhất 10 lbs đá mỗi ngày nắng với chi phí 1 xu Mỹ mỗi pound chỉ sử dụng năng lượng mặt trời và nước làm đầu vào. Ở các nước nhiệt đới, một lượng lớn trái cây tươi, rau và cá bị mất hoặc giá trị của chúng giảm do hư hỏng. có thể được ngăn chặn bằng cách đông lạnh chúng bằng nước đá... Nước đá là một mặt hàng thương mại quan trọng, có giá tới 10 xu Mỹ mỗi pound ở các vùng sâu vùng xa vì chi phí vận chuyển cao (do tan chảy trên đường hoặc do chi phí cao thay thế sản xuất tại địa phương ở nơi xa bằng điện hoặc nhiên liệu). Một tủ lạnh điện do nước ngoài sản xuất có giá khoảng 250 đô la Mỹ, chi phí của một máy làm đá bằng năng lượng mặt trời tương đương sẽ ít nhất là 250 đô la Mỹ. Có vẻ lạ khi một máy làm đá bằng năng lượng mặt trời có giá 250 đô la. Hoa Kỳ sẽ được mua khi mọi người không mua bếp năng lượng mặt trời với giá chỉ 10 đô la Mỹ mỗi chiếc. Lời giải thích là máy làm đá bằng năng lượng mặt trời sẽ được mua bởi các thương nhân và chủ cửa hàng, những người có đủ khả năng chi trả và họ sẽ sử dụng đá để bảo quản trái cây tươi, cá, v.v. có giá trị của mình. sản xuất trái cây tươi, cá, v.v., có đủ khả năng mua đá với giá khoảng một hoặc hai xu Mỹ mỗi pound, vì đây chỉ là một khoản đầu tư ngắn hạn nhỏ khoảng 10 hoặc 20 xu Mỹ mà họ có thể thu hồi trong vòng vài ngày sau khi bán sản phẩm đông lạnh của họ".

BA HLI và cộng sự. (1970) đã nghiên cứu khả năng phát triển máy làm đá ở Miến Điện. Họ tuyên bố rằng các máy làm đá và tủ lạnh sử dụng năng lượng mặt trời được đảm bảo thành công hoàn toàn từ quan điểm khí tượng học. Họ cũng quan sát thấy rằng các cơ sở làm đá bằng năng lượng mặt trời có thể có quy mô gia đình hoặc quy mô cộng đồng tùy theo điều kiện địa phương. Các máy làm đá và tủ lạnh sử dụng năng lượng mặt trời trong nước phải tự động hóa nhất có thể để cạnh tranh với các tủ lạnh chạy bằng điện. Các máy làm đá bằng năng lượng mặt trời quy mô cộng đồng có thể có sự tham gia thủ công vì mỗi máy làm đá sẽ có sẵn một người vận hành. Đại khái, chi phí sản xuất đá của các nhà máy địa phương là nửa US cent mỗi pound đá xuất xưởng, nhưng chi phí đá đến tay người tiêu dùng sẽ vào khoảng 1 cent Mỹ mỗi pound trong mùa lạnh và cao hơn nhiều ở các nước Đông Nam Á. mùa nóng. Họ kết luận rằng trong những điều kiện này, nếu một máy làm đá bằng năng lượng mặt trời có thể sản xuất đá ở bất cứ đâu ở Miến Điện với giá khoảng 1 xu Mỹ mỗi pound thì băng đó có thể là một lợi ích cho đất nước.

MERRIAM (1972) thảo luận về các ứng dụng có thể có của năng lượng mặt trời ở các nước đang phát triển đã nhận thấy:

"Một ứng dụng rất hứa hẹn là điện lạnh. Điện lạnh bao gồm tủ lạnh gia đình, làm mát không gian, điều hòa không khí của các tòa nhà, v.v., nhưng tôi đã chọn tập trung sự chú ý vào một thiết bị cụ thể, máy làm đá. Điều này vì nhiều lý do, cả về mặt công nghệ." và kinh tế xã hội. Trước hết, việc chuyển đổi bức xạ mặt trời thành băng sẽ giải quyết được các vấn đề không liên tục và lưu trữ. Băng có thể được lưu trữ trong nhiều tháng. Ngoài ra, nó còn có thể vận chuyển được,... Một chu trình amoniac-nước được dự tính..... Một số máy làm đá và tủ lạnh sử dụng chu trình này và đầu vào năng lượng mặt trời đã được chế tạo. Thiết kế mà tôi nghĩ đến sẽ được làm bằng thép nhẹ, chắc chắn và đơn giản nếu không có bộ phận chuyển động. Sản lượng sẽ là 60-70 kg/ngày -10 ^o C băng, đầu vào sẽ là l0-12 m bức xạ mặt trời và dịch vụ của người vận hành toàn thời gian không có tay nghề".

Bây giờ có thể cung cấp câu trả lời cho các câu hỏi nêu ở đầu phần này, tức là:

Điện lạnh năng lượng mặt trời là một trong những lĩnh vực có triển vọng phát triển hơn nữa; Máy làm đá dường như là thiết bị hữu ích nhất ở các nước đang phát triển; Nếu nước đá có thể được sản xuất với giá khoảng 1 xu Mỹ trên mỗi pound thì khả năng tồn tại thương mại được đảm bảo. Một đơn vị quy mô cộng đồng sản xuất loo-150 lbs. đá mỗi ngày, với một số thao tác thủ công sẽ được ưu tiên cho quá trình phát triển ban đầu; tủ lạnh gia đình cần được tự động hóa càng nhiều càng tốt.

Mục tiêu đầu tiên của nghiên cứu đã đạt được với các kết luận trên, đó là lựa chọn một thiết bị phù hợp để phát triển hơn nữa. Bước tiếp theo là thực hiện một nghiên cứu sơ bộ nhằm phát triển máy làm đá bằng năng lượng mặt trời quy mô cộng đồng. Bước đầu tiên hướng tới mục tiêu này là một máy làm đá thử nghiệm sẽ được thiết kế và chế tạo để mang lại kinh nghiệm cho sự phát triển tiếp theo.

II MÁY LẠNH MẶT TRỜI

Một số khái niệm lý thuyết hữu ích trong việc phân tích hiệu suất của tủ lạnh năng lượng mặt trời sẽ được trình bày trong chương này. Một phân tích ngắn gọn về chu trình nước-amoniac sẽ được thực hiện vì chu trình này sẽ được sử dụng trong tủ lạnh thử nghiệm.

Chỉ số Hiệu suất

Bất kỳ thiết bị làm mát bằng năng lượng mặt trời nào về cơ bản đều bao gồm hai phần: bộ phận làm mát sử dụng chu trình nhiệt động không khác gì chu trình được sử dụng trong tủ lạnh thông thường và nguồn nhiệt mặt trời với một tấm phẳng hoặc bộ thu tập trung để vận hành nó. Chỉ số thông thường dùng để đo hiệu suất của tủ lạnh là hệ số hiệu suất được định nghĩa là tỷ lệ giữa lượng làm mát được tạo ra và lượng nhiệt cung cấp. Khái niệm tương tự này có thể được áp dụng cho bộ phận tủ lạnh và tỷ lệ làm mát có thể được định nghĩa là

nhiệt lượng môi chất lạnh hấp thụ trong quá trình làm lạnhnhiệt được hấp thụ bởi nội dung máy phát điện trong quá trình làm lạnh{\displaystyle {\frac {\mbox{nhiệt được hấp thụ bởi chất làm lạnh trong quá trình làm lạnh}}{\mbox{nhiệt được hấp thụ bởi chất làm lạnh trong quá trình làm lạnh}}}}

Hiệu suất của bộ thu năng lượng mặt trời có thể được xác định bằng tỷ lệ gia nhiệt được đưa ra bởi

nhiệt được hấp thụ bởi nội dung của máy phát điệnbức xạ mặt trời tới trên bộ thu{\displaystyle {\frac {\mbox{nhiệt được hấp thụ bởi các thành phần của máy phát điện}}{\mbox{sự cố bức xạ mặt trời trên bộ thu}}}}

Tỷ lệ hiệu suất tổng thể bây giờ có thể được định nghĩa là tích của hai tỷ lệ được xác định ở trên hoặc rõ ràng là

nhiệt lượng môi chất lạnh hấp thụ trong quá trình làm lạnhbức xạ mặt trời tới trên bộ thu{\displaystyle {\frac {\mbox{nhiệt được chất làm lạnh hấp thụ trong quá trình làm lạnh}}{\mbox{sự cố bức xạ mặt trời trên bộ thu}}}}

Các khái niệm về tỷ lệ gia nhiệt và tỷ lệ làm mát đặc biệt hữu ích khi phân tích các hệ thống trong đó bộ thu và máy phát tách biệt.

Vận hành hệ thống nước-amoniac không liên tục

Hình 2.1 và 2.2 cho thấy một hệ thống đơn giản bao gồm hai bình nối với nhau bằng một đường ống trên cao. Bình bên phải chứa amoniăc và có chức năng như chất hấp thụ máy phát điện. Bình bên trái chứa amoniac tinh khiết và có chức năng như thiết bị bay hơi-ngưng tụ.

Hoạt động của hệ thống amoniăc không liên tục có thể được chia thành hai giai đoạn: giai đoạn tái sinh và giai đoạn làm lạnh. Trong giai đoạn tái sinh, nhiệt được cung cấp cho máy phát điện-hấp thụ có chứa dung dịch amoniac có nồng độ cao. Khi dung dịch được làm nóng, áp suất tăng lên và khi đạt đến áp suất ngưng tụ, amoniac sẽ được chưng cất và ngưng tụ trong thiết bị bay hơi-bình ngưng được ngâm trong xô nước, Hình 2.1.

Trong giai đoạn làm lạnh, nguồn nhiệt được loại bỏ và bộ phận hấp thụ máy phát điện được làm mát. Áp suất giảm xuống và amoniac bắt đầu bay hơi, hút nhiệt từ môi trường xung quanh, do đó tạo ra sự làm mát. Dung dịch amoniac yếu trong thiết bị hấp thụ máy tạo hấp thụ amoniac bay hơi và quá trình tiếp tục cho đến khi toàn bộ amoniac trong thiết bị ngưng tụ bay hơi hết, Hình 2.2.

Phân tích chu kỳ lý tưởng

Trong phân tích sau đây về chu trình hấp thụ nước-amoniac, tất cả các quá trình nhiệt động được coi là thuận nghịch.

Năng lượng được truyền dưới dạng nhiệt ở ba mức nhiệt độ, tức là

• nhiệt độ khí quyển T _a , tại đó nhiệt được thải ra trong thiết bị ngưng tụ và thiết bị hấp thụ,
• nhiệt độ tại đó nhiệt được lấy từ buồng lạnh T _c ,
• nhiệt độ tại đó nhiệt được nhận vào máy phát T _g .

Có thể hình dung sự bố trí các máy đảo chiều thực hiện chức năng tương đương với chức năng của thiết bị hấp thụ, Hình 2.3. Thứ nhất, một động cơ nhiệt thuận nghịch nhận một lượng nhiệt Q _g , ở nhiệt độ T _g và thải nhiệt ở nhiệt độ T _a đồng thời tạo ra một lượng công W _ga với hiệu suất,

WcMộtQg=Tg−TMộtTg,{\displaystyle {\frac {W_{c}a}{Q_{g}}}={\frac {T_{g}-T_{a}}{T_{g}}},}

trong đó tất cả nhiệt độ được đo trên thang nhiệt độ nhiệt động lực học. Thứ hai, một tủ lạnh đảo chiều nhận một lượng nhiệt Q _c tại T _c và thải nhiệt ở Ta trong khi hấp thụ một lượng công W _ca . Hệ số hiệu suất của tủ lạnh là

−QcWcMột=TcTMột−Tc.{\displaystyle {\frac {-Q_{c}}{W_{c}a}}={\frac {T_{c}}{T_{a}-T_{c}}}.}

Nếu W _ga được tạo bằng - W _ca thì nhà máy này sẽ tương đương với một tủ lạnh hấp thụ. Hệ số hoạt động của nhà máy kết hợp có thể được định nghĩa là Q _c / Q _g , khi kết hợp hai biểu thức trước đó sẽ trở thành,

C.ồ.P=Qc/Qg=Tc(Tg−TMột)Tg(TMột−Tc).{\displaystyle COP=Q_{c}/Q_{g}={\frac {T_{c}(T_{g}-T_{a})}{T_{g}(T_{a}-T_{c} )}}.}

Tầm quan trọng thực tế của kết quả này là nếu biết COP của chu trình đang xét thì T _g có thể được tính toán, vì T _a là cố định và T _c được người thiết kế chọn.

Phân tích nghiêm ngặt chu trình Amoniac-Nước

CHINNAPPA (1961), trình bày một phân tích chặt chẽ về chu trình nước-amoniac lý thuyết, Hai dạng chu trình phù hợp để so sánh với chu trình thực tế. Hai chu kỳ này được thể hiện bằng sơ đồ cho hệ thống amoniăc nước trên biểu đồ nồng độ áp suất-nhiệt độ (ptX). Dạng đầu tiên của chu trình lý thuyết có thể được gọi là 'chu trình hấp thụ áp suất không đổi' và được biểu diễn trong Hình 2,4 bằng 2-3-4-5-2. Dạng lý thuyết thứ hai có thể được gọi là 'chu kỳ hấp thụ nhiệt độ không đổi' và được biểu diễn trong Hình 2.4 bằng 1-3-4-6-1.

Mặc dù chu trình áp suất không đổi là chu trình hiệu quả hơn nhưng khó thực hiện được trong thực tế. Do đó, chu kỳ nhiệt độ không đổi được kiểm tra chi tiết hơn.

Trong chu trình hấp thụ nhiệt độ không đổi, quá trình tái sinh bao gồm hai quá trình 1-3 và 3-4. Trong giai đoạn làm lạnh trong quá trình làm mát 4-6, dung dịch được làm lạnh, thường bằng cách ngâm trong bể nước, đến nhiệt độ t6 _bằng với nhiệt độ ban đầu _t1 . Quá trình làm lạnh hiệu quả diễn ra trong quá trình 6-l.

Biểu thức của lượng lạnh là

Qc=W6'Ltôi{\displaystyle Q_{c}=W'_{6}L_{m}}

Ở đâu

Ltôi{\displaystyle L_{m}}= nhiệt ẩn trung bình của chất làm lạnh trong quá trình 6-1.

W6'{\displaystyle W'_{6}}= trọng lượng của chất làm lạnh tại điểm 6.

Nhiệt lượng cung cấp trong quá trình tái sinh 1-3-4 được cung cấp bởi

Qg=W4H4−W1H1+∫W4W1HvdW,{\displaystyle Q_{g}=W_{4}H_{4}-W_{1}H_{1}+\int _{W_{4}}^{W_{1}}H_{v}\mathrm {d } W,}

Ở đâu

w{\displaystyle w}= trọng lượng của dung dịch, hậu tố chỉ điểm của chu trình,

H{\displaystyle H}= entanpy riêng của dung dịch, hậu tố chỉ điểm của chu trình,

Hv{\displaystyle H_{v}}= entanpy riêng của hơi sôi ra khỏi chất lỏng,

dW{\displaystyle \mathrm {d} W}= chênh lệch khối lượng của hơi sôi ra khỏi chất lỏng.

Do đó biểu thức của COP trở thành

W6'LtôiW4H4−W1H1+∫W4W1HvdW{\displaystyle {\frac {W'_{6}L_{m}}{W_{4}H_{4}-W_{1}H_{1}+\int _{W_{4}}^{W_{ 1}}H_{v}\mathrm {d} W}}}

Phát triển mang tính lịch sử

Theo Khảo sát về Điện lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời được thực hiện bởi SWARTMAN, HA và NEWTON (1973), nghiên cứu đầu tiên được thực hiện nhằm khám phá việc sử dụng năng lượng mặt trời để làm lạnh có lẽ là vào năm 1936 tại Đại học Florida bởi Green. Hơi nước cung cấp năng lượng cho tủ lạnh phản lực hơi nước được tạo ra bằng cách đun nóng nước chảy trong một đường ống đặt ở tiêu điểm của một gương phản xạ hình trụ-parabol.

Oniga báo cáo vào năm 1937 rằng các nhà nghiên cứu ở Brazil đã cố gắng điều chỉnh một gương phản xạ parabol thành một tủ lạnh hấp thụ nhưng hệ thống này chưa bao giờ vượt qua được giai đoạn thử nghiệm.

Kirpichev và Baum của Nga đã báo cáo hoạt động thành công của tổ hợp tủ lạnh năng lượng mặt trời sản xuất 250 kg đá mỗi ngày vào năm 1954. Tủ lạnh thuộc loại nén hơi thông thường được điều khiển bởi một động cơ nhiệt hoạt động bằng hơi nước được tạo ra bởi nồi hơi đặt tại tiêu điểm của một tấm gương lớn. Tuy nhiên, người ta thường thừa nhận rằng hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời trong sản xuất điện thấp, chi phí thiết bị rất cao và sự phức tạp của loại hệ thống này là những yếu tố bất lợi cho sự phát triển trong tương lai. Kể từ khi hệ thống này được xây dựng, có rất ít sự quan tâm đến hướng làm lạnh bằng năng lượng mặt trời này.

Dự án lớn đầu tiên về hệ thống làm lạnh hấp thụ hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời được thực hiện bởi TRROME và FOEX (1964). Hình 2.5 cho thấy cách bố trí chung của hệ thống, có những đặc điểm chính sau: dung dịch amoniac-nước được phép chảy từ bình chứa lạnh qua một đường ống đặt tại tiêu điểm của gương phản xạ parabol hình trụ. Nước amoniac đun nóng bốc hơi trong nồi hơi sau đó được ngưng tụ trong một cuộn dây làm mát. Thiết bị bay hơi là một cuộn dây bao quanh thùng chứa được sử dụng làm hộp đựng đá. Chóa phản xạ hình trụ-parabol có kích thước 1,5m2. Trong các thử nghiệm nguyên mẫu, sản lượng đá hàng ngày là khoảng 6 kg hoặc khoảng 4 kg đá trên một mét vuông diện tích thu gom để sưởi ấm trong 4 giờ.

Hình 2.6 - Tủ lạnh hấp thụ gián đoạn chạy bằng năng lượng mặt trời cơ bản

Thiết kế của Trombe và Foex rất hứa hẹn và cần được nghiên cứu thêm mặc dù có thể cần phải sửa đổi bộ thu năng lượng mặt trời, nồi hơi và bình ngưng.

Williams và những người khác tại Đại học Wisconsin đã chế tạo một máy làm lạnh thực phẩm nhỏ vào năm 1957 nhằm mục đích sử dụng ở các vùng nông thôn kém phát triển. Thiết bị bao gồm hai bình được liên kết với nhau bằng một đường ống như trong Hình 2.6. Năng lượng được cung cấp bởi một gương parabol bằng polystyrene đúc 1,27 mm với màng polyester mylar được tráng nhôm và được làm cứng ở vành bằng ống kim loại. Amoniac-nước và ete R-21-glycol được sử dụng làm dung dịch hoạt động. Nghiên cứu này cho thấy rằng việc làm lạnh có thể đạt được bằng cách sử dụng các chu trình làm lạnh hấp thụ không liên tục. Mặc dù hiệu suất bị hạn chế bởi các đặc tính của chu trình không liên tục, tính đơn giản của hệ thống giải thích cho nhiệt độ thấp thu được trong thiết bị bay hơi. Cuối cùng, nghiên cứu cho thấy rằng nước amoniac có hiệu suất vượt trội so với ete R-21-glycol trong hệ thống làm lạnh gián đoạn.

CHINNAPPA (1962) đã chế tạo một tủ lạnh ngắt quãng đơn giản hoạt động với bộ thu dạng tấm phẳng tại Columbo, Ceylon như trong Hình 2.7. Bộ hấp thụ máy phát điện trong tủ lạnh này được làm bằng ống hàn và kết hợp với bộ thu tấm phẳng và bộ hấp thụ làm mát bằng nước. Bộ thu năng lượng mặt trời là một tấm đồng có kích thước 152,4 cm x 106,7 cm, dày 0,76 mm và được sơn màu đen. Tấm này được bán cho sáu ống thép có đường kính 6,35 cm và các ống này được hàn vào các đầu ống. Có ba nắp kính trên bộ thu được hỗ trợ bởi các dải bảng nút chai. Dung dịch nước-amoniac được sử dụng làm chất lỏng làm việc.

Hình 2.7 - Sơ đồ tủ lạnh năng lượng mặt trời vận hành với bộ thu tấm phẳng của CHINNAPPA (1962)

Mặc dù người ta thường kỳ vọng rằng bộ thu tấm phẳng sẽ phù hợp hơn với nhiệt độ sinh ra thấp hơn cần thiết trong điều hòa không khí, nhưng các thử nghiệm trong cuộc điều tra của CHINNAPPA (1962) đã chỉ ra rằng có thể sử dụng bộ thu tấm phẳng kết hợp với máy phát điện có khả năng làm mát ở nhiệt độ thấp tới -12°C. Cần lưu ý rằng đá có thể được sản xuất trong tủ lạnh này với tốc độ một kg mỗi ngày trên 0,7 m ² bề mặt thu năng lượng mặt trời. Kết quả trong cuộc điều tra này không ngoạn mục, nhưng họ cho thấy rằng một tủ lạnh ngắt quãng đơn giản sử dụng thiết bị thu nhiệt ở nhiệt độ thấp như bộ thu nhiệt tấm phẳng có thể làm mát được.

SWARTMAN và SWAMINATHAN (1971) đã xây dựng một hệ thống làm lạnh gián đoạn, đơn giản kết hợp bộ hấp thụ máy phát điện với bộ thu tấm phẳng 1,4 m ² tại Đại học Western Ontario. Hình 2.8 thể hiện sơ đồ hệ thống. Tổ hợp máy thu-máy phát bao gồm các ống thép 1,27 cm nối bộ cấp liệu 5,1 cm và tiêu đề 15,2 cm. Tấm đồng mỏng được hàn vào các ống và toàn bộ cụm được đặt trong hộp gỗ với vật liệu cách nhiệt ở phía dưới và lớp kính hai lớp ở trên. Các dung dịch nước amoniac có nồng độ thay đổi từ 58 đến 70% đã được thử nghiệm. Các thử nghiệm tương đối thành công; nhiệt độ thiết bị bay hơi thấp tới -12°C, nhưng do khả năng hấp thụ kém nên tốc độ bay hơi của amoniac trong thiết bị bay hơi thấp.

Một nghiên cứu khác tại Đại học Western Ontario vào năm 1970 đã nghiên cứu dung dịch amoniac-natri thiocyanate trong cùng hệ thống như mô tả ở trên. Kết quả điều tra cho thấy hệ số hiệu suất của NH ₃ -NaSCN nằm trong khoảng từ 0,11 đến 0,27 so với 0,05 đến 0,14 của NR3-H20 thu được từ nghiên cứu trước đó.

Hình 2.8 - Tủ lạnh năng lượng mặt trời gián đoạn được xây dựng tại Đại học Western Ontario

Hình 2.9 - Máy làm đá bằng năng lượng mặt trời được FARBER (1970) xây dựng tại Đại học Florida

vẫn không thể tạo ra lượng đá đáng kể ở thiết bị bay hơi. Người ta kết luận rằng NH3-NaSCN có hiệu suất tốt hơn NH ₃ -H ₂ 0. Nó cũng có chi phí thiết bị thấp hơn do không cần cột tinh chỉnh do độ bay hơi của muối NaSCN thấp. Nồng độ tối ưu là 54% được đề xuất cho việc làm lạnh gián đoạn.

FARBER (1970) đã xây dựng hệ thống làm lạnh bằng năng lượng mặt trời thành công nhất cho đến nay. Đó là một máy làm đá bằng năng lượng mặt trời nhỏ gọn sử dụng bộ thu tấm phẳng làm nguồn năng lượng. Hình 2.9 thể hiện sơ đồ luồng của hệ thống. Máy phát điện thu năng lượng mặt trời có diện tích 1,49 m ² , bao gồm phần trên cùng dài 6,35 cm. Các ống 2,54 cm được đặt cách nhau ở tâm 10,2 cm và được hàn vào tấm sắt mạ kẽm khổ 20. Thiết bị này được đặt trong một hộp kim loại tấm mạ kẽm với một nắp kính duy nhất và một inch lớp cách nhiệt Styrofoam phía sau bộ phận tạo hấp thụ. Ngoài các bộ phận thông thường, chẳng hạn như bình ngưng, thiết bị bay hơi, hộp đá, bộ trao đổi nhiệt, còn có cột hấp thụ amoniac kiểu vỏ và ống và hai máy bơm để tuần hoàn amoniac lỏng và nước lạnh trong thiết bị bay hơi. Được biết, trung bình khoảng 42.200 kJ năng lượng mặt trời được thu thập bởi người thu gom mỗi ngày và băng được sản xuất là khoảng 18,1 kg. Điều này mang lại hệ số hiệu suất tổng thể vào khoảng 0,1 và 12,5 kg băng trên mỗi m2 bề mặt thu gom mỗi ngày.

Đối với hệ thống làm lạnh bằng năng lượng mặt trời, đây là hệ thống thành công nhất, nhưng cần lưu ý rằng hệ thống này không hoàn toàn sử dụng năng lượng mặt trời vì có hai máy bơm hoạt động bằng điện. Hệ thống sẽ không hoạt động ở những nơi không có điện.

III THIẾT KẾ ĐƠN VỊ THÍ NGHIỆM

Lựa chọn cấu hình

Trước đó đã nêu rằng tủ lạnh năng lượng mặt trời bao gồm hai bộ phận, bộ phận sử dụng năng lượng mặt trời và bộ phận làm lạnh. Bộ năng lượng mặt trời dựa trên một trong hai khái niệm cơ bản, tức là bộ thu tấm phẳng hoặc bộ thu tập trung.

Tấm thu nhiệt phẳng là bề mặt phẳng được làm đen để hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp và khuếch tán. Vỏ trong suốt và lớp cách nhiệt phía sau có thể được cung cấp để giảm hoặc kiểm soát tổn thất nhiệt từ tấm. Trên tấm, năng lượng mặt trời hấp thụ được chuyển đổi thành dạng năng lượng mong muốn, thường là nhiệt và các phương tiện được cung cấp để loại bỏ năng lượng đó, thường là nước nóng hoặc không khí. Bộ thu tấm phẳng thường thích hợp để vận hành ở vị trí cố định.

Thành phần cơ bản của bộ thu tập trung là một thiết bị quang học, ví dụ như gương phản xạ parabol, để tập trung thành phần chùm tia bức xạ mặt trời vào một máy thu nhỏ hơn gương phản xạ. Bộ thu này có thể tạo ra dòng năng lượng cao hơn. Mặc dù bộ thu tập trung cho nhiệt độ cao hơn bộ thu tấm phẳng nhưng nó khó vận hành hơn. Ngoài ra, đối với một thiết bị thí nghiệm nhỏ, nó có vẻ đắt hơn so với bộ thu tấm phẳng. Do đó, bộ thu tấm phẳng đã được chọn cho nghiên cứu cụ thể này.

Thiết bị làm lạnh có thể là hệ thống hấp thụ liên tục hoặc gián đoạn. Hệ thống làm lạnh hấp thụ liên tục không thể phục vụ mục đích nếu máy bơm cần nguồn điện. Vì vậy, ở những vùng nông thôn không có điện, hệ thống lạnh hấp thụ gián đoạn

hệ thống được ưa thích. Chu trình làm lạnh gián đoạn có hai hoạt động chính là tái sinh và làm lạnh. Tái sinh là quá trình làm nóng chất lỏng hấp thụ chất làm lạnh để đẩy hơi chất làm lạnh ra ngoài và ngưng tụ hơi trong một thùng chứa riêng biệt. Quá trình làm lạnh diễn ra khi chất làm lạnh dạng lỏng bay hơi, tạo ra hiệu ứng làm mát xung quanh thiết bị bay hơi. Chất làm lạnh được hấp thụ lại bởi chất hấp thụ. Vì tủ lạnh là một thiết bị thử nghiệm thuần túy nên người ta quyết định giữ nó càng đơn giản càng tốt. Cấu hình được chọn được hiển thị trong Hình 3.1. Sự đơn giản đã đạt được bằng cách sử dụng chức năng bình ngưng làm thiết bị bay hơi và chức năng máy phát điện làm chất hấp thụ.

Vận hành hệ thống

Trong quá trình tái sinh, van A mở và van B đóng, dung dịch mạnh trong máy phát điện được làm nóng bởi bộ thu tấm phẳng sôi lên, tạo ra hơi ở áp suất cao. Dung dịch yếu đi từ phần trên xuống phần dưới bằng ống hồi lưu được cách nhiệt. Hơi ở phần trên cùng chủ yếu là amoniac vì nước có độ bay hơi thấp hơn nhiều so với amoniac. Hơi amoniac đi vào thiết bị ngưng tụ được ngâm trong bể nước lạnh để giữ mát. Áp suất đồng đều trên toàn hệ thống. Khi quá trình gia nhiệt dừng, van A đóng và áp suất hơi trong máy tạo giảm xuống. Nồng độ trong máy phát điện bây giờ ít hơn so với trước khi tái sinh. Trước khi bắt đầu làm lạnh, bình chứa nước làm mát được tháo ra và van B được mở. Bình ngưng bây giờ hoạt động như thiết bị bay hơi. Amoniac bay hơi do chênh lệch áp suất giữa máy tạo và thiết bị bay hơi. Sự bay hơi của amoniac hấp thụ nhiệt từ

Hình 3.1 - Đơn vị thí nghiệm đầu tiên

xung quanh thiết bị bay hơi, do đó tạo ra hiệu ứng làm lạnh. Hơi amoniac từ thiết bị bay hơi đi qua đường ống dẫn đến đầu dưới của máy tạo bọt khí đi vào qua dung dịch amoniăc, do đó tạo điều kiện cho sự hấp thụ trong đó. Các nắp kính được tháo ra khỏi bộ thu để nhiệt hấp thụ có thể tản ra bầu trời từ các ống đứng của máy phát điện. Quá trình làm lạnh tiếp tục cho đến khi tất cả amoniac lỏng trong thiết bị bay hơi bay hơi. Một chu trình hoạt động đầy đủ hiện đã được hoàn thành. Để đáp ứng sự sẵn có không liên tục của năng lượng mặt trời, việc làm lạnh được thực hiện vào ban ngày và việc làm lạnh diễn ra vào ban đêm sau khi bức xạ không còn nữa.

Nồng độ Aqua-Amoniac

Mục tiêu là tạo ra nhiệt độ 17°F trong thiết bị bay hơi, Áp suất hơi bão hòa của amoniac khan ở nhiệt độ này là 45 psia. Nhiệt độ của chất hấp thụ là nhiệt độ khí quyển được giả định là 86°F. Do đó, trong thiết bị hấp thụ có hỗn hợp nước-amoniac ở nhiệt độ 86'F với áp suất hơi amoniac là 45 psia. Do đó, từ biểu đồ ptx cho aqua-amoniac, nồng độ được tìm thấy là 0,46, từ đó xác định điểm bắt đầu của chu trình làm lạnh, như điểm 1 trong Hình 3.2.

Giai đoạn tái sinh của chu kỳ

Nhiệt độ bình ngưng là 86°F. Từ sơ đồ ptx, áp suất bão hòa của amoniac khan ở nhiệt độ này là 170 psia. Điểm 2 của chu trình có thể được xác định, vì áp suất và nồng độ (mà

Hình 3.2 - Chu trình nhiệt động lý tưởng

không thay đổi trong quá trình l-2) tại điểm 2 đã biết. Điểm 3 của chu trình được cố định bởi nhiệt độ dung dịch tối đa có thể đạt được bằng bộ thu, được giả định là 189°F. Điều này xác định điểm 3 và do đó nồng độ là 0,40 so với biểu đồ ptx.

Giai đoạn làm lạnh của chu trình

Lý tưởng nhất là trong giai đoạn làm lạnh của chu trình, dung dịch đầu tiên được làm lạnh đến áp suất hấp thụ 45 psia, ở nồng độ 0,40 tương ứng với nhiệt độ hấp thụ ban đầu là 103°F. Điều này khắc phục điểm 4. Chu trình được hoàn thành bằng quy trình 4-l trong đó amoniac bay hơi ở 17°F được tái hấp thu vào dung dịch.

Thông số kỹ thuật của bộ thu-máy phát điện

Người ta quyết định giữ cho thiết bị nhỏ gọn nhất có thể. Do đó, diện tích mặt trước 4 ft x 4 đã được chọn cho bộ thu-máy phát. Các ống liền mạch bằng sắt đen được sử dụng xuyên suốt để chống ăn mòn bởi hỗn hợp amoniac-nước và áp suất liên quan đến nồng độ amoniac cao nhất thiết. Một tấm đồng 4 x 4 feet và dày 0,06 inch được sử dụng làm tấm thu và được sơn màu đen xỉn. Tấm được hàn vào mười hai ống có đường kính 1 inch cách nhau 4 inch. Các đầu của ống 1 inch được hàn vào đầu ống. Để cung cấp khả năng tách nước đầy đủ khỏi hơi amoniac ra khỏi máy tạo khí thu gom, một ống 4 inch đã được sử dụng cho tiêu đề trên cùng. Chiều dài ống 56 inch này cho diện tích bề mặt chất lỏng là 225 in 2 khi ^tiêu đề đã đầy một nửa. Mức chất lỏng có thể được quan sát qua mắt bò ở cả hai đầu của tiêu đề. Đối với tiêu đề phía dưới, một ống có đường kính 2 inch và dài 54 inch đã được sử dụng. Sự sắp xếp của bộ thu-máy phát được thể hiện trên hình 3.3.

Hình 3.3 - Bộ thu năng lượng mặt trời - Máy phát điện

Để ngăn chặn sự mất nhiệt ở phía sau, bọt polystyrene dày 4 inch của bộ thu-máy phát điện được sử dụng để cách nhiệt. Các đầu trên và dưới cũng như các ống đứng ở mỗi đầu của bộ thu cũng được cách nhiệt bằng bọt polystyrene. Phía trước bề mặt thu thập có hai tấm kính được đỡ bằng khung gỗ. Kính cửa sổ thông thường dày 1/4 đã được sử dụng. Khoảng cách giữa các ống thu và nắp kính đầu tiên là 1/4 inch; giữa hai tấm kính có khoảng cách là 3/4 inch. Các tấm kính có thể tháo rời.

Độ nghiêng của mặt phẳng của máy phát điện là 20 độ so với phương ngang với thiết bị hướng về phía Nam.

Khối lượng của máy phát điện

Thể tích của máy tạo được tính toán dưới đây từ kích thước ống tiêu chuẩn được sử dụng để xác định lượng amoniăc trong hệ thống và để xác định sự thay đổi mức chất lỏng trong máy tạo trong suốt chu trình.

Tiêu đề trên cùng (đầy một nửa)

1. 667 ft x 0,5 x 0,0882 ft3/ft = 0,206 ft3

14 ống nâng 14 x 4 ft x 0,00585 ft3/ft = 0,328 ft3 Tiêu đề dưới cùng

1. 5 ft x 0,0233 ft3/ft = 0,105 ft3

Tổng khối lượng = 0,639 ft3

Diện tích bề mặt của chất lỏng ở phần trên cùng đầy một nửa

= 4,026 inch x 56 inch= 225,456 in2= 1,565 ft2

Khối lượng riêng của nước-amoniac

Tại điểm 1, V1 = 0,0192 ft3/lb

Điểm 2, V2 = 0,0205ft3/lb Điểm 3, V3 = 0,0202 ft3/lb Điểm 4, V4 = 0,01895 ft3/lb

Mức chất lỏng trong máy phát điện Bắt đầu với 0,639 ft ³ của 0,46 amoniăc ở 86°F Trọng lượng của nó là 0,639/0,0192 = 33,281 lbs

Thể tích của 33,281 lbs của 0,46 amoniăc ở 170°F là 33,281 x 0,205 = 0,682 ft ³

Tăng âm lượng là 0,682 – 0,639 = 0,043 ft ³

Mức tăng của chất lỏng là 0,043/1,565 = 0,027 ft

Khi nồng độ X = 0,46

Wt. Của amoniac + trọng lượng. nước = 33,281 lbs

Vì vậy, wt. amoniac = 15,309 lbs trọng lượng. nước = 17,972 lbs

Khi nồng độ X = 0,40

cái gì vậy. amoniac = 11,981 lbs

cái gì vậy. nước = 17,972 lbs

Tổng trọng lượng = 29,953 lbs

Vì vậy, wt. amoniac chưng cất = 3,328 lbs.

Sau khi chưng cất 3,328 lbs amoniac, chúng ta có 29,958 lbs 0,40 aqua-amoniac ở 139°F

Thể tích = 29,953 x 0,0202 = 0,605 ft ³

Mức giảm âm lượng dưới âm lượng ban đầu tại điểm 1 là 0,034 ft ³ .

Mức chất lỏng rơi xuống dưới tâm là 0,034/1,565 = 0,022 ft

Mức giảm âm lượng dưới âm lượng ban đầu tại điểm 1 là 0,071 ft3.

Mức chất lỏng rơi xuống dưới tâm là 0,071/1,565 = 0,045 ft = 0,544 in.

Kích thước của bộ thu Amoniac

Trọng lượng amoniac chưng cất = 3,328 lbs

Amoniac này có thể tích (ở 86°F) = 3,328/37,16 = 0,089 ft3.

Hãy để bình chứa amoniac được làm bằng ống Schedule 40, 4 inch. Độ dài yêu cầu = 0,089/0,0882 = 1,015 ft = 12,18 inch.

Do đó, bình chứa amoniac (bình ngưng-thiết bị bay hơi) được làm bằng ống sắt đen 4 inch, dài 16 inch.

Sức nóng thế hệ

Entanpi của 29,953 lbs của 0,40 amoni thủy ở 189°F = H ₃ , entanpy của 3,328 lbs hơi amoniăc ở nhiệt độ tạo trung bình (xấp xỉ) 178° = H _A , entanpy của 33,281 lbs của 0,46 thủy amoniăc ở 86° F = H ₁ .

Từ hình. 3.2: Hl ₌ 33,281 x (-55) = -1830 Btu.

H _A = 3,328 x 627 = 2086 Btu.

H3 = _29,953 x 75 = 2246 Btu.

Do đó nhiệt lượng sinh ra = H ₃ + H _A – H _l = 6162 Btu.

Bức xạ mặt trời toàn cầu hàng ngày trên bề mặt nằm ngang = 400 Cal.cm. ^-2 ngày ^-1

Do đó, năng lượng mặt trời chiếu vào bộ thu nhiệt gấp 3,7 lần nhiệt lượng phát ra.

Nhiệt ngưng tụ

Sau khi chỉnh lưu, amoniac có nhiệt độ 120°F.

Entanpi của 3,328 lbs hơi amoniac ở nhiệt độ 120°F

Entanpy của 3,328 lbs chất lỏng amoniac ở áp suất 170 psia và nhiệt độ 86°F = 3,328 x 138,9 = 462 Btu. Tổng nhiệt ngưng tụ = 2110 - 462 = 1648 Btu.

Thiết bị ngưng tụ được giữ ở nhiệt độ không đổi trong vòng 1°F bằng cách ngâm nó trong 135 gallon (80 x 80 x 80 cm3) nước lạnh trong chu kỳ tạo ra. Bể chứa nước được đỡ bằng một giá đỡ bằng gỗ.

Thông tin chi tiết khác về thiết kế

Một đường ống 1 inch được sử dụng để kết nối máy phát điện với bể chứa amoniac. Chiều dài 28 inch của đường ống này vươn thẳng lên từ đầu ống trên cùng được sử dụng làm bộ chỉnh lưu để loại bỏ nước khỏi amoniac được chưng cất. Đường hấp thụ được làm bằng ¼ ống nối với ống góp phía dưới như trong Hình 3.4.

Hình 3.4 - Tủ lạnh nhỏ chạy bằng năng lượng mặt trời

Hình 3.5 -Tủ lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời

Có hai van ngắt amoniac để điều khiển hệ thống. Áp suất trong hệ thống được biểu thị bằng hai đồng hồ đo amoniac loại bourdon; một cái được gắn vào máy phát điện và cái còn lại ở đầu ống dẫn đến bình chứa amoniac. Một nhiệt kế cũng được sử dụng ở đầu bộ chỉnh lưu để đo nhiệt độ của hơi amoniac.

IV THỰC NGHIỆM

Mối quan hệ giữa nhiệt độ tấm và nhiệt độ dung dịch

Đầu tiên, máy phát-bộ thu được nạp nước và các phép đo nhiệt độ được thực hiện để tìm ra mối quan hệ giữa nhiệt độ tấm (T _T ) và nhiệt độ dung dịch (T _L ). Năm lần chạy thử nghiệm đã được thực hiện (xem Hình 4.1). Người ta kết luận rằng nhiệt độ dung dịch thấp hơn nhiệt độ tấm tương ứng khoảng 2,4°F. Tuy nhiên, người ta quan sát thấy rằng vào đầu và cuối mỗi ngày, nhiệt độ của cả hai đều như nhau. Giá trị trung bình của chênh lệch nhiệt độ T _P -T _L được hiển thị trong Hình 4.2. Việc hiệu chuẩn này là cần thiết vì không có nhiệt kế cao áp nào phù hợp được gắn vào máy phát điện để đo nhiệt độ bên trong.

Kết quả thực nghiệm

Sau khi sơ tán, hệ thống được nạp dung dịch amoniăc 0,46 (xem Phụ lục A). Kết quả thu được trong bốn lần chạy thử được thể hiện trong Hình 4.3 đến 4.14. Những cuộc chạy này được thực hiện vào những ngày gần như không có mây.

Minh họa trên hình 4.3 là nhiệt độ tấm (T _p ), nhiệt độ dung dịch (T _L ) thu được từ hiệu chuẩn ở hình 4.2, áp suất hơi dung dịch (P _l ), ​​nhiệt độ hơi amoniac khi rời bộ chỉnh lưu (T ₂ ), và nhiệt độ nước làm mát bình ngưng (T ₃ ) trong thời gian phát điện. Áp suất bay hơi, nhiệt độ bay hơi thu được từ áp suất, áp suất hấp thụ và nhiệt độ hấp thụ trong thời gian làm lạnh được thể hiện trong Hình 4.4. Các chu trình lý thuyết và thực tế được thực hiện bởi giải pháp trong bộ tạo-bộ thu được biểu diễn lần lượt là l-2-3'-4' và l-2-3-4-5 trong Hình 4.5.

Hình 4.1 - Quan sát nhiệt độ tấm và dung dịch

Hình 4.2 - Sự khác biệt giữa nhiệt độ tấm và dung dịch (T _P -T _L ): Giá trị trung bình của 5 lần chạy thử.

Hình 4.3 - Quan sát trong quá trình thử nghiệm làm lạnh ngày 9/5/1975

Hình 4.4 - Quan sát trong quá trình thử nghiệm Điện lạnh ngày 9/5/1975

Hình 4.5 - Chu trình giải pháp thực tế và lý thuyết để thử nghiệm vào ngày 9 tháng 5 năm 1975

Hình 4.6 - Quan sát trong quá trình thử nghiệm tái sinh vào ngày 10 tháng 5 năm 1975

Hình 4.7 - Quan sát trong quá trình thử nghiệm làm lạnh vào ngày 10 tháng 5 năm 1975

Hình 4.8 - Chu trình giải thực tế và lý thuyết để thử nghiệm vào ngày 10 tháng 5 năm 1975

Hình 4.9 - Quan sát trong quá trình thử nghiệm tái sinh vào ngày 14 tháng 5 năm 1975

Hình 4.10 - Quan sát trong quá trình thử nghiệm làm lạnh vào ngày 14 tháng 5 năm 1975

Hình 4.11 - Chu trình giải pháp thực tế và lý thuyết để thử nghiệm vào ngày 14 tháng 5 năm 1975

Hình 4.12 - Quan sát trong quá trình thử nghiệm tái sinh vào ngày 17 tháng 5 năm 1975

Hình 4.13 - Quan sát trong quá trình thử nghiệm làm lạnh vào ngày 17 tháng 5 năm 1975

Hình 4.14 - Chu trình giải pháp thực tế và lý thuyết để thử nghiệm vào ngày 17 tháng 5 năm 1975

Phân tích bài kiểm tra ngày 14 tháng 5 năm 1974 9 Hình 4.9,4.10 và 4.11) được đưa ra làm ví dụ dưới đây.

Lượng Amoniac chưng cất

Ban đầu chúng ta có:

Nồng độ dung dịch = 0,46

Tổng trọng lượng của dung dịch = 33,281 lbs

Trọng lượng của amoniac = 15,309 lbs

Trọng lượng của nước = 17,972 lbs

Sau khi tái sinh, nồng độ cuối cùng của dung dịch trong máy phát-thu là 0,416, như trong Hình 4.11.

 Trọng lượng amoniacTrọng lượng amoniac + Trọng lượng nước=0,416{\displaystyle {\frac {\mbox{ Trọng lượng amoniac}}{\mbox{Trọng lượng amoniac + Trọng lượng nước}}}=0,416}

Từ

Trọng lượng của nước = 17,972 lbs,

Trọng lượng amoniac trong dung dịch = 12,800 lbs.

Vì thế

Lượng amoniac chưng cất = 2,509 lbs.

Lượng amoniac chưng cất cũng được xác định bằng cách quan sát mức chất lỏng trong bình chứa. Hình 4.15 cho thấy hình dạng của mặt cắt ngang của máy thu.

Cho phép

A là diện tích mặt cắt ngang của chất lỏng,

R là bán kính của mặt cắt máy thu,

h là độ cao của mực chất lỏng tính từ tâm bình chứa,

1 là chiều dài của máy thu;

Ngoài ra, gọi v là thể tích của ống thoát nước bên dưới bộ thu. Khi đó thể tích của chất lỏng bằng Al + v.

Hình 4.15 - Máy thu Amoniac có mặt cắt ngang.

Ở đâu

MỘT=Số PiR22+hR2−h2+R2{\displaystyle A={\frac {\Pi R^{2}}{2}}+h{\sqrt {R^{2}-h^{2}}}+R^{2}}

Chúng ta có R = 2,013 inch, 1 = 1,25 ft và v = 0,00105 búi; và sau lần chạy này h được quan sát là 0,3 inch. Điều này mang lại

Thể tích amoniac lỏng chưng cất = 0,0666 búi

Khối lượng amoniac lỏng này được quan sát vào lúc 7 giờ sáng sau khi tái sinh; áp suất hơi của amoniac là 169 psi.

Bây giờ chúng ta có từ bảng amoniac:

Nhiệt độ amoniac = 86°F

Mật độ của amoniac lỏng = 37,16 lb ft ³

Do đó, khối lượng amoniac lỏng cất = 2,48 Ibs.

Điều này phù hợp tốt với số lượng 2,509 lbs được tính toán trước đó từ sự thay đổi trong dung dịch amoniac-nước. Nếu 2,48 lb amoniac được chưng cất, nồng độ cuối cùng trong máy tạo là 0,4165, điều này xác nhận chu trình nhiệt động thực tế như trong Hình 4.11.

Tỷ lệ làm mát

Tỷ lệ làm mát của chu trình đo hiệu suất của hệ thống và được định nghĩa là

CồồtôiTôiNgrMộttTôiồ=N=QcQg{\displaystyle Coolingratio=n={\frac {Q_{c}}{Q_{g}}}}

Ở đâu

Qc = khả năng làm mát có sẵn trong thời gian làm lạnh, và

Qg = nhiệt lượng được hấp thụ bởi máy phát điện trong quá trình tái sinh.

Việc làm mát có sẵn trong thời gian làm lạnh có thể được tính bằng colows.

2,509 lbs amoniac lỏng ở 86oF (169,2 psia) có entanpy

= 2,509 x 138,9 Btu

= 3,48,9 Btu

2,509 lbs hơi amoniac ở 19oF có entanpy

= 2,509 x 617,5 Btu

= 1549,30 Btu

Do đó, khả năng làm mát có thể đạt được

= 1540,30 – 348,50

= 1200,8 Btu

Nhiệt hấp thụ bởi dung dịch trong quá trình tái sinh

Hãy để entanpy của 30,772 lbs của 0,416 amoni nước

ở 193oF = H3,

entanpy của 2,509 lbs hơi amoniac ở nhiệt độ tạo trung bình

ở 180oF = HA,

và entanpy là 33,281 lbs của 0,46 amoni nước

ở 86oF = H1

Từ hình 4.11,

H1 = 33,281 x (-55) = -1830 Btu

HA = 2,509 x (625) = 1568 Btu

H3 = 30,772 x (79) = 2431 Btu

Tổng nhiệt hấp thụ bởi dung dịch

= H1 + HA + H3

= 5829 Btu

Do đó, hệ số làm mát

= 1200,8/ 5829

= 0,209

Hệ số hiệu suất năng lượng mặt trời

COP năng lượng mặt trời được định nghĩa là tỷ lệ làm mát có thể đạt được so với lượng năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi tấm thu. Lượng năng lượng mặt trời được tấm thu hấp thụ có thể được tính toán như trình bày chi tiết trong Phụ lục B. Đối với cuộc chạy ngày 14 tháng 5, lượng năng lượng mặt trời được tấm thu hấp thụ

= 13.237 Btu.

Vì vậy, COP năng lượng mặt trời

= 1200,8/ 13.237

= 0,0907

Kết quả của cả bốn lần chạy thử nghiệm được tóm tắt trong Bảng 4.1.

Bảng 4.1 Tóm tắt kết quả thí nghiệm

Hình 4.16 – Quy trình làm lạnh – Ảnh dưới cho thấy sương giá trên thiết bị bay hơi.

Cuộc thảo luận

Mặc dù hệ thống đã hoạt động nhưng khẩu phần làm mát và COP mặt trời vẫn thấp như trong các nghiên cứu trước đây của CHINNAPPA (1962) và SWARTMAN và SWAMINATHAN (1971). Rất khó để kiểm soát tổn thất nhiệt trong hệ thống. Tuy nhiên, mặc dù Swartman nhận thấy quá trình hấp thụ diễn ra chậm nhưng lại không gặp khó khăn gì trong quá trình làm lạnh trong hệ thống này. Quá trình hấp thụ hoàn thành trong vòng hai giờ và quá trình hình thành băng trên bề mặt bên ngoài của thiết bị bay hơi mất nửa giờ (Hình 4.16).

V KẾT LUẬN VÀ KẾ HOẠCH TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU

Kết luận

Năng lực của AIT trong việc thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời đã được chứng minh. Hơn nữa, các điều kiện vận hành gần như phù hợp chính xác với các thông số kỹ thuật thiết kế. Do đó, lý thuyết về hệ thống được hiểu rõ. Tính năng mới giúp hơi amoniac từ thiết bị bay hơi được đưa đến phần dưới cùng của máy phát điện để nhiệt hấp thụ trong quá trình làm lạnh được tiêu tán khỏi tấm phẳng đã được chứng minh là giúp loại bỏ khó khăn mà những công nhân trước đây gặp phải trong việc thu được đủ nhiệt độ nhanh. hấp thụ cho hoạt động thỏa đáng

Cân nhắc kinh tế

Chi phí sản xuất thiết bị thí nghiệm này là 15.500 baht. Nếu khấu hao và bảo trì hàng năm là 10% chi phí thì chi phí mỗi ngày là 4 baht, hiệu quả làm mát thu được vào một ngày đẹp trời đủ để tạo ra 2 kg nước đá và các nghiên cứu về khí hậu bức xạ mặt trời cho thấy rằng trong hơn một năm năng suất trung bình sẽ là khoảng 1 kg đá mỗi ngày. Do đó, 1 kg đá sẽ có giá 4 baht. Con số này gấp 11 lần giá bán buôn đá ở Bangkok. (0,375 baht/kg). Tuy nhiên, mục đích của việc chế tạo thiết bị thí nghiệm này chỉ là để chứng minh hiệu quả làm lạnh được tạo ra từ năng lượng mặt trời và để tích lũy kinh nghiệm thực tế; không có nỗ lực nào được thực hiện để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống hoặc giảm thiểu chi phí. Do đó, có vẻ như một nhà sản xuất nước đá bằng năng lượng mặt trời có hiệu quả kinh tế đang nằm trong khoảng cách ấn tượng.

Sửa đổi

Công việc hiện đang được tiến hành để thử nghiệm hai tính năng mới trên tủ lạnh. Đầu tiên là van giãn nở với cuộn dây bay hơi khô được kết nối giữa bộ thu amoniac và cửa hấp thụ. Các cuộn dây bay hơi sẽ được sử dụng để làm mát hộp làm đá. Tính năng thứ hai là một tấm gương phẳng dùng để tăng cường khả năng sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời của máy phát điện. Các vị trí khác nhau của phụ kiện gương sẽ được thử nghiệm. Hai tính năng mới này được thể hiện trong Hình 5.1.

Sự phát triển của một máy làm đá ở làng

Máy làm đá bằng năng lượng mặt trời có thể được thiết kế để sử dụng trong gia đình hoặc trong làng. Các đơn vị có quy mô làng lớn hơn sẽ hiệu quả hơn và do đó tương đối rẻ hơn. Do đó, mục tiêu chính sẽ là thiết kế, xây dựng và thử nghiệm máy làm đá bằng năng lượng mặt trời có thể sản xuất 100 kg đá mỗi ngày mà không cần sử dụng dầu hoặc điện. Nó phải chắc chắn và dễ vận hành. Một đơn vị sản xuất 100 kg đá mỗi ngày cần có bề mặt thu năng lượng mặt trời rộng khoảng 20 mét vuông. Hiệu quả của hệ thống sẽ được cải thiện theo nhiều cách. Sẽ tránh được nhiệt độ phát điện cao bằng cách giữ nồng độ amoniac trong máy phát không đổi với sự trợ giúp của một bể chứa chứa dung dịch dư. Công suất nhiệt của máy sưởi năng lượng mặt trời sẽ giảm bằng cách sử dụng thiết bị phân tách cột thay vì tiêu đề có đường kính lớn hơn. Bộ trao đổi nhiệt sẽ được sử dụng để tiết kiệm nhiệt trong quá trình tái sinh và tiết kiệm lạnh trong quá trình làm lạnh. Hệ thống được thể hiện trong hình 5.2.

Hình 5.1- Máy làm đá bằng năng lượng mặt trời nhỏ

Hình 5.2 – Hệ thống làm đá mới chạy bằng năng lượng mặt trời được đề xuất

Vào ban ngày, trong quá trình tái sinh, van A mở, van B đóng. Dung dịch mạnh từ đỉnh bình chứa đi qua bộ trao đổi nhiệt xuống đáy thiết bị gia nhiệt, còn dung dịch yếu quay trở lại đáy bình chứa. Hơi amoniac từ thiết bị phân tách được ngưng tụ thành một cuộn dây ngâm trong nước tĩnh lạnh và chất lỏng amoniac được thu vào bình chứa. Vào ban đêm, trong quá trình làm lạnh, van A đóng và van B mở. Amoniac từ bình thu đi qua bộ trao đổi nhiệt, van giãn nở B và thiết bị bay hơi. Hơi nước sau đó được hấp thụ trong amoniăc yếu từ bể chứa dưới đáy. Nhiệt của dung dịch bị tiêu tán bởi lò sưởi năng lượng mặt trời và dung dịch mạnh sẽ quay trở lại đỉnh bể chứa. Ngoài ra, nước tĩnh xung quanh bình ngưng được làm mát bằng cách tiếp xúc với bầu trời đêm. Trong hệ thống này, khả năng làm việc của tất cả các đơn vị riêng lẻ đã được báo cáo trong tài liệu, nhưng chúng chưa bao giờ được kết hợp theo cách này trước đây. Tuy nhiên, hệ thống này khó có thể gây ra bất kỳ vấn đề kỹ thuật nghiêm trọng nào.

Lựa chọn thay thế

Gần đây GUPTA (1976) đã báo cáo rằng RL Datta và nhóm của ông đang phát triển hệ thống thiocyanate amoniac-natri có khả năng sản xuất 75 kg đá mỗi ngày. Hệ số hiệu suất thiết kế gấp ba lần giá trị đạt được trước đó và sẽ tránh được các vấn đề về chỉnh lưu vốn có trong hệ thống nước-amoniac. Một bộ thu parabol hình trụ có diện tích 25m2 sẽ được sử dụng để làm nóng máy phát điện.

Chính DATTA (1976) đã nhận xét rằng

"Việc làm lạnh đến 50oF hoặc 60oF và giảm độ ẩm sẽ dễ dàng hơn nhiều so với việc làm lạnh thực phẩm đến nhiệt độ đá ……… Nghiên cứu chuyên sâu nên hướng tới các thiết bị bản địa rẻ tiền để cung cấp khả năng làm mát như vậy trong các hầm có thể nằm một phần dưới lòng đất. có thể sử dụng các bộ thu dạng tấm phẳng với các bề mặt chọn lọc thay vì các bộ thu tập trung di động và việc vận hành bằng nhân lực ở các nước đang phát triển ở khu vực nông thôn của họ sẽ rẻ hơn so với các máy tự động đòi hỏi vốn đầu tư lớn hơn. vùng sâu vùng xa không có điện."

Những nhận xét nêu trên cho thấy rằng việc phát triển công nghệ làm lạnh bằng năng lượng mặt trời để sử dụng ở các khu vực đang phát triển là một lĩnh vực đang phát triển và có nhiều hướng nghiên cứu khác nhau cần được thực hiện. AIT sẽ giữ liên lạc với những phát triển này và có khả năng đóng góp đáng kể cho lĩnh vực này.

Người giới thiệu

ANON., (1963), Hộp đựng máy làm đá bằng năng lượng mặt trời, Năng lượng mặt trời 7 trang 1

BA HLI, F., và cộng sự (1970). Khả năng cho máy làm đá bằng năng lượng mặt trời. Hội nghị Hiệp hội Năng lượng Mặt trời Quốc tế, Melbourne, Australia.

CHINNAPPA, JCV, (1961), Nghiên cứu thực nghiệm về chu trình làm lạnh hấp thụ hơi không liên tục sử dụng hệ thống hấp thụ chất làm lạnh của Amoniac-Nước và Amoniac-Lithium Nitrate, Năng lượng mặt trời 5 trang 1-18.

CHINNAPPA, JCV, (1962), Hiệu suất của thiết bị lọc không liên tục được vận hành bởi bộ thu tấm phẳng, Năng lượng mặt trời Tập 6 trang 143-150.

DATTA, CL, (1976), Năng lượng mặt trời –Sự liên quan của nó đối với các nước đang phát triển. Tài liệu làm việc, Nhóm công tác chuyên gia về sử dụng năng lượng gió và mặt trời, tháng 3 năm 1976, Ban Tài nguyên thiên nhiên, ESCAP, Bangkok.

FARBER, EA, (1970), Thiết kế và Hiệu suất của Hệ thống Làm lạnh Năng lượng Mặt trời Nhỏ gọn, Tài liệu số 6/58, 1970, Hội nghị Hiệp hội Năng lượng Mặt trời Quốc tế, Melbourne, Australia.

GUPTA, CL, (1976), Năng lượng mặt trời ở Ấn Độ, Tài liệu nghiên cứu, Nhóm công tác chuyên gia về sử dụng năng lượng gió và mặt trời, tháng 3 năm 1976, Ban Tài nguyên thiên nhiên, ESCAP, Bangkok.

MERRIAM, MF, (1972), Nguồn năng lượng phi tập trung cho các nước đang phát triển, Viện Công nghệ và Phát triển Trung tâm Đông-Tây, Tài liệu nghiên cứu Serious NO. 19

VIỆN KHOA HỌC QUỐC GIA (1972), Năng lượng mặt trời ở các nước đang phát triển: Quan điểm và triển vọng. Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, Washington, DC

SWARTMAN, RK, HA, VH, NEWTON, AJ, (1973) Khảo sát về Điện lạnh Sử dụng Năng lượng Mặt trời, Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ, tháng 8 năm 1973, 73-WA/Sol-6

SWARTMAN, RK, và SWAMINATHAN, C., (1971), Tủ lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời, Cơ khí, Tháng 6 năm 1971, Tập. 6, trang 22-24.

Trombe, F., và FOEX, M., (1964), Bảng cân đối kinh tế của việc sản xuất và hấp thụ nước đá bằng máy sử dụng mặt trời làm nguồn nhiệt, Các nguồn năng lượng mới, Tập. 4, Số ấn phẩm bán ra của Liên hợp quốc số 63.I.38, trang 56-59

Phụ lục A

Sạc

Đối với nghiên cứu này, cần phải có dung dịch amoniac trong nước. Đôi khi sẽ kinh tế hơn nếu mua amoniac khan và đổ trực tiếp vào nước trong các điều kiện được kiểm soát để thu được dung dịch có độ bền mong muốn. Vì tủ lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời là một hệ thống khép kín nên không cần sạc lại định kỳ. Cần phải sạc lại nếu thiết bị bị rò rỉ hoặc nếu amoniac bị chảy ra vì bất kỳ lý do gì.

Thiết bị

1. Xi lanh amoniac lỏng

2. Bể chứa nước khử khoáng

3. Bể chứa Aqua-amoniac

4. Đồng hồ đo áp suất

5. Ống cao su

6. Kali Dicromat

7. Cân trọng lượng, 0-200 lbs

8. Van

9. Bơm chân không.

Thủ tục

Lắp đặt thiết bị như trong hình. A1 và A2. Nó là cần thiết để loại bỏ không khí khỏi hệ thống. sự hiện diện của không khí làm suy giảm hiệu suất của hệ thống. Vì vậy cần phải có máy bơm chân không. Nên thêm kali dicromat (1 ounce trên 60 pound) vào nước khử khoáng để giảm thiểu sự ăn mòn bên trong của hệ thống làm lạnh bằng năng lượng mặt trời.

Các bước sau đây được thực hiện trong quy trình sạc:

a) Mở V-6, V-1, V-2, V-3 để hút không khí ra khỏi hệ thống bằng bơm chân không, sau đó đóng tất cả các van lại.

b) Cân bình chứa amoniăc rỗng.

c) Mở V-1, V-2, V-5 để cho 18,9 pound nước vào bể chứa amoniăc; đóng V-5 và V-2.

d) Mở nhẹ V-3 và V-4 để cho 16,1 pound amoniac lỏng từ từ vào bình chứa, đóng V-3 và V-4 lại.

e) Để bình chứa nguội trong khoảng sáu hoặc tám giờ, sau đó áp suất sẽ giảm xuống mức thấp.

f) Di tản thiết bị làm lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời bằng bơm chân không.

g) Lấy bình chứa amoniăc ra khỏi thiết bị trộn và lắp nó vào thiết bị làm lạnh như trong Hình A3.

h) Để dòng nạp từ bể chứa amoniăc vào máy tạo áp suất hơi trong bể phải cao hơn áp suất hơi trong máy tạo. Do đó, máy phát điện được làm mát bằng cách tưới nước và hồ chứa được làm nóng bằng ánh nắng mặt trời.

i) Quá trình sạc sẽ dừng khi phần trên của máy phát điện đầy một nửa.

Hình A1 – Thiết bị trộn

Hình A2 – Thiết bị trộn

Hình. Thiết bị sạc A-3

Phụ lục B

Ước tính bức xạ mặt trời sự cố

Giả sử bức xạ khuếch tán tháng 5 ở Bangkok là 200 calcm-2day-1. Chúng ta cũng giả sử rằng bức xạ khuếch tán trên mặt phẳng nghiêng là hàm tuyến tính của góc nghiêng và bằng một nửa lượng lớn nhất khi mặt phẳng nghiêng. Góc nghiêng = 20 độ so với phương ngang. Do đó, bức xạ khuếch tán trên bộ thu nghiêng (D') được ước tính là 200 – 20/90x100 = 178 calcm-2day-1. Tổng bức xạ toàn cầu hàng ngày tại Viện Công nghệ Châu Á được ghi lại bằng Máy đo hoạt động lưỡng kim được lắp đặt trên nóc tòa nhà kỹ thuật phía bắc của AIT. Kết quả được thể hiện ở Hình B1. Trong thời gian thử nghiệm, mặt trời đã tiến rất gần đến thiên đỉnh vào giữa trưa. Do đó, người ta giả định gần đúng rằng, vì bộ thu (đi về phía nam) nghiêng một góc 200 so với phương ngang, nên thành phần thẳng đứng của bức xạ mặt trời trực tiếp phải được nhân với hệ số cos 20o để ước tính thành phần của bức xạ mặt trời trực tiếp. bức xạ trực tiếp thường tới bộ thu. Vì bức xạ toàn cầu (Q)

= bức xạ trực tiếp + bức xạ khuếch tán.

Tổng bức xạ trên bộ thu nghiêng (Q')

= D' + (Q-200)cos20o

= 178 + (Q-200)x0,94 calcm-2day-1,

trong đó Q là bức xạ toàn cầu hàng ngày.

Hình B1 – Bức xạ mặt trời toàn cầu hàng ngày tại Viện Công nghệ Châu Á

để chạy thử vào ngày 14 tháng 5 năm 1975

Q = 467 calcm-2day-1.

Vì thế,

Q = 429 calcm-2day-1

= 24.514 Btu.day-1 trên khu vực thu gom 4'x4'

= 16,342 Btu mỗi 8 giờ

Giả sử độ truyền qua tấm kính = 90%, do đó, khoảng 90% năng lượng mặt trời ban đầu sẽ được truyền qua tấm kính thứ nhất và 90% còn lại được truyền qua tấm kính thứ hai.

Do đó, nhiệt lượng truyền tới tấm thu là khoảng 13.237 BTU.

Cần nhấn mạnh rằng các ước tính thu được bằng phương pháp này là rất thô.

Đọc thêm

điện lạnh

làm lạnh bằng năng lượng mặt trời cho vắc-xin

nấu ăn bằng năng lượng mặt trời

đâu thu mặt trơi

vật liệu cách nhiệt

sự chưng cất

chưng cất năng lượng mặt trời

amoniac

máy đo áp suất

áp suất bão hòa