Tính toán thiết kế chế tạo máy lạnh hấp thụ ứng dụng năng lượng mặt trời sử dụng than hoạt tính methanol

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Hiện nay, vấn đề năng lượng đang trở thành mối quan tâm hàng đầu tại Việt Nam và trên toàn thế giới Giải pháp chế tạo hệ thống sản xuất nước đá bằng năng lượng mặt trời không chỉ phù hợp với điều kiện thực tế của nước ta, mà còn góp phần bảo vệ môi trường Hệ thống này nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời, ứng dụng thực tiễn và giải quyết nhu cầu thiếu hụt năng lượng cho tương lai.

Những đóng góp về mặt khoa học

Nghiên cứu và phát triển hệ thống lạnh phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam là cần thiết, đặc biệt tại những vùng sâu, vùng xa chưa có điện lưới Hệ thống này sẽ sử dụng năng lượng mặt trời, một nguồn năng lượng mới, để đáp ứng nhu cầu sử dụng lạnh, góp phần cải thiện đời sống người dân.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

 Mục tiêu nghiên cứu: Chế tạo được hệ thống sản xuất nước đá sử dụng năng lượng mặt trời phù hợp với các chỉ tiêu:

 Tạo ra sản phẩm nước đá theo đúng yêu cầu

 Giảm được ô nhiễm môi trường và chi phí năng lượng

Đề tài này không chỉ là một mô hình thực nghiệm dành cho sinh viên ngành Nhiệt – Điện lạnh tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, mà còn đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học và là nền tảng giúp nhóm nghiên cứu hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.

 Tìm hiểu về các loại hệ thống lạnh hấp phụ

 Sử dụng năng lượng mặt trời để tiết kiệm và bảo vệ môi trường

 Chế tạo mô hình hệ thống lạnh hấp phụ với chi phí thấp nhất

Giả thuyết nghiên cứu

 Tiết kiệm một lượng lớn năng lượng điện

 Đem lại hướng mới trong việc nghiên cứu và sử dụng năng lượng mặt trời

 Kết quả đạt được là sự khẳng định kiến thức khoa học công nghệ hiện đại.

Khách thể nghiên cứu

 Năng lượng mặt trời và các ứng dụng của năng lượng mặt trời

 Ảnh hưởng của môi trường xung quanh như nhiệt độ, thời tiết,…

Phương pháp và phương tiện sử dụng trong nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

 Phương pháp khảo sát và tham khảo ý kiến

 Phương pháp phân tích – thống kê

Và các phương tiện nghiên cứu:

 Tài liệu chuyên ngành thông qua thư viện, nhà sách, mượn bạn bè, tham khảo Thầy Cô, tìm kiếm trên mạng Internet,…

 Những thiết bị và đồ nghề trong xưởng Nhiệt như nhiệt kế, máy hút chân không, đồng hồ nạp môi chất, máy hàn, máy cắt,…

TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ MÁY LẠNH HẤP PHỤ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI SỬ DỤNG THAN HOẠT TÍNH - METHANOL 1 Tính toán và thiết kế bộ collector năng lượng mặt trời dùng cho máy lạnh hấp phụ

Các loại collector năng lượng mặt trời

Collector là thiết bị thu nhận năng lượng mặt trời (NLMT) để cung cấp nhiệt cho máy lạnh hấp phụ Có hai loại collector NLMT chính là collector tấm phẳng và collector loại tập trung Để tăng hiệu quả thu NLMT, các collector nên được hướng theo chuyển động của mặt trời.

Trong hệ thống máy lạnh năng lượng mặt trời (NLMT), collector loại tập trung thường được sử dụng để đạt nhiệt độ cung cấp cao, khoảng 100 độ C Nhóm chúng tôi đã chọn thiết kế collector parabol trụ cố định, với ưu điểm là ngay cả khi có ánh nắng nhẹ, nhiệt độ của ống hấp thụ NLMT vẫn đủ lớn để vận hành máy lạnh hấp phụ hiệu quả.

Cấu tạo collector loại tập trung kiểu ống trụ đặt cố định

 Bộ thu gồm 6 ống INOX chứa than hoạt tính bên trong, bên ngoài được sơn đen để hấp thụ nhiệt tốt

Tấm phủ trong suốt được chế tạo từ thủy tinh, có chức năng tạo hiệu ứng nhà kính giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng bức xạ từ bề mặt của collector ra môi trường Đồng thời, nó cũng hạn chế tổn thất nhiệt do đối lưu, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống.

 Chất làm việc: trong máy lạnh hấp phụ nhóm nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ là là than hoạt tính và môi chất tương ứng là methanol

 Lớp cách nhiệt: lớp cách nhiệt được đặt phía thành và đáy để giảm tổn thất nhiệt

Lớp than hoạt tính trong collector được làm từ vật liệu Inox dày 1 mm, với lớp lưới ở phía dưới giúp hơi môi chất thoát ra đến bộ phận ngưng tụ, đồng thời ngăn không cho than hoạt tính rơi ra ngoài Hai bên và phía dưới của collector được bọc cách nhiệt, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

Khi mặt trời chiếu sáng từ 8 đến 10 giờ sáng, collector thu nhận nhiệt, và khi đạt đến nhiệt độ bay hơi, hơi môi chất sẽ bay hơi và được làm lạnh tại bộ ngưng tụ Methanol sau khi ngưng tụ được chứa trong bình chứa Quá trình bay hơi diễn ra từ 10 đến 16 giờ, kết thúc với quá trình ngưng tụ Từ 16 đến 19 giờ, bức xạ mặt trời giảm, dẫn đến sự giảm nhiệt độ và áp suất trong hệ thống, chuẩn bị cho quá trình làm lạnh kéo dài đến 7 giờ sáng hôm sau.

Phương trình cân bằng nhiệt của bộ thu

Lúc mặt trời mọc  = 0, nhiệt độ đầu của bộ thu bao gồm ống kim loại, than, methanol bằng nhiệt độ to của môi trường không khí xung quanh

Phương trình vi phân cân bằng nhiệt của bộ thu: ta giả thiết rằng tại mỗi thời điểm

Để xem xét nhiệt độ của chất lỏng và ống hấp thụ tại thời điểm t(), chúng ta tiến hành phân tích cân bằng nhiệt cho hệ bộ thu trong khoảng thời gian d Mặt module bộ thu hấp thụ từ mặt trời một lượng nhiệt được xác định bằng công thức Q1 = .Ensin FD.sin.d, [J].

Lượng nhiệt nhận được của module bộ thu Q1 dùng để:

- Làm tăng nội năng của ống hấp thụ dU1 = m1.C1 dt

- Làm tăng nội năng của than hoạt tính dU2 = m2.C2 dt

- Làm tăng entanpy lượng môi chất dIm = m3.CPdt

- Làm bay hơi môi chất ra khỏi than dIG = G.rd

Lưu lượng môi chất bốc ra khỏi than hoạt tính được ký hiệu là G, với giá trị được xác định trước là 6,45.10 kg/s Thời gian bay hơi môi chất là 6 giờ.

-Truyền nhiệt ra ngoài không khí của bộ thu Q2 = Ktt.L(t - to)d

Do ống hấp thụ được đặt trong hộp kín, không khí bên trong ở trạng thái tĩnh, dẫn đến việc mất nhiệt chủ yếu qua đối lưu tự nhiên và bức xạ từ bề mặt ống ra ngoài.

Trong hệ thống, khối lượng ống INOX hấp thụ được tính bằng công thức m1 = L * π * ρo / d * δ1 [kg], trong khi khối lượng than trong ống hấp thụ được ký hiệu là m2 [kg] Ngoài ra, khối lượng methanol nạp vào hệ thống, giả định rằng toàn bộ khối lượng này tập trung tại ống hấp thụ, được ký hiệu là m3 [kg].

Ktt = [KL + KL bx ], [W/mK]

Hệ số truyền nhệt bằng đối lưu và dẫn nhiệt: KL= 2 1

Hệ số truyền nhiệt bằng bức xạ: KL bx= ..qd.(Ttb+To)(Ttb 2+To 2), [W/mK]

Để tính toán nhiệt độ tuyệt đối trung bình của môi chất trong bộ thu, công thức được sử dụng là Ttb = 273 + ttb, với ttb là nhiệt độ tính toán, tính bằng Kelvin [K] Trong quá trình tính toán bức xạ bề mặt ống ra bên ngoài, giả thiết được đưa ra là lớp kính bao bọc có đường kính tương đương với đường kính ống hấp thụ cộng với lớp không khí xung quanh ống.

Vậy ta có phương trình cân bằng nhiệt cho bộ thu: Q1 = dU + dIm + dIG + Q2

Hay có thể viết dưới dạng:

.En.FD.sin 2 .d = (m1.C1+m2.C2 +m3.CP )dt + {K tt L.(t - to)+G.r}d

Biến đổi bằng cách thay T() = t() - to và đặt: a C

Thì phương trình cân bằng nhiệt cho bộ thu là:

T’() + b1.T() = a.sin 2 () - d (*) Đây là phương trình tuyến tính cấp 1, nghiệm tổng quát của phương trình (*) là: T= e   b 1 d   e b 1 d  1  a sin 2 (  )  d  d   C e   b 1 d  1 Vì 

Với điều kiện ban đầu T(0) = 0

Tiếp tục biến đổi, ta có:      

Với điều kiện T(0)=0, ta có 

 Thay C là có nghiệm riêng của phương trình (*) là:

Trong đó a và b1, d được xác định theo công thức (1),(2),(3),(4)

Bảng 3.1 Các thông số đặc trưng của bộ thu đặt nghiêng

Thông số đặc trưng Công thức tính toán Độ gia nhiệt lớn nhất của bộ thu collector Tm

Nhiệt độ cực đại thu được tm tm= to+

Thời điểm đạt nhiệt độ cực đại  m

Sản lượng nhiệt trong 1 ngày Q

Nhiệt độ trung bình ttb ttb = to + b a

Công suất hữu ích trung bình Ptb

Tính toán chọn kích thước bộ thu

Đường kính ống hấp thụ chứa than hoạt tính có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất bộ thu Nếu đường kính d lớn, diện tích hấp thụ và nhận nhiệt cũng tăng, dẫn đến hiệu suất cao hơn Tuy nhiên, nếu d quá lớn, bộ thu sẽ trở nên cồng kềnh và không kinh tế Do đó, lựa chọn đường kính tối ưu cho ống hấp thụ là d = 76mm, đảm bảo chứa đủ than hoạt tính mà vẫn giữ được tính hiệu quả và kinh tế.

Bộ thu hoạt động dựa trên định luật bảo toàn năng lượng, với diện tích Ac và năng lượng bức xạ mặt trời HRb chiếu tới Năng lượng hữu ích mà chất hấp phụ nhận được là Qu, trong khi năng lượng dùng để làm nóng các vật liệu cấu tạo bộ thu phẳng là Qs Đồng thời, phần năng lượng mất ra môi trường xung quanh là Ql Tại một thời điểm bất kỳ, có thể thiết lập phương trình cân bằng năng lượng cho bộ thu.

H: năng lượng bức xạ gửi tới trên một đơn vị bề mặt nằm ngang (W/m 2 )

Rb: hệ số chuyển từ mặt phẳng nằm ngang sang mặt phẳng nghiêng

Ac: diện tích bộ thu phẳng (m 2 )

Qu,Ql,Qs: tương ứng với năng lượng có ích, năng lượng mất mát và năng lượng tích trữ trong các vật liệu cấu tạo bộ thu (W)

Hiệu suất của bộ thu, ký hiệu là η, thường tỷ lệ thuận với chi phí thiết bị; do đó, khi thiết kế, cần lựa chọn vật liệu sao cho tối ưu hóa giá thành mà vẫn đảm bảo hiệu suất cao.

Việc tính toán cho bộ thu là một quá trình phức tạp, tuy nhiên để dễ dàng hơn trong các tính toán sơ bộ, ta có thể loại bỏ một số chi tiết phức tạp mà vẫn đảm bảo kết quả chính xác Để đơn giản hóa quá trình tính toán, cần thừa nhận một số giả thiết cơ bản.

1 Năng lượng bức xạ bị hấp thụ bởi các tấm kính đậy được tính chung vào tổn thất lên phía trên Ut của bộ thu

2 Thông lượng qua các tấm đậy theo một chiều từ trong ra ngoài

3 Bỏ qua sự phân bố nhiệt không đều giữa các tấm kính

4 Thông lượng nhiệt qua lớp cách nhiệt theo chiều từ mặt hấp thụ xuống phía đáy

Hiệu suất nhiệt bộ thu  o tb

5 Coi bầu trời là vật đen Đối với các bức xạ song dài ở nhiệt độ bầu trời tương đương với bức xạ vật đen

6 Gradien nhiệt độ theo dòng chảy và gradient nhiệt độ giữa các ống không gây ảnh hưởng lên nhau

7 Gradient nhiệt độ quanh thành ống có thể bỏ qua

8 Nhiệt độ của bộ thu không ảnh hưởng đến các tính chất riêng của nó

9 Nhiệt độ môi trường bao quanh bộ thu đều như nhau

10 Bỏ qua ảnh hưởng của lớp bị che trên mặt kính

11 Bỏ qua sự che khuất của bóng râm không đều trên bộ thu

Giá trị cường độ tổng xạ trung bình ngày được tính theo công thức:

: lượng tổng xạ cả ngày trung bình

: cường độ tổng xạ trung bình ở kỳ quan trắc đầu có giá trị Q > 0

: cường độ tổng xạ trung bình ở kỳ quan trắc cuối Q>0

: khoảng thời gian giữa lúc mặt trời mọc và kỳ quan trắc đầu có giá trị Q>0

: khoảng thời gian giữa lúc mặt trời lặn và kỳ quan trắc cuối có Q>0

Cường độ bức xạ trung bình tại Thành Phố Hồ Chí Minh I = 700 W/m 2

Năng lượng mà bộ thu nhận được trong một ngày không tính tổn thất toàn phần được đề cập ở phần sau (tính từ 8h đến 16h): Qt=I .F=0,7.8.3600.0,48 = 9676,8 kJ

Tính tổn thất nhiệt toàn phần U l của bộ thu

Tổn thất nhiệt toàn phần được định nghĩa như sau:

Năng lượng mà bộ thu nhận được sẽ truyền một phần nhiệt Ql cho môi trường xung quanh, và hệ số tổn thất nhiệt toàn phần được xác định trên một đơn vị diện tích bao quanh bộ thu Tổn thất nhiệt này xảy ra do các phương thức truyền nhiệt như dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt, đặc biệt khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa bộ thu và môi trường.

Các dạng tổn thất nhiệt:

1.5.1 Tổn thất nhiệt qua mặt đáy U d :

Năng lượng mất qua mặt đáy được mô phỏng bằng chuỗi nhiệt trở, trong đó R1 đại diện cho tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua lớp cách nhiệt, còn R2 là tổn thất nhiệt do đối lưu từ lớp cách nhiệt ra môi trường xung quanh Giá trị 1/R2 thường không được xem xét vì quá nhỏ so với 1/R1, đặc biệt khi chênh lệch nhiệt độ là 1°C.

Ub = 1/R1 = k/L Trong đó, k là độ dẫn nhiệt của chất cách nhiệt (W\m 2 K)

L: chiều dày của lớp cách nhiệt (m)

1.5.2 Tổn thất nhiệt qua các thành bên U b :

Việc đánh giá tổn thất nhiệt qua các thành bên của bộ thu rất phức tạp, nhưng thực tế cho thấy tổn thất này thường nhỏ hơn so với tổn thất qua mặt trên và thường bị bỏ qua Nghiên cứu thực nghiệm của Taor cho thấy khi chiều dày lớp cách nhiệt của thành bao quanh bằng chiều dày lớp cách nhiệt của đáy, có thể tính toán thông lượng nhiệt truyền từ trong ra ngoài cho toàn chu vi bộ thu tương tự như tính cho mặt đáy.

1.5.3 Tổn thất cho mặt trên U t :

Tổn thất nhiệt qua bề mặt trên của bộ thu là một vấn đề phức tạp, được tính từ tấm hấp thụ ra môi trường Các hiện tượng chính gây tổn thất nhiệt bao gồm đối lưu và bức xạ giữa tấm hấp thụ có nhiệt độ Tp và nhiệt độ bầu trời Tbt, trong đó nhiệt độ bầu trời có thể gần đúng coi bằng nhiệt độ môi trường Ta.

Trong quá trình trao đổi nhiệt giữa tấm hấp thụ có nhiệt độ Tp và tấm kính phủ thứ nhất với nhiệt độ Tc, cần chú ý đến việc tính toán tương tự cho các tấm kính song song khác Khi thực hiện tính toán, chúng ta đã bỏ qua năng lượng tích trữ trong các tấm kính Áp dụng phương trình truyền nhiệt hỗn hợp, ta có thể viết biểu thức năng lượng trao đổi nhiệt giữa tấm hấp thụ và tấm kính thứ nhất, bao gồm cả đối lưu và bức xạ: qp-c1 = hpc1.(Tp – Tc).

Hệ số đối lưu giữa tấm hấp thụ nhiệt độ Tp và tấm kính có nhiệt độ Tc được ký hiệu là hpc1, trong khi hằng số Stefan – Boltzmann có giá trị σ = 5.67 x 10^-8 Các hệ số phát xạ của tấm hấp phụ và kính lần lượt được ký hiệu là εp và εk Để đơn giản hóa quá trình tính toán, ta có thể coi số hạng thứ hai trong biểu thức là tuyến tính, từ đó có thể viết lại công thức qp-c1 = (hpc1 + hr,l) (Tp – Tc).

Trong đó ta đặt: hrl = σ.(Tp + T1).(T 2 p +T 2 l) / ( hrl : được gọi là hệ số trao đổi nhiệt do bức xạ giữa tấm hấp thụ và ấm kính phủ thứ nhất

Do đó nhiệt trở qua mặt trên của tấm kính có thể được viết gọn lại như sau:

Có thể thiết lập phương trình truyền nhiệt cho các cặp kính đậy cho đến tấm cuối cùng với môi trường có nhiệt độ Ta Hệ số truyền nhiệt đối lưu giữa mặt trên của tấm kính và bầu trời tương tự như biểu thức trước, tuy nhiên do có gió thổi qua, cần áp dụng công thức thực nghiệm để xác định hệ số tỏa nhiệt từ mặt trên của tấm kính với môi trường, được tính bằng công thức hw = 5,7 + 3,8.v.

Trong đó v là vận tốc gió

Sự trao đổi nhiệt giữa mặt trên của tấm kính có nhiệt độ Tn và bầu trời với nhiệt độ Tbt diễn ra thông qua hiện tượng bức xạ Hệ số trao đổi nhiệt trong trường hợp này được tính theo công thức: h = εkσ.(Tn + Tbt).(T^2n + T^2bt).

Cuối cùng, chúng ta đã xác định được biểu thức nhiệt trở cho tấm kính và bầu trời là R2 Hệ số tổn thất nhiệt từ tấm hấp thụ qua bề mặt trên được ký hiệu là Ut Tiếp theo, chúng ta sẽ tính toán tổn thất nhiệt qua bộ thu.

Chiều dày của khe hẹp δ = 90mm, nhiệt độ tấm hấp thụ năng lượng mặt trời tp= 85 0 C , nhiệt độ tấm kính cực đại là tc = 65 0 C

Hệ số phát xạ của kính εk = 0,7

Hệ số phát xạ của tấm hấp thụ được sơn đen εhp = 0,92

Nhiệt độ môi trường:tmt = 30 0 C

Xác định hệ số tỏa nhiệt từ tấm hấp thụ tới tấm kính

Nhiệt độ trung bình tính toán: ttb = 75 0 C

Theo phụ lục thông số vật lý của không khí tại ttb = 75 0 C ta tra được: λ = 3,005.10 -2 (W/m 2 độ); υ = 20,55.10 -6 (W/m 2 độ); Pr = 0,693; Grf Từ số liệu trên ta tính được Grf =2,18.10 6

(Gr.Pr)f = 1,51.10 6 suy ra: ( = 35,05 εtd = 0,18.( suy ra: εtd = 6,3 λqd =εtd.λ suy ra: λqd = 0,189 (W/m.độ)

Thế vào phương trình tính tổn thất mặt trên của bộ thu ta tính được: qp-c1= hpc1.(Tp – Tc) +

Mà: hpc1 = = = 2,1 Suy ra : Qp-c1 = 80,86 W

Tổn thất mặt dưới của bộ thu: Ud= K.Δt

Vậy tổn thất qua mặt dưới của bộ thu:Ud = 7,92 W

Vậy tổng tổn thất của bộ thu : = 88,72 W

Tổng tổn thất nhiệt trong một ngày: = 88,72×8×3600 %55,136 KJ

Vậy nhiệt lượng mà bộ thu nhận được: Qbt= Qt – Q1 76.8 - 2555,136 = 7121,664 KJ Nhiệt lượng này đủ cung cấp cho bộ thu

Tính hiệu suất bộ thu:

Năng lượng hữu ích: Qu= 7121,664 – 1322,776 = 5798,888 kJ

Vậy hiệu suất bộ thu: η = = 100 = 59,92 %

Bảng 3.2 Các số liệu tính toán cho bộ thu Đại lượng Giá trị Đ.lượng Giá trị Đ.lượng Giá trị d 0,076 m  methanol 792kg/m 3 m1 12kg

Bảng 3.3 Các thông số kỹ thuật đặc trưng cho bộ thu Đại lượng đặc trưng Công thức tính Giá trị

Hệ số tỏa nhiệt ra không khí ,  Chọn theo trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên 8W [m 2 K]

Hệ số truyền nhiệt ra môi trường xung quanh, KL

Hệ số truyền nhiệt bức xạ, KL bx KL bx=..qd.(Ttb+T0)(Ttb 2+T0 2) 1,2[W/mK]

Hệ số tổn thất nhiệt tổng, Ktt Ktt = [KL+KL bx] 1,3 [W/mK] Nhiệt dung tổng, C C  m 1 C 1 m 2 C 2 m 3 C p 21874 [J/K]

Diện tích hiệu dụng FD FD = D.L{d +R.(N-d)} 0,513 [m 2 ]

Công suất hấp thụ, P P = .En.FD 438 [W]

Tốc độ gia nhiệt max a a = P/C 0,01885[K/s]

Tần số dao động riêng b b = W/C 0,00371 [1/s]

Vận tốc góc tia nắng,    N

2 7,27.10 -5 [rad/s] Độ gia nhiệt lớn nhất của bộ thu collector Tm

Nhiệt độ cực đại thu được tm tm=to+

Thời điểm đạt nhiệt độ cực đại

Sản lượng nhiệt trong 1 ngày Q

Hiệu suất nhiệt bộ thu  o tb

Hướng và góc nghiêng của collector trong hệ thống

Khi lắp đặt collector, việc chọn vị trí là rất quan trọng để tối ưu hóa khả năng nhận nhiệt từ bức xạ mặt trời Do mặt trời di chuyển từ Đông sang Tây hàng ngày và từ Bắc sang Nam theo mùa, nên cần đảm bảo collector được đặt ở vị trí hợp lý để thu nhận tối đa năng lượng mặt trời.

Để xác định góc đặt collector phù hợp, có thể dựa vào bảng góc đặt theo vĩ độ khác nhau Thông thường, góc nghiêng của collector nên bằng vĩ độ nơi sinh sống ±10 độ, tùy thuộc vào mục đích sử dụng vào mùa đông hoặc mùa hè (mùa hè -10 độ, mùa đông +10 độ) Ở bán cầu nam, collector nên quay về hướng bắc, trong khi ở bán cầu bắc, hướng quay nên là nam Ngoài ra, góc nghiêng tối thiểu cần đạt là 15 độ để tối ưu hóa hiệu quả tự làm sạch của collector khi có mưa.

Hình – Bộ thu Collector thực tế

CHẾ TẠO, ĐO ĐẠC THÔNG SỐ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 3.1 Các vật liệu chế tạo

Nạp môi chất cho hệ thống

Trong quá trình chế tạo, hệ thống làm việc trong điều kiện chân không cao (-750mmHg) yêu cầu chú trọng đặc biệt đến việc xử lý các mối hàn Sau khi thử kín, cần tiến hành hút chân không, trong đó than hoạt tính có khả năng hấp phụ mạnh khí và hơi nước, do đó cần làm nóng bộ hấp phụ để loại bỏ hoàn toàn khí và hơi nước trong quá trình hút chân không Kiểm tra độ chân không cũng rất quan trọng, sử dụng máy hút chân không chuyên dụng để đạt độ chân không 10 -6 mmHg và kiểm tra bằng chân không kế Khi đảm bảo độ kín của hệ thống, tiến hành nạp 1,7 lít methanol theo tính toán.

Kết quả thực nghiệm và hệ số làm lạnh COP

Khối lượng đá tạo ra được ký hiệu là m, trong khi nhiệt ẩn hoá hơi (ngưng tụ) của nước được ký hiệu là r Hệ số hiệu quả làm lạnh, hay còn gọi là COP, được định nghĩa là tỷ số giữa năng lượng có ích và năng lượng toàn phần nhận được từ mặt trời.

) ( Ở đây, Qe là nhiệt cần thiết cho dàn bay hơi để làm đông đá

Qh là tổng bức xạ mặt trời thu được cả bộ thu từ khi mặt trời mọc đến khi mặt trời lặn

Do khó khăn trong việc đo tổng năng lượng tới G của mặt trời do thiếu thiết bị, chúng tôi đã xây dựng bộ thí nghiệm sử dụng đèn chiếu sáng tương tự như ánh sáng mặt trời Việc này giúp cường độ bức xạ có giá trị không đổi, từ đó làm cho công việc tính tổng năng lượng tới trở nên dễ dàng hơn Giá trị tổng năng lượng đã tính được là Q’ = 1690377,12 J.

Thời gian cần thiết để làm bốc hơi hết lượng methanol trong bộ hấp thụ là 6 giờ

Cường độ bức xạ đo được 917 w/m 2

Tổng năng lượng tới là: 0,4921*917*6*3600 = 9747123J.Vậy COP= 0,173

Mặc dù hệ số hiệu suất lạnh (COP) không cao, nhưng theo các nghiên cứu toàn cầu, hiệu suất tối đa đạt trung bình 0,2 Nhóm chúng tôi đã lựa chọn sử dụng các vật liệu chi phí thấp như sơn đen thông thường thay vì sơn chọn lọc hoặc bề mặt nhận nhiệt phủ Crôm đen đắt tiền Điều này đặc biệt hữu ích trong những ngày trời nhiều mây khi không có sản phẩm đá.