Năng lượng mặt trời phần lý thuyết và ứng dựng phần 9 ppsx

ngưn nhiãût âỉåüc sỉí dủng cọ thãø l chm tia bỉïc xả màût tråìi häüi tủ tải
âáưu xilanh hồûc mäüt caùch õồn giaớn laỡ nhuùng õỏửu xilanh vaỡo nổồùc
noùng, thỗ aïp suáút vaì nhiãût âäü khäng khê bãn trong tàng lãn, ạp sút cao
s âáøy piston chuøn
âäüng v sinh ra cọng
hổợu ờch (hỗnh 4.96).
Bỏỳt kyỡ nguọửn nhióỷt
naỡo cuợng sinh ra
Hình: 4 Quá trình giÃn nở cho đến khi áp
cọng, nhổng vồùi
suất không khí bên trong bằng áp suất khí
nguọửn coù nhióỷt õọỹ
caỡng cao thỗ taỷo ra
cọng caỡng lồùn. ọỹng
cồ khọng nhổợng chố
chuyóứn nhióỷt thaỡnh
Hình: 5 Nêú ngừng cấp nhiệt mà thải nhiệt
cọng mọỹt lỏửn õồn
thì áp suất không khí bên trong gi¶m
gin nhỉ trãn m cáưn
phi cọ kh nàng tiãúp
tủc sinh cäng.
Cäng cọ thãø sinh ra
tỉì khäng khê nọng
H×nh: 6 Piston chuyển động vào bên trong
trong xilanh chổỡng
do áp suất không khí bên ngoài cao hơn
naỡo coỡn coù quaù trỗnh
giaợn nồớ vaỡ õóỳn khi aùp
Hỗnh 4.96b. Nguyón lyù hoaỷt õọỹng
suỏỳt bón trong giaớm

xuọỳng bũng aùp suỏỳt khờ quyóứn thỗ quaù trỗnh sinh cọng kóỳt thuùc (piston
dổỡng laỷi).
Nóỳu khi piston chuyóứn õọỹng õóỳn õỏửu bón phaới cuớa xilanh, ta ngổỡng
quaù trỗnh cỏỳp nhióỷt vaỡ tng quaù trỗnh thaới nhióỷt (laỡm maùt) thỗ nhióỷt õọỹ
vaỡ aùp suỏỳt cuớa khọng khờ phờa trong xilanh gim xúng âãún khi ạp sút
ca khäng khê bãn trong tháúp hån ạp sút ca khê quøn bãn ngoi thỗ
piston seợ chuyóứn õọỹng ngổồỹc laỷi vaỡ trồớ laỷi vở trờ ban õỏửu. (hỗnh 4.96b)
163


Váún âãö âàût ra âäúi våïi âäüng cå Stirling trong thỉûc tãú l lm thãú no
âãø chụng hoảt âäüng mäüt cạch tỉû âäüng, tỉïc l xilanh nháûn, thi nhiãût
âụng lục v liãn hãû chàût ch våïi nhau. Nháút l âäúi våïi âäüng cå Stirling
sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi khi m ngưn nàng lỉåüng cung cáúp cho
âäüng cå liãn tủc. Do váûy âãø âäüng cå Stirling hoảt âäüng âỉåüc trong
thỉûc tóỳ thỗ ngoaỡi xi lanh vaỡ piston nhổ trón thỗ âäüng cå cáưn phi cọ
thãm cạc bäü pháûn phủ nhỉ piston choạn chäù, bạnh â v.v... v cạc bäü
pháûn ny phaới kóỳt hồỹp vồùi nhau sao cho quaù trỗnh nhỏỷn v thi nhiãût
ca mäi cháút âụng chu k.
4.6.2. Âäüng cå stirling dng nàng lỉåüng màût tråìi
Âäüng cå Stirling âỉåüc tênh toạn thiãút kãú cå bn dỉûa trãn l thuút
ca Schmidt. Tỉì l thuút ny ngỉåìi ta xáy dỉûng nãn cạc mọ hỗnh tờnh
toaùn cho õọỹng cồ Stirling nhióỷt õọỹ cao, nhióỷt õọỹ trung bỗnh. ọỹng cồ
Stirling nhióỷt õọỹ thỏỳp sổớ dủng nàng lỉåüng màût tråìi âãún nay váùn chỉa
cọ tênh toạn l thuút cng nhỉ kãút qu thỉûc nghiãûm âỉåüc cäng bäú.
Dỉûa vo cáúu trục ca âäüng cå Stirling m ngỉåìi ta chia âäüng cå
Stirling thnh 3 kiãøu cå bn α, β, γ. Cạc kiãøu ny âãưu cọ mäüt âiãøm
chung l cọ êt nháút 2 bưng lm viãûc âọ l bưng nẹn v bưng gin
nåí trong âọ mäi cháút khê cäng tạc âỉåüc âiãưn kên.
Nàng lỉåüng màût tråìi l ngưn nàng lỉåüng sảch v vä táûn. Tuy

nhiãn âàûc âiãøm ca nàng lỉåüng màût tråìi l phán bäú khäng táûp trung v
cỉåìng âäü nàng lỉåüng màût tråìi phủ thüc vo giåì trong ngy v thay
âäøi theo ma. Cỉåìng âäü bỉïc xả màût tråìi âãún bãư màût trãn màût âáút cao
nháút khong 1000W/m2. Do váûy loải âäüng cå Stirling kiãøu γ dng
nàng lỉåüng màût tråìi l ph håüp nháút.
Âäúi våïi âäüng cå Stirling kióứu thỗ Piston laỡm vióỷc vaỡ Piston
choaùn chọự âỉåüc bäú trê vo 2 xy lanh riãng biãût. Sỉû liãn kãút giỉỵa cạc
Piston ny cọ thãø thỉûc hiãûn theo cạc dảng sau:
- Liãn kãút lảnh : Piston lm viãûc åí phêa nhiãt âäü tháúp
- Liãn kãút nọng : Piston lm viãûc åí phêa nhiãût âäü cao
- Liãn kãút trung bỗnh: Piston laỡm vióỷc nọỳi vaỡo bọỹ phỏỷn hoaỡn nhióỷt
164


Qua nghiãn cỉïu v so sạnh cạc dảng khạc nhau cuớa loaỷi õọỹng
cồ Stirling kióứu thỗ thỏỳy 2 mỏựu âäüng cå Stirling sỉí dủng nàng lỉåüng
Màût tråìi ph håüp nhỏỳt õoù laỡ õọỹng cồ vồùi cọng suỏỳt nhoớ (hỗnh 4.97)
Cỏỳp nhióỷt

Cỏỳp nhióỷt

Piston choaùn chọứ

Piston lổỷc

Thaới nhióỷt

Thaới nhióỷt

Truỷc õọỹng cồ

Hỗnh 4.97. Âäüng cå Stirling sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi.
dng âãø chảy quảt hay cạc båm cäng sút nh. Âäüng cå stirling cn cọ
thãø dng âãø chảy mạy
båm nỉåïc cọ cỏỳu taỷo nhổ
hỗnh 4.99. ọỹng cồ naỡy
coù thóứ sổớ duỷng cho nhiãưu
mủc âêch khạc nhau,
trong âọ båm nỉåïc l mäüt
trong cạc ỉïng dủng âọ.
Båm nỉåïc sỉí dủng nàng
lỉåüng màût tråìi ny cọ thãø
sỉí dủng hiãûu qu trong
cạc trỉåìng håüp nhỉ bồm Hỗnh 4.98. ọỹng cồ Stirling nng lổồỹng
mỷt trồỡi cọng suáút 5W täúc âäü 1000 v/ph.
165


nỉåïc tỉì bãø lãn bäưn chỉïa hồûc dng båm nỉåïc tỉì ao häư, säng ngi dng
trong tỉåïi tiãu cho cạc nọng trổồỡng.

Hỗnh 4.99. Cỏỳu taỷo õọỹng cồ Stirling sổớ duỷng NLMT båm nỉåïc
1- Bãư màût háúp thủNLMT 2 - Cạnh tn nhiãût 3- Piston chọan chäø
4, 5 - Bäü pháûn hon nhiãût 6- Thán âäüng cå 7- Bäü pháûn gii nhiãût
8- Táúm chàõn mãưm
9- Bạnh â
10- Piston lỉûc
Bäü pháûn quan trng nháút ca âäüng cå stirling sỉí dủng nàng lỉåüng màût
tråìi l bäü pháûn háúp thủ (âáưu nọng), bäü pháûn gii nhiãût (âáưu lảnh) v
cạch liãn kãút giỉỵa âáưu nọng v âáưu lảnh sao cho hiãûu qu nháút (thỉåìng

dng bäü pháûn hon nhiãût).
Bäü pháûn háúp thủ nàng
lỉåüng màût tråìi cọ thóứ duỡng
gổồng phaớn xaỷ tỏỷp trung
vaỡo bọỹ thu nhổ hỗnh 4.98
hồûc bãư màût chm cáưu cọ
låïp ph trong sút tảo loỡng
Hỗnh 4.100. Bọỹ phỏỷn hỏỳp thuỷ NLMT
kờnh nhổ hỗnh 4.100.
166


Hỗnh 4.101. Bọỹ phỏỷn giaới nhióỷt khọng khờ
Bọỹ phỏỷn giaới nhiãût cọ thãø bàịng nỉåïc, nhỉng trong thỉûc tãú gii nhiãût
bàịng khäng khê tỉû nhiãn âån gin v thûn låüi hồn (hỗnh 4.101).
óứ tng hióỷu quaớ hoaỷt õọỹng cuớa õọỹng cồ thỗ phaới coù thóm bọỹ phỏỷn

Hỗnh 4.102. Bọỹ phỏỷn hon nhiãût dng phoi kim loải
167


hon nhiãût âàût giỉỵa pháưn nọng v pháưn lảnh. Bäü pháûn hon nhiãût
thỉåìng lm bàịng såüi kim loải (phoi kim loaỷi). Hỗnh 4.103 laỡ bồm
nổồùc sổớ duỷng nng lổồỹng mỷt tråìi cäng sút 5m3/ngy â âỉåüc chãú tảo
v sỉí dủng.

Mặt hp th

Cỏnh tn nhit

Piston lc

Bỏnh

u bm

Hỗnh 4.103. Bồm nổồùc dng nàng lỉåüng màût tråìi cäng sút 5m3/ngy

168


169


4.7. THIT Bậ LANH DUèNG NNG LặĩNG MT
TRèI
Trong sọỳ nhổợng ổùng duỷng cuớa nng lổồỹng mỷt trồỡi thỗ laỡm laỷnh
vaỡ âiãưu ho khäng khê l ỉïng dủng háúp dáùn nháút vỗ nồi naỡo khờ hỏỷu
noùng nhỏỳt thỗ nồi õoù coù nhu cáưu vãư lm lảnh låïn nháút, âàûc biãût l åí
nhỉỵng vng xa xäi
hẹo lạnh thüc cạc
nỉåïc âang phạt triãøn
khäng cọ lỉåïi âiãûn
qúc gia v giạ nhiãn
liãûu quạ âàõt so vồùi thu
nhỏỷp trung bỗnh cuớa
ngổồỡi dỏn. Vồùi caùc
maùy laỷnh laỡm vióỷc
nhồỡ Pin mỷt trồỡi
(photovoltaic)

laỡ
thuỏỷn tióỷn nhỏỳt (hỗnh
Hỗnh 4.104. Tuớ laỷnh dng Pin màût tråìi.
4.104), nhỉng trong
giai âoản hiãûn nay giạ thnh Pin màût tråìi cn quạ cao. Ngoi ra cạc hãû
thäúng lảnh cn âỉåüc sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi dỉåïi dảng nhiãût nàng
âãø chảy mạy lảnh háúp thủ, loải thiãút bë ny ngy cng âỉåüc ỉïng dủng
nhiãưu trong thỉûc tãú, tuy nhiãn hiãûn nay cạc hãû thäúng ny váùn chổa
õổồỹc thổồng maỷi hoùa vaỡ sổớ duỷng rọỹng raợi vỗ giạ thnh cn ráút cao hiãûu
sút cn tháúp nãn diãûn têch làõp âàût bäü thu cáưn ráút låïn chỉa ph håüp våïi
u cáưu thỉûc tãú. Â cọ mäüt säú nh khoa hc nghiãn cỉïu täúi ỉu hoạ bäü
thu nàng lỉåüng màût tråìi kiãøu häüp phàóng mng cäú âënh cọ gỉång phaớn
xaỷ õóứ ổùng duỷng trong kyợ thuỏỷt laỷnh (hỗnh 4.63), våïi loải bäü thu ny cọ

169


thãø tảo âỉåüc nhiãût âäü cao âãø cáúp nhiãût cho mạy lảnh háúp thủ, nhỉng
diãûn têch màût bàịng cáưn làõp âàût hãû thäúng cáưn phi räüng.
Mạy lảnh háúp thủ sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi thỉåìng cọ hai
loải: Mạy lảnh háúp phủ ràõn, tỉïc l dng cháút háúp phủ ràõn nhỉ Than
hoảt tênh, Silicagel ... ; Mạy lảnh háúp thủ dng cạc càûp mäi cháút háúp
thủ lng nhỉ Amäniàõc - Nỉåïc, Nỉåïc - Brämuality ...
4.7.1. Mạy lảnh háúp phủ ràõn dng nàng lỉåüng màût tråìi
Âäúi våïi mạy lảnh háúp phủ thỗ vióỷc lổỷa choỹn vỏỷt lióỷu laỡm chỏỳt hỏỳp
phuỷ vaỡ mäi cháút lảnh lm cháút bë háúp phủ l ráút quan trng. Váût liãûu
háúp phủ thỉåìng l cạc loải váût liãûu dảng hảt tỉì 6 âãún 12 mm, cọ âäü
räùng lồùn õổồỹc hỗnh thaỡnh do caùc maỷch mao quaớn li ti nàịm bãn trong
khäúi váût liãûu. Âỉåìng kênh ca mao qun chè låïn hån mäüt säú êt láưn
âỉåìng kênh phán tổớ cuớa chỏỳt bở hỏỳp phuỷ thỗ vỏỷt lióỷu mồùi cọ tạc dủng

täút. Do chỉïa nhiãưu mao qun nãn bãư màût tiãúp xục ca váût liãûu ráút låïn.
Vê dủ nhỉ than hoảt tênh cọ bãư màût hiãøu qu lãn âãún 1500m2/g. Ngoi
bãư màût tiãúp xục ra, váût liãûu háúp phủ cn cọ mäüt säú tênh cháút hoạ hc
cáưn thiãút tu thüc vo thnh pháưn hoạ hc ca chụng. Vê dủ nhỉ than
hoảt tênh cọ ại lỉûc ráút mảnh våïi hydrocacbon, trong lục silicagel lải cọ
tênh cháút hụt nỉåïc ráút mảnh. Than hoảt tênh v c silicagel âãưu cọ kh
nàng häưi phủc täút.Váût liãûu háúp phủ cáưn âạp ỉïng cạc u cáưu:
+ Cọ kh nàng háúp phủ cao tỉïc l hụt âỉåüc mäüt lỉåüng låïn cạc khê cáưn
khỉí tỉì pha khê.
+ Phảm vi háúp phủ räüng, khỉí âỉåüc nhiãưu loải khê khạc nhau.
+ Cọ âäü bãưn cå hc cáưn thiãút.
+ Cọ kh nàng hon ngun dãù dng.
+ Giạ thnh r.
Hiãûn nay cọ hai loải váût liãûu háúp phủ phäø biãún l Than hoảt tênh
v Silicagel
Than hoảt tênh

170


Ngun liãûu âãø lm than hoảt tênh l nhỉỵng váût cọ chỉïa cạcbon nhỉ
gäù, than bn, xỉång âäüng váût. Than hoảt tênh l mäüt cháút háúp phủ ráút
täút, nọ âỉåüc ỉïng dủng ch úu trong viãûc thu häưi cạc dung mäi hỉỵu cå
v âãø lm sảch khê. Nhỉåüc âiãøm ca than hoảt tênh l dãù chạy åí nhiãût
âäü cao, thỉåìng khäng âỉåüc dng than åí nhiãût âäü låïn hån 2000C. Âãø
khàõc phủc nhỉåüc âiãøm âọ, ngỉåìi ta thỉåìng träün silicagel våïi than hoảt
tênh nhỉng âiãưu âọ lải gim hoảt tênh ca than. Våïi âàûc tênh vãư âỉåìng
kênh mao qun than hoảt tênh thỉåìng cọ thãø háúp thủ cạc cháút sau âáy:
- Håi axêt, Metanol , benzen, toluen etylaxetat våïi mæïc âäü háúp phủ
bàịng 50% trng lỉåüng bn thán.

- Axeton ,acrolein ,Cl , H2S våïi mæïc âäü 10 âãún 25%.
- CO2 , etylen : mỉïc âäü tháúp.
Silicagel
Silicagel l axit silic kãút ta khi cho tạc dủng våïi H2SO4 hay HCl
hay l múi ca chụng våïi silicat natri, kãút ta âọ âem rỉía sảch v sáúy
åí nhiãût âäü 115 âãún 1300C, âãún âäü áøm 5 ÷ 7%. Silicagel âỉåüc ỉïng dủng
åí dảng hảt cọ kêch thỉåïc tỉì 0,2 âãún 0,7mm. Bãư màût háúp phủ âảt âãún
600m2/g. ỈÏng dủng ch úu ca Silicagel l âãø sáúy khê (hụt håi nỉåïc
trong häùn håüp khê).
Bng 4.7 Cạc säú liãûu k thût ca cạc cháút háúp phủ thäng dủng.
Khäúi lỉåüng
Thãø têch läù Bãư màût läù
Âỉåìng kênh
âån vë âäø
räùng ,
räùng täøng
Váût liãûu
läù räùng, m
âäúng,
3
m2/g
cäüng, cm /g
2
kg/m
Than
500 ÷
(20 ÷ 40).100,6 ÷ 0,8
380 ÷ 600
10
hoaût tênh

1500
(30 ÷
~ 0,4
200 ÷ 600
400 ÷ 900
Silicagel
200).10-10
Alumoge
0,39
175
1000
90.10-10
l
171


Cháút bë háúp phủ thỉåìng dng l Metanol. Metanol (CH3OH) l
rỉåüu metylic khäng mu, ráút âäüc, dãù chạy, pha våïi nỉïåc thnh dung
dëch cọ mi cäưn, âỉåüc sn sút bàịng phỉång phạp täøng håüp xục tạc åí
ạp sút cao (250bar, 3800C) tỉì cacbon monộxit v hydro.
- Ỉu âiãøm: khäng àn mn kim loải chãú tảo mạy.
- Nhỉåüc âiãøm: âàõt tiãưn, dãù bay håi, täøn tháút vaìo khäng khê khi hãû
thäúng khäng hoảt âäüng v dãù chạy, näø cng nhỉ nhiãưu trỉåìng håüp cọ
tênh cháút âäüc hải.
Trong mạy lảnh háúp phủ dng nàng lỉåüng Màût tråìi ngỉåìi ta
thỉåìng dng nháút l càûp váût liãûu - mäi cháút Than hoaût tênh - Metanol.
Cỏỳu taỷo thióỳt bở maùy laỷnh hỏỳp phuỷ
Hỗnh 4.105 laỡ hãû thäúng mạy lảnh háúp thủ dng cháút háúp phủ ràõn
kiãøu giạn tiãúp (nàng lỉåüng màût tråìi cáúp nhiãût cho mäi cháút trung gian
l nỉåïc v nỉåïc nọng cáúp nhiãût cho bọỹ hỏỳp thuỷ). Tọứ hồỹp hóỷ thọỳng gọửm

4

5

3

6
2
7

1

8
11
10

9

Hỗnh 4.105. Så âäư ngun l hãû thäúng mạy lảnh háúp phủ ràõn NLMT
1- Bỉïc xả màût tråìi
2- Bäü thu NLMT 3- Âỉåìng láúy nỉåïc nọng
4- Bäü háúp thủ
5- Nỉåïc lảnh vo 6- Van chàûn
7- Bäü pháûn ngỉng tủ 8- Bưng lảnh 9- Daỡn laỷnh
10- Bỗnh chổùa
11- Bỗnh nổồùc noùng

172

2 hãû thäúng âun nỉåïc v hãû thäúng lm lảnh kiãøu háúp thủ ghẹp våïi nhau.
Hãû thäúng cung cáúp nỉåïc nọng dng nàng lỉåüng màût tråìi åí âáy dng
collector kiãøu äúng cọ gỉång parbolic phn xả âãø nỉåïc nọng thu âỉåüc
âảt âãún nhiãût âäü 800C âãún 900C. Cháút háúp phủ l Than hoảt tênh v
Mäi cháút lảnh l Methanol.
Ngun l hoảt âäüng
Collector (2) háúp thủ nàng lỉåüng màût tråìi lm noùng nổồùc. Nhióỷt
õọỹ nổồùc trong bỗnh chổùa nổồùc noùng (11) tàng lãn v lm tàng nhiãût âäü
ca thiãút bë háúp thuû (4). Nhiãût âäü mäi cháút trong bäü háúp thuû tàng lãn
âãún nhiãût âäü Tg1 (nhiãût âäü bàõt âáöu bäúc håi ca mäi cháút lảnh ca cháút
háúp thủ) v lm cho aïp suáút trong hãû thäúng tàng âãún aïp suáút ngỉng tủ
pk. Khi âọ håi mäi cháút thoạt ra âỉåüc ngỉng tủ lải åí bäü pháûn ngỉng tủ
(7) v âỉåüc dáùn vãư pháưn chỉïa lng mäi cháút (10). Nhiãût âäü ca nỉåïc
v bäü pháûn háúp thủ tiãúp tủc tàng lãn do nháûn nhiãût tỉì bỉïc xả màût tråìi
v âảt dãún nhiãût âäü cỉûc âải Tg2 khong 800C âãún 900C. Nỉåïc noùng
trong bỗnh chổùa õổồỹc dỏựn õi sổớ duỷng vaỡo ban õóm hoỷc dỏựn õóỳn 1 bỗnh
chổùa khaùc khi muọn lam lanh, nổồùc trong bỗnh chổùa (11) õổồỹc bọứ sung
nguọửn nổồùc lảnh bãn ngoi, nỉåïc lảnh âỉåüc dáùn vo v lm lảnh bäü
pháûn háúp thủ. Nhiãût âäü bäü pháûn háúp thủ gim xúng mäüt cạch âäüt ngäüt
tỉì Tg2 âãún Ta1, ạp sút mäi cháút trong bäü háúp thủ gim xúng âãún aùp
suỏỳt bay hồi p0, quaù trỗnh bay hồi cuớa mọi cháút xy ra v nỉåïc âạ s
âỉåüc tảo thnh trong bọỹ phỏỷn laỡm laỷnh. Do quaù trỗnh laỡm laỷnh bọỹ phỏỷn
hỏỳp thuỷ vaỡ hồn nổợa do quaù trỗnh hỏỳp thuỷ cọ thi ra mäüt lỉåüng nhiãût nãn
nhiãût âäü nỉåïc lảnh trong bỗnh chổùa seợ tng lón tổỡ T0 õóỳn Ta2, tuy nhiãn
lỉåüng nhiãût ny khäng nh hỉåíng nhiãưu âãún quạ trỗnh hỏỳp thuỷ vaỡ noù coù
thóứ tọỳt hồn õọỳi vồùi cạc thiãút bë háúp thủ lm mạt kiãøu âäúi lỉu tổỷ nhión
bỗnh thổồỡng do voỡng tuỏửn hoaỡn ngổồỹc cuớa bọỹ thu xaớy ra laỡm cho nổồùc
cuớa bỗnh chổùa õổồỹc laỡm maùt. Quaù trỗnh laỡm laỷnh seợ tióỳp tuỷc xaớy ra
trong suäút âãm cho âãún khi collector coï thãø nháûn nhiãût tổỡ bổùc xaỷ mỷt

trồỡi vaỡo ngaỡy họm sau. Chu trỗnh cỉï làûp lải nhỉ váûy.
173


Chu trỗnh nhióỷt
õọỹng cuớa maùy laỷnh coù
thóứ bióứu dióựn trón õọử
2
3
Pk
thở p-T nhổ hỗnh 4.106.
Giai õoaỷn 1: 1 - 2 Cáúp
nhiãût âàóng khäúi lỉåüng
1
4
Nhiãût âäü v ạp sút
Po
ca hãû thäúng tàng do
nháûn nhiãût tỉì bäü háúp
Ta2
Tg2
Ta1 Tg1
T
thủ.
Giai âoản 2: 2 - 3 Nhaớ
Hỗnh 4.106. ọử thở p - T.
mọi chỏỳt v ngỉng tủ
Metanol bàõt âáưu tạch ra khi than hoảt tênh v ngỉng tủ trong thiãút bë
ngỉng tủ räưi chy xuọỳng bỗnh chổùa.
Giai õoaỷn 3: 3 - 4 Laỡm maùt âàóng khäúi lỉåüng

Bỉïc xả màût tråìi gim, bäü háúp thủ âỉåüc lm mạt nhåì nỉåïc lảnh. Nhiãût
âäü v ạp sút ca hãû thäúng gim.
Giai âoản 4: 4 - 1 Bay håi v Háúp phủ.
Mäi cháút bay håi trong thiãút bë bay håi nháûn nhiãût ca nỉåïc cáưn lm âạ
v bë hụt vãư than hoảt tênh trong bäü háúp thủ.
Tênh nhiãût cho daìn bay håi
Tênh nhiãût thiãút bë bay håi laì tênh toạn cäng sút lảnh cáưn thiãút
cung cáúp cho dn bay håi v lỉåüng mäi cháút cáưn thiãút phi nảp vo hãû
thäúng.
Cäng sút lảnh ca thiãút bë bay håi âỉåüc xạc âënh bàịng cäng thỉïc:
(4.81)
Q = Q1 + Q2 , [W]
Trong âọ
Q1 - dng nhiãût täøn tháút qua kãút cáúu bao che ca thiãút bë, [W]
Q2 - dng nhiãût do âäng âạ v lm lảnh khn (nãúu hãû thäúng
lm âạ), [W]
P

174


Doìng nhiãût âi qua kãút cáúu bao che Q1
Q1 bao gäưm c täøn tháút nhiãût do dáùn nhiãût âäúi lỉu v bỉïc xả. ÅÍí
âáy täøn tháút do bỉïc xả bàịng 0 vỗ quaù trỗnh laỡm laỷnh chố dióựn ra khi tråìi
làûn. Do váûy täøn tháút nhiãût qua kãút cáúu bao che âỉåüc tênh theo cäng
thỉïc ca âäúi lỉ:
(4.82)
Q1 = K . F . ∆t, [W]
Trong âoï k - hãû säú truưn nhiãût ca kãút cáúu, [W/m2K]
F - Diãûn têch ca kãút cáúu, [m2] .

∆t - Âäü chãnh nhiãût âäü giỉỵa mäi trỉåìng bãn ngoi v bãn trong.
Täøn tháút nhiãût do lm âäng âạ v lm lảnh khn Q2
q0
C (t − t )
Q2 = Qâ + Qkh = G + M kh k1 k 2 , [W] (4.83)
τ
τ
Trong âoï:
Qâ - täøn tháút nhiãût do lm âäng âạ, [W]
Qkh - täøn tháút nhiãût do lm lảnh khn, [W]
G - nàng sút lm âạ, [kg]
τ - thåìi gian lm âäng âạ, [s]
q0 - nhiãût lỉåüng cáưn lm lảnh 1 kg nỉåïc tỉì nhiãût âäü ban
âáưu âãún khi âäng âạ hon ton, [J/kg]
M - täøng khäúi lỉåüng khn, [kg]
Ckh - nhiãût dung riãng ca khn, [J/kg]
tk1 - nhiãût âäü khn lục ban âáưu
tk2 - nhiãût âäü khn lục âạ â hon thiãûn láúy -130C.
Váûy nàng sút lảnh ca hãû thäúng cọ thãø xạc âënh bàịng cäng
thỉïc:

Q0 =

k .Q
, [W]
b

(4.84)

Trong âọ:

k - hãû säú tênh âãún täøn tháút trãn âỉåìng äúng v thiãút bë hãû thäúng. Hãû
säú ny âäúi våïi hãû thäúng lm lảnh trỉûc tiãúp phủ thüc vo nhiãût âäü bay
håi ca mäi cháút, våïi t0 = -15 choün k = 1,05.
175


b - hãû säú thåìi gian laìm viãûc. Âäúi våïi hãû thäúng lảnh nh chn b = 0,7
Nhiãût lỉåüng cáưn thiãút âãø cung cáúp cho daìn bay håi trong suäút
thåìi gian lm viãûc ca hãû thäúng:
(4.85)
Q’ = Q0 . τ , [J]
Tỉì âọ ta cọ thãø suy ra lỉåüng Methanol cáưn cung cáúp l:
Q'
M mc = , [kg]
(4.86)
r
trong âọ, r - nhiãût áøn hoạ håi ca Methanol, [J/kg]
Tênh toạn thiãút bë ngỉng tủ
Nhiãût âäü ngỉng tủ phủ thüc vo nhiãût âäü mäi trỉåìng lm mạt
ca thiãút bë ngỉng tủ. Mủc âêch ca hãû thäúng l khäng phi täún thãm
ngưn nàng lỉåüng ngoi nãn chn thiãút bë bay håi l dn ngỉng gii
nhiãût bàịng giọ tỉû nhiãn.
Do âọ hiãûu nhiãût âäü ngỉng tủ ∆tk giỉỵa mäi cháút lảnh ngỉng tủ
v khäng khê choün:
∆tk = tk - tmt= 150C
Diãûn têch trao âäøi nhiãût ca thiãút bë ngỉng tủ cọ thãø têch theo
cäng thỉïc:

F=

Qk
, [m2]
k .∆t

(4.87)

Trong âọ:

Qk - phủ ti nhiãût ca thiãút bë ngỉng tủ.
våïi hãû thäúng ny ta láúy Qk = Q0 , [W]
k - hãû säú truyãön nhiãût, choün k = 30 W/m2K
F - diãûn têch bãö màût trao âäøi nhióỷt cuớa daỡn ngổng, [m2]
Tờnh toaùn quaù trỗnh hỏỳp phuỷ
Theo lê thuút ca Eucken v Poljani, ngỉåìi ta cọ thãø tênh âỉåüc
âàóng nhiãût háúp phủ ca håi åí nhiãût âäü T2 nãúu â biãút âàóng nhiãût háúp
phủ ca mäüt thnh pháưn håi báút k åí nhiãût âäü T1. Âỉåìng háúp phủ âàóng
nhiãût háúp phủ âỉåüc biãøu thë theo âäư thë p-a.
Tênh tung âäü a:

176


a 2 = a1

V1
V2

(4.88)

trong âọ:

a1 - tung âäü ca cáúu tỉí chøn, thỉåìng chn l benzen, [kg/kg than]
a2 - tung âäü cáúu tỉí cáưn tênh, kg/kg than.
V1, V2 - thãø têch mol ca cáúu tỉí chøn v cáúu tỉí cáưn tênh, [m3/kmol]

V =
Våïi,

M

ρ

(4.89)

M - khäúi lỉåüng phán tỉí, [kg/kmol]
Khäúi lỉåüng phán tỉí ca benzen l M1 = 78 kg/kmol
Khäúi lỉåüng phán tỉí ca metanol l M2 = 32 kg/kmol
ρ- khäúi lỉåüng riãng, [kg/m3]
Khäúi lỉåüng riãng ca benzen l ρ1 = 879 kg/m3
Khäúi lỉåüng riãng ca metanol l ρ2 = 792 kg/m3.

Ta coï
M1

78
= 0,0887m3 / kmol
ρ1 879
M
32
V2 = 2 =
= 0,0404m 3 / kmol

ρ 2 792
Honh âäü p âỉåüc tênh theo cäng thæïc
pS _1
T
lg p 2 = lg p S _ 2 − β a 1 lg
T2
p1
V1 =

=

(4.90)

Trong âoï:
p1 , p2 - honh âäü ca cạc âiãøm cọ ạp sút ca cáúu tỉí chøn v cáúu tỉí
cáưn tênh, [mmHg]
pS_1 - ạp sút håi bo ho ca cáúu tỉí benzen åí nhiãût âäü T1, [mmHg],
ta cọ pS_1 = 75mmHg
pS2 - ạp sút håi bo ho ca cáúu tỉí cáưn tênh åí nhiãût âäü T2 , [mmHg]

177


lgp= a0 + a1.(T-1 - (7,9151-2,6726.lgT).10-3 -8,625.10-7.T), [Pa] (4.91)
T - nhiãût âäü ca metanol , K.
a0 = 9,1716 v a1 = -2,7596.103
T1 - nhiãût âäü háúp phủ ca benzen, K . Choün T1 = 200C = 293K.
T2 - nhiãût âäü háúp phủ ca metanol, K . Chn T2 = 300C = 303K.
Tỉì tênh toạn trãn ta v âỉåüc âỉåìng háúp phủ âàóng nhiãût ca than
hoảt tênh âäúi våïi Methanol vê duỷ coù daỷng nhổ hỗnh 4.7-4.

Vaỡ cuợng tổỡ õổồỡng hỏỳp phủ âàóng nhiãût ny ta cng tênh âỉåüc
lỉåüng than hoảt tênh bàịng cạch tênh ạp sút bay håi ca Methanol räưi
càn cỉï vo âäư thë âỉåìng háúp phủ âãø cọ âỉåüc hoảt âäü ténh a ca
Methanol.
V lỉåüng than cáưn thiãút âãø háúp phủ hãút mäi cháút Methanol l :
M
(4.92)
M than = MC , [kg]
a
a (kg/kg)
0,2656
0,2528
0,2304
0,224
0,1952
0,1824

0,1344

0,0616

41,6486
10,5974

23,9883 35,917

59,9515

p (mmHg)

66,1455
87,7635

142,3639

Hỗnh 4.107. ổồỡng hỏỳp phủ âàóng nhiãût ca Methanol.

178


4.7.1.1. Hãû thäúng lảnh sn sút nỉåïc âạ
Ngun l hoảt âäüng ca hãû thäúng
Hãû thäúng sn xút nỉåïc âạ dng nàng lỉåüng màût tråìi dảng mạy
lảnh háúp phủ l thiãút bë hoảt âäüng theo chu ky,ì våïi ngun l nhỉ sau:
Ban ngy hãû thäúng nháûn nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi âãø lm bäúc håi
mäi cháút lảnh (Metanol) trong bäü háúp thủ, trong bäü háúp thủ cọ chỉïa
cháút háúp phủ ràõn (Than hoảt tênh), sau khi bäúc håi ra khi cháút háúp
phủ, mäi cháút lảnh âỉåüc ngỉng tủ tải thiãút bë ngỉng tủ nhåì trao âäøi
nhiãût våïi khäng khê âäúi lỉu tỉû nhiãn bãn ngoi, mäi cháút lảnh lng
âỉåüc chy xuọỳng bỗnh chổùa, trong nổớa chu kyỡ naỡy van tióỳt lổu õoùng
Bức xạ
mặt trời

Thiết bị
ngung tụ

Bộ hấp thụ

Van chặn
Bình chứa

Thiết bị bay hơi
Van tiết luu

Hỗnh 4.108. Nguyón lyù hoaỷt õọỹng hóỷ thọỳng saớn xuỏỳt nổồùc õaù
coỡn van chỷn mồớ (hỗnh 4.108). Ta phi tênh toạn cạc thiãút bë ca hãû
thäúng sao cho trong mäüt ngy mäi cháút lảnh âỉûåc thoạt ra hãút tỉì cháút
háúp phủ v ngỉng tủ lải trong bỗnh chổùa. Nổớa chu kyỡ sau cuớa mọi chỏỳt

179


l lm viãûc vo ban âãm, khi hãút bỉïc xả mỷt trồỡi thỗ ta õoùng van chỷn
laỷi. Bọỹ hỏỳp thuỷ báy giåì âọng vai tr l váût bỉïc xả nhiãût vaỡ nhồỡ quùa
trỗnh bổùc xaỷ naỡy maỡ nhióỷt õọỹ cuớa bäü háúp thủ gm xúng, kh nàng háúp
thủ ca cháút háúp phủ tàng, ạp sút trong hãû thäúng gim xúng, âãún khi
nhiãût âäü ton bäü hãû thäúng âảt âãún nhiãût õọỹ mọi trổồỡng thỗ õóỳn luùc naỡy
ta co thóứ mồớ tỉì tỉì van tiãút lỉu lục âọ lng mäi cháút âỉåüc tiãút lỉu vo
thiãút bë bay håi, åí âọ mäi cháút lảnh nháûn nhiãût ca nỉåïc âãø bay håi v
âỉåüc háúp thủ båíi cháút háúp phủ trong bäü háúp thủ. Nỉåïc chỉïa trong thiãút
bë bay håi âỉåüc lm lảnh v tråí thnh nỉåïc âạ. Tu theo nhu cáưu sỉí
dủng nỉåïc âạ m ta cọ thãø thiãút kãú hãû thäúng thêch håüp, cọ thãø l bøi
sạng háúp thủ bỉïc xả màût tråìi âãø bọc håi mäi cháút lảnh cn bøi chiãưu
cho mäi cháút lảnh bay håi âãø lm âạ.
Cáúu tảo cạc thiãút bë
Bäü háúp thuû: Thiãút bë quan troüng nháút trong hãû thäúng l bäü háúp thủ,
sau khi tênh toạn thiãút kãú våïi hãû thäúng lảnh sn xút nỉåïc âạ cäng sút
1kgnỉåïc âạ/ngy ta cọ bäü háúp thủ cọ cáúu tảo nhổ hỗnh 4.109, õỏy laỡ
ống từ thiết bị
bay hơi đến

ống đục lỗ

Than hoạt tính

Bề mặt hấp thụ
76

27

50

a)
25

900

ống đến thiết
bị ngung tụ

Bề mặt phản xạ

b)

120

120

120

120

Hỗnh 4.109 Bọỹ hỏỳp thuỷ nng lổồỹng bỉïc xả màût tråìi
180


120

20

thiãút bë háúp thủ trỉûc tiãúp, nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi chiãúu âãún bãư màût
háúp thủ ca bäü háúp thủ, trong âọ cọ chỉïa cháút háúp phủ (than hoảt tênh).
Bäü háúp thủ gäưm cạc Module näúi song song våïi nhau (hỗnh 4.109b),
mọựi Module coù kờch thổồùc nhổ hỗnh 4.109a chổùa 2kg than hoaỷt tờnh.
Thióỳt bở bay hồi.
Đuờng hơi đến bộ hấp thụ
Tờnh toaùn thióỳt kóỳ
Nắp đậy
vồùi hóỷ thọỳng laỷnh sn
xút nỉåïc âạ cäng sút
2kgnỉåïcâạ/ngy ta cọ
cáúu thảo thiãút bë bay hồi
nhổ hỗnh 4.110. ỏy
Lỏng từ van tiết luu
cuợng laỡ thióỳt bở bay hồi
Phần chứa núơc đá
Cách nhiệt
trổỷc tióỳp, mọi cháút lảnh
∅60
(Methanol) âỉåüc tiãút lỉu
trỉûc tiãúp vo thiãút bë bay

håi (cng l bãø âạ) v
∅80
nháûn nhiãût ca nỉåïc âãø
bay håi.
Thiãút bở ngổng tuỷ.
Hỗnh 4.110 Thióỳt bở bay hồi
Cuợng tổồng tổỷ khi Tênh
toạn thiãút kãú våïi hãû
thäúng lảnh sn xút nỉåïc âạ cäng sút 1kgnỉåïcâạ/ngy ta cọ cáúu thảo
thiãút bë ngỉng tuỷ nhổ hỗnh 4.111.
ỏỷy laỡ loaỷi thióỳt bở ngổng tuỷ kiãøu khäng khê âäúi lỉu tỉû nhiãn, åí âáûy
chụng täi cọ làõp thãm cạch tn nhiãût âãø tàng cỉåìng quạ trỗnh trao õọứi
nhióỷt.

181