THIẾT KẾ MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3 – H2O LOẠI GIÁN ĐOẠN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ Chương 1+2+3+4

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………………………………………………………………………………………………….ii
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN …………………………………………………………………………………………………………………...v
TÓM TẮT LUẬN VĂN…………………………………………………………………………………………………………………….. vii
DANH SÁCH HÌNH VẼ……………………………………………………………………………………………………………………. viii
DANH SÁCH BẢN BIỂU…………………………………………………………………………………………………………………… xii

MỤC LỤC .............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG I: HIỆN TRẠNG VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Ở VIỆT
NAM VÀ THẾ GIỚI .................................................................................................................. 6
1.1 Tổng quan về bức xạ mặt trời ........................................................................................... 6
1.2 Đo cƣờng độ năng lƣợng mặt trời: .................................................................................. 13
1.3 Ƣu nhƣợc điểm của năng lƣợng mặt trời: ......................................................................... 13
1.4 Tiềm năng năng lƣợng mặt trời ở Việt Nam: ................................................................... 14
1.5 Tình hình sử dụng năng lƣợng mặt trời trên thế giới và ở Việt Nam ................................. 17
1.5.1 Pin mặt trời: ............................................................................................................. 17
1.5.2 Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lƣợng mặt trời....................................................... 19
1.5.3 Thiết bị sấy khi dùng mặt trời .................................................................................... 21
1.5.4 Bếp nấu dùng năng lƣợng mặt trời............................................................................. 21
1.5.5 Thiết bị chƣng cất dùng năng lƣợng mặt trời: ............................................................ 22
1.5.6 Thiết bị đun nóng bằng năng lƣợng mặt trời .............................................................. 23
1.5.7 Thiết bị lạnh và điều hòa không khí dùng năng lƣợng mặt trời. .................................. 24
CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ ....................................................... 25
2.1

Khái niệm chung ......................................................................................................... 25

2.2

Cơ sở lý luận nhiệt động ............................................................................................ 27

2.2.1

Chu trình Carnot .................................................................................................. 27

2.2.2

Entropy và exergy ................................................................................................ 28

2.3

Các chu trình lý tƣởng liên quan đến khái niệm hấp thụ ............................................. 30

2.4

Chu trình lý thuyết của máy lạnh hấp thụ: ................................................................... 38

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 1


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

2.5

Ƣu nhƣợc điểm của máy lạnh hấp thụ: ........................................................................ 41

2.6

Dung dịch làm việc trong máy lạnh hấp thụ ................................................................ 43

2.7

Máy lanh hấp thụ năng lƣợng mặt trời......................................................................... 45

CHƢƠNG III : MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3 – H2O ............................................................... 48
3.1 Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O ....................................................... 48
3.2

Đồ thị i – c .................................................................................................................. 49

3.3

Một số công thức liên quan đến dung dịch NH3 – H2O ................................................ 51

3.4 Các hệ thống máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O sản xuất nƣớc đá vận hành bằng năng lƣợng
mặt trời đã thực hiện .............................................................................................................. 53
3.5

Máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O cấp nhiệt bằng năng lƣợng mặt trời ............................... 57

3.5.1

Nguyên lý hoạt động ............................................................................................ 57

3.5.2

Máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O loại liên tục cấp nhiệt bằng năng lƣợng mặt trời..... 57

3.5.3

Máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O loại gián đoạn cấp nhiệt bằng năng lƣợng mặt trời . 59

3.5.4

So sánh giữa chu trình liên tục và chu trình gián đoạn .......................................... 61

CHƢƠNG IV : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.................................................................................. 62
4.1

Tính toán thiết kế: ....................................................................................................... 62

4.1.1

Chọn thông số ban đầu ......................................................................................... 62

4.1.2

Xác định năng suất lạnh ....................................................................................... 62

4.1.3

Xác định áp suất ngƣng tụ .................................................................................... 63

4.1.4

Xác định áp suất bay hơi ...................................................................................... 63

4.1.5

Xác định phụ tải lạnh ........................................................................................... 63

4.1.6

Xác định thể tích bình chứa NH3 sau khi ngƣng tụ ............................................... 64

4.1.7 Xác định phụ tải nhiệt ngƣng tụ ................................................................................ 64
4.1.8

Tính năng suất lạnh của dàn lạnh ......................................................................... 65

4.1.9

Chọn nồng độ dung dịch đậm đặc và nồng dộ dung dịch loãng. ........................... 65

4.1.10

Tính khối lƣợng dung dịch chứa trong collector ................................................... 66

4.2

Tính toán thông số trạng thái của dung dịch tại các thời điểm:..................................... 67

4.2.1 Các quá trình của dung dịch trong collector: .............................................................. 68

4.2.2 Tính toán các thông số trạng thái tại các điểm trên chu trình: ..................................... 71
Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

4.2.3 Mô tả quá trình làm việc của máy lạnh hấp thụ NH3 − H2O loại gián đoạn trên đồ thị :
.......................................................................................................................................... 75
CHƢƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ COLLECTOR ............................................................ 81
5.1 Collector tấm phẳng ......................................................................................................... 81
5.2 Collector dạng ống hút chân không .................................................................................. 83
5.3 Collector dạng tập trung................................................................................................... 84
5.4 Phân tích lựa chọn phƣơng án. ......................................................................................... 85
5.5 Tính toán kích thƣớc của collector: .................................................................................. 87
5.6 Nhiệt lƣợng cần cung cấp cho collector........................................................................... 90
5.6 .1 Nhiệt lƣợng cần thiết để làm cho 2,02 kg NH3 bay hơi. ............................................ 90
5.6.2 Tổn thất nhiệt của collector: ...................................................................................... 92
5.6.2.1 Tổn thất nhiệt ở phía trên của collector. .............................................................. 92
5.6.2.2 Tổn thất nhiệt phía dƣới: .................................................................................... 94
5.7 Bức xạ trung bình collector nhận đƣợc trong một ngày. .................................................. 94
5.8 Tính kiểm tra khả năng giải nhiệt vào ban đêm của collector ........................................... 95
CHƢƠNG VI: CÁC DẠNG THIẾT BỊ NGƢNG TỤ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NGƢNG TỤ
................................................................................................................................................. 98
6.1 Phân loại thiết bị ngƣng tụ: .............................................................................................. 98
6.1.1 Bình ngƣng ống chùm nằm ngang ............................................................................. 98
6.1.2 Bình ngƣng ống vỏ thẳng đứng: .............................................................................. 102

6.1.3 Thiết bị ngƣng tụ kiểu ống lồng ống ........................................................................ 103
6.1.4 Thiết bị ngƣng tụ kiểu tấm bản ................................................................................ 105
6.2 Thiết bị ngƣng tụ giải nhiệt bằng nƣớc và không khí...................................................... 106
6.2.1 Thiết bị ngƣng tụ kiểu bay hơi ................................................................................. 107
6.2.2 Dàn ngƣng kiểu tƣới................................................................................................ 108
6.3 Dàn ngƣng giải nhiệt bằng không khí............................................................................. 110
6.3.1 Dàn ngƣng đối lƣu tự nhiên: .................................................................................... 110
6.3.2 Dàn ngƣng đối lƣu cƣỡng bức: ................................................................................ 111
6.4

Tính toán thiết kế thiết bị ngƣng tụ: .......................................................................... 112

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 3


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

CHƢƠNG VII : CÁC DẠNG THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BAY HƠI.. 118
7.1 Phân loại thiết bị bay hơi: .............................................................................................. 118
7.2 Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng ............................................................................... 119
7.2.1 Bình bay hơi làm lạnh chất lỏng: ............................................................................. 119
7.2.2 Dàn lạnh panen ....................................................................................................... 121
7.2.3 Dàn lạnh xƣơng cá: ................................................................................................. 122
7.2.4 Dàn lạnh tấm bản: ................................................................................................... 123
7.3 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí ............................................................................... 124
7.3.1 Dàn lạnh đối lƣu tự nhiên ........................................................................................ 124

7.3.2 Dàn lạnh đối lƣu cƣỡng bức .................................................................................... 125
7.4 Thiết kế thiết bị bay hơi ................................................................................................ 126
7.4.1 Cấu tạo .................................................................................................................... 126
7.4.2 Nguyên lý làm việc ................................................................................................. 127
7.4.3. Tính diện tích trao đổi nhiệt trong dàn bay hơi: ....................................................... 127
7.4.4

Kích thƣớc khuôn đá và bể đá: ........................................................................... 132

CHƢƠNG VIII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO MÁY LẠNH HẤP
THỤ LOẠI GIÁN ĐOẠN ....................................................................................................... 134
8.1 Mô tả chung: ................................................................................................................. 136
8.2 Lắp đặt ......................................................................................................................... 138
8.3 Kết nối:.......................................................................................................................... 139
8.3.1 Kết nối điện............................................................................................................ 139
8.3.2 Kết nối đầu dò ......................................................................................................... 140
8.4 Các phƣơng án điều khiển:............................................................................................. 141
8.4.1 Phƣơng án 1: ........................................................................................................... 141
8.4.2 Phƣơng án 2: ........................................................................................................... 143
8.4.3 Phƣơng án 3: ........................................................................................................... 144

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 4


Luận văn tốt nghiệp

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Page 5


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

CHƢƠNG I: HIỆN TRẠNG VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG
NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI
1.1 Tổng quan về bức xạ mặt trời
Mặt trời là một quả cầu khổng lồ có đƣờng kính 1392.106 km cách trái đất
khoảng 149,6.106 km, nhiệt độ tại bề mặt khoảng 5800K [TL11]. Tại tâm mặt trời
nhiệt độ có thể lên đến 15 triệu độ và áp suất khoảng hàng trăm triệu atm. Ở nhiệt
độ và áp suất này các hạt nhân nguyên tố nhẹ nhƣ Hydro thu đƣợc động năng lớn
đủ để thắng lực đẩy tĩnh điện và kết hợp chắt với nhau tạo thành hạt nhân Heli (
đƣợc gọi là phản ứng nhiệt hạt nhân hay sự nổ hạt nhân). Chính phản ứng này đã
giải phóng ra một năng lƣợng vô cùng lớn duy trì hoat động của mặt trời.
Trong toàn bộ bức xạ của mặt trời, bức xạ liên quan trực tiếp đến các phản
ứng hạt nhân xảy ra trong nhân mặt trời không quá 3%. Bức xạ 𝛾 ban đầu khi đi
qua 5.105 km chiều dày của lớp vật chất mặt trời, bị biến đổi rất mạnh. Tất cả các
dạng của bức xạ điện từ dều có bản chất sáng và chúng khác nhau ở bƣớc sóng.
Sóng 𝛾 là sóng ngắn nhất trong các sóng đó. Từ tâm mặt trời đi ra do sự va chạm
hoặc tán xạ mà năng lƣợng của chúng giảm đi và bây giờ chúng ứng với bức xạ có
bƣớc sóng dài. Nhƣ vậy bức xạ chuyển thành bức xạ Rơngen có bƣớc sóng dài hơn.
Gần đến bề mặt mặt trời nơi có nhiệt độ đủ thấp để có thể tồn tại vật chất trong
trạng thái nguyên tử và các cơ chế khác bắt đầu xảy ra.
Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 6


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Đặc trƣng của bức xạ mặt trời truyền trong không gian bên ngoài mặt trời là một
phổ rộng trong đó cực đại của cƣờng độ bức xạ nằm trong dải 10-1 – 10 𝜇𝑚 và hầu
nhƣ một nửa tổng năng lƣợng mặt trời tập trung trong khoảng bƣớc sóng 0,38 –
0,78 𝜇𝑚 đó là vùng thấy của phổ.đo

Hình 1.1 Dải bức xạ điện từ
Chùm tia truyền thẳng từ mặt trời gọi là bức xạ trực xạ. Tổng hợp các tia trực xạ và
tán xạ gọi là tổng xạ. Mật độ dòng bức xạ trực xạ ở ngoài lớp khí quyển, tính đối
với 1 m2 bề mặt đặt vuông góc với tia bức xạ, đƣợc tính theo công thức:

𝑞 = 𝜑𝐷−𝑇 . 𝐶0

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

𝑇
100

4

Page 7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

ở đây 𝜑𝐷−𝑇 là hệ số góc bức xạ giữa trái đất và mặt trời
𝜑𝐷−𝑇 = 𝛽 2 /4
𝛽 : góc nhìn mặt trời và 𝛽 ≈ 32′ nhƣ hình 1.2
C0 = 5,67 W/m2.K4 – hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối
T ≈ 57620K – nhiệt độ bề mặt mặt trời ( xem giống vật đen tuyệt đối)
Vậy
2.3,14.32
𝑞 = 360.60
4

2

5762
. 5,67.
100

4

≈ 1353 𝑊/𝑚2

Hình 1.2 Góc nhìn mặt trời
Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 8


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Do khoảng cách giữa trái đất và mặt trời thay đổi theo mùa trong năm nên 𝛽
cũng thay đổi do đó q cũng thay đổi nhƣng độ thay đổi này không lớn lắm nên có
thể xem q là không đổi và đƣợc gọi là hằng số mặt trời.
Khi truyền qua lớp khí quyển bao bọc quanh trái đất các chùm tia bức xạ bị
hấp thụ và tán xạ bởi tần ozone. Hơi nƣớc và bụi trong khí quyển, chỉ một phần
năng lƣợng đƣợc truyền trực tiếp tới trái đất. Đầu tiên oxy phân tử bình thƣờng O2
phân ly thành oxy nguyên tử O, để phá vỡ liên kết phân tử đó, cần phải có các
photon bƣớc sóng ngắn hơn 0,18 𝜇𝑚, do đó các photon ( xem bức xạ nhƣ các hạt
rời rạc – photon) có năng lƣợng nhƣ vậy bị hấp thụ hoàn toàn. Chỉ một phần các
nguyên tử oxy kết hợp thành các phân tử, còn đại đa số các nguyên tử tƣơng tác với
các phân tử oxy khác để tạo thành O3, ozon cũng hấp thụ bức xạ tử ngoại nhƣng
với mức độ thấp hơn so với oxy, dƣới tác dụng của các photon với bƣớc sóng ngắn
hơn 0,32𝜇𝑚, sự pân tách O3 thành O2 xảy ra. Nhƣ vậy hầu nhƣ toàn bộ năng lƣợng
của bức xạ tử ngoại đƣợc sử dụng để duy trì quá trình phân ly và hợp nhất của O,
O2, O3 đó là một quá trình ổn định. Do quá trình này khi đi qua khí quyển, bức xạ
tử ngoại biến đổi thành bức xạ với năng lƣợng nhỏ hơn.

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 9


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Hình 1.3 Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển của trái

đất
Các bức xạ với bƣớc sóng ứng với các vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại
của phổ tƣơng tác với các phân tử khí và các hạt bụi của không khí nhƣng không
phá vỡ các liên kết của chúng, khi đó các photon bị tán xạ khá đều theo mọi hƣớng
và một số photon quay trở lại không gian vũ trụ. Bức xạ chịu dạng tán xạ đó chủ
yếu là bức xạ có bƣớc sóng ngắn nhất. Sau khi phản xạ từ các phần khác nhau của
khí quyển bức xạ tán xạ đi đến chúng ta mang theo màu xanh lam của bầu trời
Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 10


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

trong sáng và có thể quan sát đƣợc ở những độ cao không lớn. Các giọt nƣớc cũng
tán xạ rất mạnh bức xạ mặt trời. Bức xạ mặt trời khi đi qua khí quyển còn gặp một
trở ngại đáng kể nữa đó là do sự hấp thụ của các phần tử hơi nƣớc, khí cacbonic và
các hợp chất khác, mức độ của sự hấp thụ này phụ thƣợng vào bƣớc sóng, mạnh
nhất ở khoảng giữa vùng hồng ngoại của phổ.
Phần năng lƣợng bức xạ mặt trời truyền tới bề mặt trái đất trong những ngày
quang đãng ( không có mây) ở thời điểm cao nhất vào khoảng 1000W/m2.
Yếu tố cơ bản xác định cƣờng độ của bức xạ mặt trời ở một điểm nào đó trên
trái đất là quãng đƣờng nó đi qua. Sự mất mát năng lƣợng trên quãng đƣờng đó gắn
liền với sự tán xạ, hấp thụ bức xạ và phụ thuộc vào thời gian trong ngày, mùa, vị trí
địa lý.
Phân bố cƣờng độ bức xạ đơn sắc 𝐸0𝜆 (𝜆) của mặt trời đƣợc xác định theo
định luật Planck, có dạng:

𝐸0𝜆 =

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

𝐶1 . 𝜆5
𝐶2

𝑒 𝜆𝑇 −1

Page 11


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Hình 1.4 : Phân bố 𝐸0𝜆 (𝜆) của mặt trời
Diện tích phía dƣới đƣờng cong sẽ mô tả cƣờng đọ bức xạ toàn phần E0 của mặt
trời. Phần công suất mang tia sáng (AS) thấy đƣợc là:
0,8.10 −6

𝐸𝐴𝑆 =

0,4.10 −6

𝐸0𝜆 đạt cực trị tại 𝜆𝑚 =

∞

𝐸0𝜆 𝜆 𝑑𝜆 = 0,5

2,98.10 −3
𝑇0

0

𝐸0𝜆 𝜆 𝑑𝜆 = 0,5 𝐸0

= 6,25.107 𝑊/𝑚2

Công suất bức xạ toàn phần của Mặt trời:
𝑄0 = 𝐸0 . 𝐹 = 𝜋. 𝐷 2 . 𝜍0 . 𝑇04 = 3,8.1026 𝑊
Công suất này bằng 4. 1013 lần tổng công suất điệng toàn thế giới hiện nay, vào
khoảng P= 1013 W.

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

1.2 Đo cƣờng độ năng lƣợng mặt trời:
Ngoài các phƣơng pháp xác định cƣờng độ bức xạ mặt trời tại một điểm bất
kỳ dựa trên vị trí địa lý bằng các công thức tính toán, trong thực tế ngƣời ta đã chế
tạo các dụng cụ đo cƣờng độ bức xạ mặt trời ( pyheliometer – đo bức trực xạ và
pyranometer – đo tổng xạ)

Hình 1.5 Dụng cụ đo cường độ bức xạ mặt trời
1.3 Ƣu nhƣợc điểm của năng lƣợng mặt trời:
- Ƣu điểm
+ Có thể thay thế các nguồn năng lƣợng hiện đang sử dụng

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 13


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

+ Là nguồn năng lƣợng tự nhiên và dồi dào
+ Là nguồn năng lƣợng sạch, không gây ô nhiễm môi trƣờng.
Tuy nhiên nó cũng có những nhƣợc điểm là:
+ Chỉ có vào ban ngày
+ Cƣờng đọ không cao lắm
+ Không ổn định
+ Chi phí đầu tƣ cao
1.4 Tiềm năng năng lƣợng mặt trời ở Việt Nam:
Bức xạ mặt trời toàn cầu bao gồm 2 thành phần: thành phần bức xạ trực tiếp
và thành phần khuếch tán. Bức xạ lớn nhất nhận đƣợc trên trái đất và khoảng
1000W/m2 trong những ngày nắng tốt. Ở mỗi nơi khác nhau thì giá trị này cũng
khác nhau, nó phụ thuộc vào vị trí địa lý và khí hậu tại mỗi khu vực.[TL8]
Đối với nƣớc ta là nƣớc có khi hậu nhiệt đới, gần đƣờng xích đạo nên lƣợng
bức xạ mặt trời trong năm là tƣơng đối cao. Thời gian chiếu sáng trung bình trong
một năm là từ 2000 đến 2600 giờ, với mật độ nằm trong khoảng từ 420 đến
730kJ/cm2/năm. Đặc biệc là ở các tỉnh phía Nam lƣợng bức xạ trung bình tƣơng

đối cao và không thay đổi nhiều.

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 14


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Nƣớc ta nằm ở bán cầu bắc nhƣng gần xích đạo cho nên cƣờng độ bức xạ
mặt trời cao và không thay đổi nhiều theo mùa. Chúng ta hãy quan sát các số liệu
trong bảng 1.1, ta thấy vào mùa hè thì cƣờng độ bức xạ cao nhất, mùa đông cƣờng
độ thấp nhất. Điều này sẽ dễ dàng thấy đƣợc ở các tỉnh phía Bắc, riêng ở thành phố
Hồ Chí Minh do gần xích đạo nên không có sự phân biệt đƣợc các mùa trong năm
nên lƣợng bức xạ thƣờng cao và không thay đổi nhiều. Ở bảng 1.1 ta thấy vào mùa
khô ( tháng 1,2,3,4,5) thì bức xạ cao xong vào mùa mƣa thì bức xạ mặt trời giảm
xuống nhƣng vẫn còn cao so với các khu vực khác.

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 15


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Bảng 1.1 : Cƣờng độ bức xạ mặt trời trung bình hàng ngày ở một số khu vực trong nƣớc.

Đơn vị: kWh/m2/ngày

Tháng

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Tb
năm

Tỉnh
Việt Trì

2.42

2.45

2.68

3.61

5.25

4.85

5.21

4.80

4.86

4.20

3.35

2.80

3.86

Lào Cai

2.37

2.77

3.42

4.29

5.01

4.61

4.60

4.57

4.39

3.45

2.82

2.32

3.72

Yên Bái

2.16

2.58

3.13

4.59

4.44

4.68

4.68

4.59

3.84

3.05

2.19

2.49

3.54

Tuyên Quang

2.37

2.39

2.70

3.40

5.00

4.25

4.97

4.80

4.70

3.91

3.11

2.52

3.70

Cao Bằng

2.25

2.45

3.04

4.07

5.42

5.35

5.29

5.85

5.19

4.16

3.22

2.77

4.15

Phú Thọ

2.42

3.45

2.67

3.60

5.24

4.85

5.21

4.79

4.82

4.20

3.35

2.77

3.87

Lai Châu

3.29

3.83

3.58

5.43

5.32

4.48

4.54

4.73

4.81

4.12

3.46

3.12

4.12

Hòa Bình

2.62

2.66

2.94

3.81

5.00

4.53

4.86

4.56

4.36

4.04

3.12

2.73

3.78

Hà Nội

2.44

2.40

2.53

3.46

5.23

5.31

5.59

5.10

4.79

4.18

3.45

2.97

4.08

Đà Nẵng

3.07

3.27

4.55

5.09

5.27

5.81

5.77

5.42

4.91

3.52

2.89

3.07

4.43

Bình Định

3.16

4.06

4.99

5.93

5.93

5.76

5.55

5.80

5.35

4.07

3.02

2.80

4.70

Gia Lai

4.28

5.15

5.66

5.51

5.51

4.96

4.71

4.57

4.48

4.45

3.84

3.80

4.79

Kon Tum

4.10

4.98

5.53

5.74

5.32

4.59

4.26

4.45

4.1

4.55

3.85

3.67

4.61

Đắc Lắc

4.07

4.82

5.06

5.23

4.73

4.45

4.24

4.21

3.97

3.91

3.61

3.54

4.32

Quảng Ngãi

2.86

3.78

4.68

5.68

5.87

5.83

5.74

5.75

5.33

3.99

2.88

2.71

4.60

Nha Trang

4.66

5.29

5.69

5.91

5.90

5.66

5.51

4.92

4.42

4.04

4.10

4.15

5.15

Tp.HCM

4.65

5.19

5.43

5.45

4.79

4.76

4.34

4.78

4.42

4.40

4.31

4.28

4.72

Sóc Trăng

4.81

5.35

5.54

5.55

4.49

4.28

4.53

4.50

4.35

4.22

4.44

4.44

4.71

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 16

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

1.5 Tình hình sử dụng năng lƣợng mặt trời trên thế giới và ở Việt Nam
Năng lƣợng mặt trời là nguồn năng lƣợng mà con ngƣời biết sử dụng từ rất
sớm, nhƣng ứng dụng năng lƣợng mặt trời vào các công nghệ sản xuất và trên wuy
mô rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỉ 18 và cũng chủ yếu ở những nƣớc
nhiều năng lƣợng mặt trời, những vùng sa mạc [TL 11]. Từ sau các cuộc khủng
hoảng năng lƣợng thế giới năm 1968 và 1973. Năng lƣợng mặt trời càng đƣợc đặc
biệt qua tâm. Các nƣớc công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên
cứu, ứng dụng năng lƣợng mặt trời. Các ứng dụng năng lƣợng mặt trời phổ biến
hiện nay bao gồm các lĩnh vực chủ yếu sau:
1.5.1 Pin mặt trời:
Pin mặt trời là phƣơng pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lƣợng mặt trời
qua thiết bị biến đổi quang điện. Pin mặt trời có ƣu điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất
kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặt biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ. Ứng dụng năng
lƣợng mặt trời dƣới dạng này đƣợc phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các
nƣớc phát triển. Ngày nay con ngƣời đã ứng dụng pin năng lƣợng mặt trời để chạy
xe thay thế dần nguông năng lƣợng truyền thống.

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 17


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Hình 1.6 Hệ thống Pin mặt trời
Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bình hiện nay
khoản 5USD/Wp, nên ở những nƣớc đang phát triển pin mặt trời hiện mới chỉ có
khả năng duy nhất là cung cấp năng lƣợng điện sử dụng cho các vùng sau, xa nơi
mà đƣờng điện quốc gia chƣa có.
Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của một số tổ chức quốc tế đã thực hiện thành
công việc xây dựng các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau phục vụ cho nhu
cầu sinh hoạt và văn hóa của các địa phƣơng vùng sâu, vùng xa, nhất là đồng bằng

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 18


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

sông Cửu Long và Tây Nguyên. Tuy nhiên hiện nay pin mặt trời vẫn đang còn là
món hàng xa xỉ đối với các nƣớc nghèo nhƣ chúng ta.
1.5.2 Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lƣợng mặt trời
Điện năng còn có thể tạo ra từ năng lƣợng mặt trời dựa trên nguyên tắc tạo
nhiệt độ cao bằng một hệ thống gƣơng phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi
chất làm việc truyền động cho máy phát điện.
Hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lƣợng mặt trời có các
loại hệ thống bộ thu chủ yếu sau đây:
Hệ thống dùng parabol trụ để tập trung tia bức xạ mặt trời vào một ống môi
chất đặt dọc theo đƣờng hội tụ của bộ thu, nhiệt độ có thể đật tới 4000C.
Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụng các gƣơng phản xạ có định

vị theo phƣơng mặt trời để tập trung năng lƣợng mặt trời đến bộ thu đặt trên đỉnh
tháp cao, nhiệt độ có thể đạt tới trên 15000C.
Hệ thống sử dụng gƣơng parabol tròn xoay định vị theo phƣơng mặt trời để
tập trung năng lƣợng mặt trời vào một bộ thu đặt ở tiêu điểm của gƣơng, nhiệt độ
có thể đạt trên 15000C.

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 19


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Hình 1.7 Nhà máy điện mặt trời

Hình 1.8 Tháp năng lượng mặt trời

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 20


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

Hiện nay ngƣời ta còn dùng năng lƣợng mặt trời để phát điện thao kiểu
“tháp năng lƣợng mặt trời”. Australia đang tiến hành dự án xây dựng một tháp năng

lƣợng mặt trời cao 1 km với 32 tuabin khí có tổng công suất 200MW. Dự tính rằng
đến năm 2006 tháp năng lƣợng mặt trời này sẽ cung cấp điện mỗi năm 650 GWh
cho 200.000 hộ gia đình ở miền tây nam New South Wales – Australia, và sẽ giảm
đƣợc 700.000 tấn khí gây hiệu ứng nhà kính trong mỗi năm.
1.5.3 Thiết bị sấy khi dùng mặt trời
Hiện nay năng lƣợng mặt trời đƣợc ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh vực
nông nghiệp để sấy các sản phẩm nhƣ ngũ cốc, thực phẩm… nhằm giảm tỷ lệ hao
hụt và tăng chất lƣợng sản phẩm. Ngoài mục đích để sấy các loại nông sản, năng
lƣợng mặt trời còn đƣợc dùng để sấy các loại vật liệu nhƣ gỗ.
1.5.4 Bếp nấu dùng năng lƣợng mặt trời
Bếp năng lƣợng mặt trời đƣợc ứng dụng rất rộng rãi ở các nƣớc nhiều nhƣ
các nƣớc ở Châu Phi.
Ở Việt Nam việc bếp năng lƣợng mặt trời cũng đã đƣợc sử dụng khá phổ
biến. Năm 2000, trung tâm nghiêng cứu thiết bị áp lực và năng lƣợng mới – Đại
học Đà Nẵng đã phối hợp với các tổ chức từ thiện Hà Lan triển khai dự án ( 30 000
USD) đƣa bếp năng lƣợng mặt trời- bếp tiện lợi (BTL) vào sử dụng ở các vùng
Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 21


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

nông thôn của tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, dự án đã phát triển rất tốt và ngày
càng đƣợc đông đảo nhân dân ủng hộ.

Hình 1.9 Bếp nấu dùng năng lượng mặt trời
1.5.5 Thiết bị chƣng cất dùng năng lƣợng mặt trời:

Thiết bị chƣng cất thƣờng có 2 loại: loại nắp kính phẳng có chi phí cao (
khoảng 23 USD/m2), tuổi thọ khoảng 30 năm, và loại nắp plastic có chi phí rẻ hơn
nhƣng hiệu quả chƣng cất kém hơn.
Ở Việt Nam đã có đề tài nghiên cứu triển khai ứng dụng thiết bị chƣng cất
nƣớc năng lƣợng mặt trời dùng để chƣng cất nƣớc ngọt từ nƣớc biển và cung cấp
nƣớc sạch dùng cho sinh hoạt ở những vùng có nguồn nƣớc ô nhiễm với thiết bị

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 22


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

chƣng cất nƣớc năng lƣợng mặt trời có gƣơng phản xạ đạt đƣợc hiệu suất cao tại
khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh- Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
1.5.6 Thiết bị đun nóng bằng năng lƣợng mặt trời
Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của năng lƣợng mặt
trời là dùng để đun nóng nƣớc. Các hệ thống nƣớc nóng dùng năng lƣợng mặt trời
đã đƣợc dùng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới.

Hình 1.10 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời
Ở Việt Nam hệ thống cung cấp nƣớc nóng bằng năng lƣợng mặt trời đã và
đang đƣợc ứng dụng rộng rãi ở Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Các hệ
thống này đã tiết kiệm cho ngƣời sử dụng một lƣợng đáng kể về năng lƣợng, góp
phần rất lớn trong việc thực hiên chƣơng trình tiết kiệm năng lƣợng của nƣớc ta và
bảo vệ môi trƣờng chung của nhân loại.

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 23


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

1.5.7 Thiết bị lạnh và điều hòa không khí dùng năng lƣợng mặt trời.
Trong số những ứng dụng của năng lƣợng mặt trời thì làm lạnh và điều
hòa không khí là ứng dụng hấp dẫn nhất vì nới nào khí hậu nóng nhất thì nơi đó có
nhu cầu về làm lạnh lớn nhất, đặc biệt là ở những vùng xa xôi hẻo lánh thuộc các
nƣớc đang phát triển không có lƣới điện quốc gia và giá nhiêu liệu quá đắt so với
thu nhập trung bình của ngƣời dân. Với các máy lạnh làm việc trên nguyên lý biến
đổi năng lƣợng mặt trời thành điện năng nhờ pin mặt trời là thuận tiện nhất, nhƣng
trong giai đoạn hiện nay giá thành pin mặt trời còn quá cao. Ngoài ra các hệ thống
lạnh còn sử dụng năng lƣợng mặt trời dƣới dạng nhiệt năng để chạy máy lạnh hấp
thụ, loại thiết bị này ngày càng đƣợc ứng dụng nhiều trong thực tế, tuy nhiên hiện
nay các hệ thống này vẫn chƣa đƣợc thƣơng mại hóa và sử dụng rộng rãi vì giá
thành còn rất cao và hơn nữa các bộ thu dùng trong các hệ thống này chủ yếu là bộ
thu phẳng với hiệu suất còn thấp nên diện tích lắp đặt bộ thu cần rất lớn chƣa phù
hợp với yêu cầu thực tế.

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 24


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. BÙI NGỌC HÙNG

CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ
2.1

Khái niệm chung

Nhƣ đã biết, điểm khác nhau cơ bản giữa máy lạnh hấp thụ và máy lạnh có
máy nén hơi là năng lƣợng sử dụng và loại chất môi giới làm việc trong hệ thống
[TL1]. Máy lạnh có máy nén hơi sử dụng cơ năng, trong khi đó năng lƣợng cấp vào
cho máy lạnh hấp thụ có dạng nhiệt năng. Thông thƣờng, trong kĩ thuật điều hòa
không khí ngƣời ta dùng khí đốt, hơi nƣớc hoặc nƣớc nóng cấp cho máy lạnh hấp
thụ. Ở những nơi có điều kiện thuận tiện, ngƣời ta co thể dùng nƣớc nóng và hơi
nƣớc thải ra từ các quá trình sản xuất hoặc dùng các nguồn nhiệt thải khác để cung
cấp cho máy lạnh hấp thụ. Hiện nay, trong xu thế hợp lý hóa việc sử dụng năng
lƣợng và sử dụng năng lƣợng hiệu quả, ngƣời ta đang tìm cách thực hiện các biện
pháp Cogeneration. Chính máy lạnh hấp thụ là một trong các phƣơng án kỹ thuật
rất thích hợp cho mục đích này.
Không nhƣ máy lạnh có máy nén hơi, trong trƣờng hợp máy lạnh hấp thụ,
chất làm việc là dung dịch đƣợc trộn lẫn từ hai chất thuần khiết khác nhau. Theo
yêu cầu, hai chất thuần khiết này phải đảm bảo không tác dụng hóa học với nhau và
phải có nhiệt độ sôi khá cách biệt nhau khi ở cùng điều kiện áp suất. Cho đến nay,
các nhà nghiên cứu đã tìm thấy khá nhiều loại dung dịch có thể làm việc trong máy

Nguyễn Văn Hòa - 20804232

Page 25