0.3 Tính toán thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời  (Page 9/12)

Gương phản xạ của loại bộ thu này có cấu tạo hơi phức tạp hơn, nhưng hệ thống làm việc theo nguyên tắc đối lưu tự nhiên nên không cần phải có thêm bơm tuần hoàn môi chất, do đó rất thích hợp cho việc triển khai sử dụng ở các vùng sâu vùng xa không có điện lưới.

Tính toán chọn kích thước bộ thu

Các kích thước module bộ thu cần phải chọn hoặc tính toán sao cho bộ thu đạt được hiệu quả cao nhất về mặt kinh tế cũng như khả năng hấp thụ nhiệt từ NLMT, đồng thời đảm bảo các yêu cầu về mặt cấp nhiệt. Các kích thước của module bộ thu có ảnh hưởng đến hiệu suất bộ thu cần phải tính chọn là:

- Đường kính ống hấp thụ chứa môi chất d

- Chiều rộng cánh nhận nhiệt W

- Đường kính ống thuỷ tinh trong d1

- Đường kính ống thuỷ tinh ngoài d2

- Chiều rộng gương trụ phản xạ N

- Đường kính ống hấp thụ d: Nếu d lớn thì diện tích hấp thụ lớn, diện tích nhận nhiệt của nước lớn nên nói chung hiệu suất bộ thu tăng. Mặt khác nếu d tăng thì nhiệt dung C của hệ bộ thu tăng do đó tốc độ gia nhiệt a giảm, hơn nữa nếu d lớn quá thì kết cấu bộ thu sẽ cồng kềnh và không kinh tế. Tốt nhất ta chọn đường kính của ống hấp thụ d = 10mm.

- Chiều rộng cánh nhận nhiệt W: Theo công thức 4.2 và 4.10, khi tăng chiều rộng cánh W, thì FD tăng, mà FD tăng thì tốc độ gia nhiệt a tăng và hiệu suất bộ thu tăng. Nhưng nếu W tăng, hiệu suất cánh fc giảm do đó FD giảm. Vậy ta phải chọn W sao cho tối ưu nhất.

Theo tính toán với trường hợp này thì tốt nhất ta chọn W sao cho ${\frac{K_{\text{tt}}}{\text{λδ}}}^{1/2}\text{.}W$ <0,5 lúc đó hiệu suất cánh fc>0,95. Ví dụ: Cánh làm bằng đồng có hệ số dẫn nhiệt =25W/m.độ, chiều dày cánh  = 0,001m, cánh được gắn trên ống đồng đường kính d =0,01m. Với trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên ta lấy Ktt=10W/m2độ ta có biểu thức chọn chiều rộng cánh là:

${\frac{K_{\text{tt}}}{\text{λδ}}}^{1/2}\text{.}W$ = ${\frac{\text{10}}{\text{25}\text{.}\mathrm{0,}\text{001}}}^{1/2}\text{.}W$ <0,5 Vậy ta có W<0,025m.

- Đường kính ống thuỷ tinh trong d1: Ống thuỷ tinh trong làm nhiệm vụ tạo "lồng kính". Thường ta chế tạo sao cho hệ ống hấp thụ- cánh đặt khít vào ống thuỷ tinh trong có đường kính d1 tức là d1 = d + 2W. Vậy đường kính d1 phụ thuộc vào d và W, do đó theo phân tích và nhận xét ở trên nếu đường kính ống hấp thụ d =0,01m thì tốt nhất ta chọn d1<0,06.

- Đường kính ống thuỷ tinh ngoài d2: Ống thuỷ tinh ngoài làm nhiệm vụ cách nhiệt chống tổn thất ra môi trường xung quanh. Theo nguyên tắc thì d2 càng lớn (lớp không khí giữa 2 ống thuỷ tinh càng lớn) thì tổn thất nhiệt càng ít, nhưng thực tế với loại bộ thu kiểu ống này nếu d2 tăng thì theo công thức 4.9 và 4.17 ta thấy FD giảm nhất là với bộ thu đặt nghiêng, do đó tốc độ gia nhiệt a giảm và hiệu suất bộ thu giảm. Do vậy ta chọn d2 càng nhỏ càng tốt (nhưng tất nhiên phải lớn hơn d1), nhất là đối với bộ thu được hút chân không giữa 2 ống thuỷ tinh.

- Chiều rộng gương trụ phản xạ N: Theo công thức 4.9 và 4.17 ta thấy rằng N càng tăng thì FD tăng, mà FD tăng thì tốc độ gia nhiệt a tăng và hiệu suất bộ thu tăng và nhiệt độ môi chất thu được cũng tăng. Đối với bộ thu nằm ngang trong hệ thống đối lưu tuần hoàn tự nhiên thì sự ảnh hưởng của chiều rộng gương trụ N đến hiệu suất bộ thu và nhiệt độ thu được của môi chất sẽ được khảo sát kỹ ở phần sau. Chiều rộng N của bộ thu loại đặt nghiêng trong hệ thống đối lưu tuần hoàn tự nhiên thì bị hạn chế bởi chiều rộng của tổ hợp ống - cánh (hình 4.13).