Sử dụng ống nhiệt để nâng cao hiệu suất nhiệt trong khai thác năng lượng bức xạ mặt trời

1. Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng ống nhiệt để nâng cao hiệu suất nhận nhiệt từ năng lượng bức xạ mặt trời (NLBXMT) và kết hợp với bơm nhiệt để cấp không khí nóng cho quá trình sấy với chi phí năng lượng thấp; Mã số đề tài: VAST07.05/13-14
2. Hướng KHCN ưu tiên: Môi trường và năng lượng; Mã số hướng:
3. Đơn vị chủ trì: Viện Khoa học năng lượng
4. Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Khắc Minh
5. Thời gian thực hiện: từ 01/2013 đến 6/2015 
6. Kinh phí: 492.700.000 đồng
7. Mục tiêu đề tài:
- Nghiên cứu ứng dụng thành tựu KHCN trong lĩnh vực bơm nhiệt và ống nhiệt để thiết kế chế tạo Mô hình hệ thống cấp không khí nóng sử dụng NLBXMT với hiệu suất biến đổi cao và giá thành hạ; Thiết kế chế tạo thiết bị tích hợp giữa NLBXMT và bơm nhiệt cấp không khí nóng cho quá trình sấy ở nhiệt độ thấp (t≤ 600C);
- Chi phí năng lượng từ 1/2 ÷ 2/3 so với hệ thống sấy dùng than.
- Giá thành hệ thống từ 1/2 ÷ 2/3 so với hệ thống cấp nhiệt sấy có tính năng tương tự.
- Đào tạo đội ngũ cán bộ có năng lực nghiên cứu trong lĩnh vực ứng dụng bơm nhiệt và ống nhiệt cho các công nghệ sử dụng nhiệt ở nhiệt độ thấp.
8. Các kết quả chính của đề tài:
Ngoài các kết quả nghiên cứu lý thuyết, đề tài đã thiết kế, chế tạo thành công 02 mẫu bộ thu NLBXMT có nhiều ưu điểm so với các bộ thu NLBXMT hiện phổ biến tại Việt Nam:

  • Bộ thu NLBXMT kiểu bản phẳng cải tiến: Các điểm cải tiến giúp tăng hiệu quả trao đổi nhiệt giữa không khí và tấm hấp thụ NLBXMT, tăng tốc độ dòng không khí đi qua bản phẳng, tăng cường quá trình trao đổi nhiệt đối lưu, nâng nhiệt độ không khí sau khi qua bộ thu. Mặt khác việc làm giảm nhanh nhiệt độ không gian hấp thu NLBXMT vừa tạo điều kiện cho quá trình hấp thu NLBXMT trong chu kỳ mới một cách tốt hơn đồng thời hạn chế việc tích nhiệt trong tấm hấp thu NLBXMT gây ra các hiện tượng như cong, nứt, vỡ kính. Quá trình đo đạc, thực nghiệm xác định hiệu suất bộ thu  = 55 ÷ 60 [%];
  • Bộ thu NLBXMT kiểu ống nhiệt tách dòng độc lập sử dụng ống thuỷ tinh chân không có hiệu suất  = 65 [%], có ưu điểm nổi bật là có thể nâng nhiệt độ tác nhân sấy lên đến 55 ÷ 60 [0C] giúp giảm đáng kể thời gian sấy sản phẩm

Đề tài cũng đã chế tạo và thử nghiệm 02 thiết bị sấy sử dụng nguồn tích hợp giữa bộ thu NLBXMT đã lựa chọn và bơm nhiệt.

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy các bộ thu do đề tài đề xuất có hiệu suất cao, giá thành phù hợp với điều kiện tự nhiên và điều kiện sản xuất tại Việt Nam. Trong đó, bộ thu NLBXMT kiểu bản phẳng cải tiến phù hợp trong các thiết bị sấy nông sản, dược liệu không yêu cầu nhiệt độ sấy cao (<50[0C]); bộ thu NLBXMT kiểu ống nhiệt tách dòng độc lập sử dụng ống thuỷ tinh chân không phù hợp trong các thiết bị sấy có yêu cầu nhiệt độ sấy đến 60[0C]. Các bộ thu NLBXMT do đề tài đề xuất có khả năng ứng dụng cao đặc biệt khi kết hợp với bơm nhiệt, các bộ thu NLBXMT do đề tài đề xuất có thể ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống sấy nông – lâm sản, dược liệu với chi phí năng lượng thấp, có thể sấy liên tục kể cả khi không có nắng, quy mô sản xuất, vốn đầu tư phù hợp với điều kiện và tập quán của các hộ sản xuất.

9. Những đóng góp mới của đề tài: Chế tạo thành công 02 mẫu bộ thu NLBXMT có hiệu suất cao hơn các mẫu bộ thu hiện phổ biến tại Việt Nam. Chế tạo thành công 02 hệ thống thiết bị sấy sử dụng nguồn nhiệt tích hợp giữa bộ thu NLBXMT đề xuất và bơm nhiệt. Các mô hình thiết bị này có thể hoàn thiện hơn về kiểu dáng công nghiệp để phát triển thành sản phẩm thiết bị có khả năng thương mại.
10. Sản phẩm cụ thể giao nộp:

  • Mô hình hệ thống cấp không khí nóng sử dụng NLBXMT. Kiểu bàn phẳng
  • Mô hình hệ thống cấp không khí nóng sử dụng NLBXMT. Kiểu ống chân không
  • Thiết bị tích hợp giữa NLBXMT và bơm nhiệt cấp không khí nóng cho quá trình sấy ở nhiệt độ thấp (t≤ 600C) Loại bản phẳng
  • Thiết bị tích hợp giữa NLBXMT và bơm nhiệt cấp không khí nóng cho quá trình sấy ở nhiệt độ thấp(t≤ 600C) Loại ống chân không

11. Địa chỉ đã áp dụng, hoặc đề nghị áp dụng (nếu có): Đề nghị áp dụng tại Viện Khoa học năng lượng nhằm phục vụ nghiên cứu quy trình sấy các nông-lâm sản và dược liệu ở nhiệt độ thấp.
12. Kiến nghị của chủ nhiệm đề tài (nếu có):
13. Chủ nhiệm đề tài cam kết chịu trách nhiệm về sự chính xác của các thông tin nêu trên.