Giáo trình Năng lượng mặt trời - Lý thuyết và ứng dụng (Phần 2)

hay hơi nước trong không khí gần bề mặt mặt thoáng 
cũng đạt đến giá trị cân bằng và gọi là độ ẩm tương đối, w. Độ ẩm tương đối là 
khối lượng của hơi nước trong 1kg không khí, w phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, 
xem hình 4.19 
 77
Tiếp theo, nếu ta miêu tả quá trình đối lưu bởi sự chuyển động đồng thời của 2 
dòng không khí, mỗi một dòng có lưu lượng m trên một đơn vị diện tích, lượng 
nước vận chuyển ra ngoài sẽ là mw và lượng nước vào trong là mw1. Vậy lượng 
nước đi ra m(w – w1), đây cũng chính là lượng nước được sản xuất ra bởi thiết bị 
lọc nước trong một đơn vị diện tích bề mặt, M. 
Tương tự như quá trình trao đổi nhiệt giữa 2 tấm phẳng ta có thể viết phương 
trình cân bằng năng lượng trong thiết bị chưng cất có dạng: 
 P = k (T-T1) + εσ (T4-T41) + m r(w-w1), (4.27) 
Trong đó: P(W/m2) là năng lượng bức xạ mặt trời đến, ε là độ đen của tổ hợp bề 
mặt hấp thụ và nước, r (Wh/kg) là nhiệt hoá hơi của nước. 
 Với r = 660 Wh/kg, ε = 1 và độ chênh nhiệt độ trung bình của thiết bị khoảng 
40K thì ta có thể xác định lượng nước sản xuất được của thiết bị có thể xác định 
theo công thức: 
 M = (P-160)/660 (kg/m2h) (4.28) 
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
310
Nhiãût âäü, K
Â
äü 
áøm
 tæ
ån
g 
âä
úi, 
w
320 330 340 350 360
Hình 4.19. Độ ẩm tương đối của không khí ở áp suất khí quyển. 
 78
 Ở Đà Nẵng với cường độ bức xạ trung bình P = 850 W/m2 thì từ công thức 
(4.28) ta tính được M = 1.0 kg/m2h hay với 6giờ nắng trong ngày thì mỗi ngày 
1m2 bề mặt hấp thụ thiết bị sản xuất được M = 6kg nước. 
 Đối với các hệ thống lớn thường đặt cố định với diện tích lớn thì các dòng 
năng lượng chủ yếu trong một thiết bị chưng cất nước sử dụng năng lượng mặt trời 
khi nó hoạt động có thể biểu diễn như hình 4.20. 
 Mục đích của việc thiết kế một thiết bị chưng cất nước là làm sao cho nhiệt 
lượng dùng cho nước bay hơi Qbh là lớn nhất. Quá trình truyền năng lượng bức xạ 
mặt trời đã được hấp thụ đến bề mặt ngưng xảy ra bởi hơi nước, và quá trình này 
tỷ lệ thuận với nước ngưng thu được. Hơn nữa tất cả các phần năng lượng khác 
truyền từ đáy đến phần xung quanh phải hạn chế càng nhiều càng tốt. 
G
Qbx
Qdl
Qbx
Qbh Qdl
Qpxa
Qhthu Qtrq
Qhthu
Qpxa
Qra
Qdat
Qnuoc
 Hình 4.20. Các dòng năng lượng chính trong thiết bị chưng cất nước kiểu bể.
 79
 Hầu hết các dòng năng lượng có 
thể được xác định theo các nguyên lý 
cơ bản, nhưng sự rò rỉ và các tổn thất 
qua các góc cạnh rất khó xác định và có 
thể gộp lại và được xác định bằng thực 
nghiệm bằng các thiết bị chưng cất thực 
tế. 
 Sơ đồ mạng nhiệt của thiết bị 
chưng cất nước dạng bể tương tự như 
sơ đồ nhiệt của collector tấm phẳng 
nhưng có 3 sự khác biệt sau (hình 4.21). 
Năng lượng truyền từ đáy đến tấm phủ 
xảy ra bởi quá trình bay hơi-ngưng tụ 
cộng thêm đối lưu và bức xạ. Tổn thất 
phía đáy chủ yếu là quá trình truyền 
nhiệt xuống nền đất. Chiều sâu của 
nước trong thiết bị hay dung lượng của bể phải được xác định trong tính toán... 
Lượng nước ra chưng cất tính được từ quá trình bay hơi ngưng tụ truyền từ đáy 
đến tấm phủ. 
 Sơ đồ nhiệt được trình bày ở hình 4.21, trong đó các nhiệt trở tương ứng 
với các dòng năng lượng hình 4.20. (Các phần rò rỉ, tổn thất qua các cạnh, nước 
vào và ra không trình bày ở đây). 
q
Ta
r,c-s
q r,b-c
q c,c-s
c,b-cq
r,c-sq
q e
Tc
Tb
Tg
G
τα
 Hình 4.21. Sơ đồ mạng nhiệt 
H×nh 4.22. HÖ thèng ch−ng cÊt n−íc dïng n¨ng l−îng mÆt trêi 
 80
4.4. §éng c¬ Stirling 
§éng c¬ Stirling lµ mét thiÕt bÞ cã nhiÒu −u viÖt vµ cÊu t¹o ®¬n gi¶n. Mét 
®Çu ®éng c¬ ®−îc ®èt nãng, phÇn cßn l¹i ®Ó nguéi vµ c«ng h÷u Ých ®−îc sinh ra. 
§©y lµ mét ®éng c¬ kÝn kh«ng cã ®−êng cÊp nhiªn liÖu còng nh− ®−êng th¶i khÝ. 
NhiÖt dïng ®−îc lÊy tõ bªn ngoµi, bÊt kÓ vËt g× nÕu ®èt ch¸y ®Òu cã thÓ dïng ®Ó 
ch¹y ®éng c¬ Stirling nh−: than, cñi, r¬m r¹, dÇu háa, dÇu löa, cån, khÝ ®èt tù 
nhiªn, gas mªtan,... nh−ng kh«ng ®ßi hái qu¸ tr×nh ch¸y mµ chØ cÇn cÊp nhiÖt ®ñ ®Ó 
lµm cho ®éng c¬ Stirling ho¹t ®éng. §Æc biÖt ®éng c¬ Stirling cã thÓ ho¹t ®éng víi 
n¨ng l−îng mÆt trêi, n¨ng l−îng ®Þa nhiÖt, hoÆc nhiÖt thõa tõ c¸c qu¸ tr×nh c«ng 
nghiÖp. 
 Nguyªn lý ho¹t ®éng: 
 §−îc ph¸t minh tõ 1816 ®éng c¬ Stirling ®Çu tiªn ®· lµ nh÷ng thiÕt bÞ lín 
lµm viÖc trong m«i tr−êng c«ng nghiÖp. Sau ®ã c¸c kiÓu ®éng c¬ Stirling nhá h¬n 
vµ ªm nµy ®· trë thµnh ®å dïng gia ®×nh phæ biÕn nh−: qu¹t, m¸y may, b¬m n−íc... 
C¸c ®éng c¬ Stirling ban ®Çu chøa kh«ng khÝ vµ ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c vËt liÖu b×nh 
th−êng rÊt phæ biÕn nh− ®éng c¬ “hot air”. Kh«ng khÝ ®−îc chøa trong ®ã vµ lµ ®èi 
t−îng ®Ó d·n në nhiÖt, lµm l¹nh vµ nÐn bëi sù chuyÓn ®éng cña c¸c phÇn kh¸c 
nhau cña ®éng c¬. 
 §éng c¬ Stirling lµ mét ®éng c¬ nhiÖt. §Ó hiÓu mét c¸ch ®Çy ®ñ vÒ sù ho¹t 
®éng vµ tiÒm n¨ng sö dông cña nã, ®iÒu chñ yÕu lµ biÕt vÞ trÝ vµ lÜnh vùc chung cña 
c¸c ®éng c¬ nhiÖt. §éng c¬ nhiÖt lµ mét thiÕt bÞ cã thÓ liªn tôc chuyÓn ®æi nhiÖt 
n¨ng thµnh c¬ n¨ng. 
 Mét vÝ dô hiÖn thùc vÒ ®éng c¬ nhiÖt lµ ®Çu m¸y xe löa ch¹y b»ng h¬i n−íc 
trong nh÷ng n¨m tr−íc ®©y. N¨ng l−îng nhiÖt ®−îc cung cÊp b»ng c¸ch ®èt than 
hoÆc cñi, l−îng nhiÖt nµy nung nãng n−íc chøa trong lß h¬i vµ s¶n ra h¬i cã ¸p 
suÊt cao, h¬i nµy d·n në trong xi lanh vµ ®Èy piston chuyÓn ®éng kÐo theo b¸nh ®µ, 
vµ kÐo xe löa chuyÓn ®éng. Sau mçi hµnh tr×nh cña piston, h¬i ®· sö dông vÉn cßn 
mét Ýt nãng vµ ®−îc th¶i ra vµ nh−êng chç cho h¬i míi cã ¸p suÊt cao vµo xylanh. 
 §éng c¬ diesel lµ mét d¹ng cña ®éng c¬ nhiÖt nh−ng ë d¹ng kh¸c vµ th−êng 
gäi lµ ®éng c¬ ®èt trong. Trong ®éng c¬ ®èt trong, nhiÖt ®−îc cung cÊp bëi sù ®èt 
ch¸y nhiªn liÖu ngay phÇn bªn trong cña ®éng c¬, c¸c nhiªn liÖu nµy th−êng lµ 
nhiªn liÖu láng nh− dÇu diesel, x¨ng. Mét phÇn nhiÖt biÕn thµnh c«ng do sù d·n në 
 81
khÝ nãng (s¶n phÈm ch¸y) t¸c ®éng vµo piston. PhÇn nhiÖt cßn l¹i bÞ th¶i ra vµ 
tho¸t ra ngoµi bëi bøc x¹ hay táa ra tõ c¸c c¸nh lµm m¸t cña ®éng c¬. §éng c¬ tiÕp 
tôc sinh c«ng h÷u Ých chõng nµo nhiªn liªu cßn cung cÊp ®Ó t¹o nhiÖt. Ba qu¸ tr×nh: 
cÊp nhiÖt, sinh c«ng vµ th¶i nhiÖt lµ ®Æc tÝnh chung cña c¸c ®éng c¬ nhiÖt. 
 §éng c¬ Stirling th× c¬ 
chÕ cña c¸c qu¸ cÊp nhiÖt, th¶i 
nhiÖt vµ sinh c«ng cã h¬i kh¸c. 
§Ó nghiªn cøu kü vÒ sù ho¹t 
®éng cña ®éng c¬ Stirling ta 
xÐt mét xi lanh kÝn mét ®Çu víi 
mét piston nh− h×nh 5.23 vµ 
mét Ýt kh«ng khÝ chøa bªn 
trong. Piston chuyÓn ®éng qua 
l¹i tù do nh−ng hÇu nh− kÝn. 
Gi¶ sö lóc ®Çu toµn bé thiÕt bÞ 
cã nhiÖt ®é b»ng nhiÖt ®é ®Çu 
l¹nh, lóc nµy kh«ng khÝ bªn 
trong cã ¸p suÊt b»ng ¸p suÊt 
cña kh«ng khÝ bªn ngoµi. Víi 
®iÒu kiÖn ®ã, piston sÏ ®øng 
yªn ë vÞ trÝ ban ®Çu. NÕu ta ®èt 
nãng mét ®Çu xilanh (®Çu 
nãng) nguån nhiÖt ®−îc sö 
dông cã thÓ lµ chïm tia bøc x¹ mÆt trêi héi tô t¹i ®Çu xilanh hoÆc mét c¸ch ®¬n 
gi¶n lµ nhóng ®Çu xilanh vµo n−íc nãng, th× ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ bªn 
trong t¨ng lªn. ¸p suÊt cao sÏ ®Èy piston chuyÓn ®éng vµ sinh ra c«ng h÷u Ých 
(h×nh: 5.23, 5.24, 5.25). BÊt kú nguån nhiÖt nµo còng sinh ra c«ng, nh−ng víi 
nguån cã nhiÖt ®é cµng cao th× t¹o ra c«ng cµng lín. §éng c¬ kh«ng nh÷ng chØ 
chuyÓn nhiÖt thµnh c«ng mét lÇn ®¬n gi¶n nh− trªn mµ cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng tiÕp 
tôc sinh c«ng. 
H×nh 5.25. Kh«ng khÝ ¸p suÊt cao ®Èy piston 
§Çu nãng
§Çu l¹nh 
 H×nh 5.24. CÊp nhiÖt mét ®Çu xylanh, nhiÖt ®é vµ 
 ¸p suÊt kh«ng khÝ t¨ng lªn 
 H×nh 5.23. Kh«ng khÝ bªn trong vµ bªn ngoµi cã 
 ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é b»ng nhau 
 82
 C«ng cã thÓ sinh ra tõ kh«ng 
khÝ nãng trong xilanh chõng nµo 
cßn cã qu¸ tr×nh d·n në cña kh«ng 
khÝ bªn trong. NÕu piston di 
chuyÓn ra ngoµi qu¸ xa nã sÏ vät ra 
khái xilanh vµ qu¸ tr×nh sinh c«ng 
sÏ kÕt thóc. Do vËy qu¸ tr×nh d·n 
në cÇn ph¶i kÕt thóc tr−íc khi ®iÒu 
®ã x¶y ra. NÕu xilanh ®−îc chÕ t¹o 
thËt dµi th× qu¸ tr×nh d·n në cã thÓ 
xa h¬n nh−ng còng cã giíi h¹n h¬n 
n÷a piston sÏ chØ ra ngoµi ®Õn khi 
¸p suÊt bªn trong gi¶m xuèng b»ng 
¸p suÊt khÝ quyÓn. 
 NÕu khi piston chuyÓn ®éng 
®Õn ®Çu bªn ph¶i cña xilanh, ta 
ngõng qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt vµ t¨ng qu¸ tr×nh th¶i nhiÖt (lµm m¸t) th× nhiÖt ®é vµ ¸p 
suÊt cña kh«ng khÝ phÝa trong xilanh gi¶m xuèng ®Õn khi ¸p suÊt cña kh«ng khÝ 
bªn trong thÊp h¬n ¸p suÊt cña khÝ quyÓn bªn ngoµi th× piston sÏ chuyÓn ®éng 
ng−îc l¹i vµ trë l¹i vÞ trÝ ban ®Çu (h×nh 5.26, 5.27, 5.28). 
H×nh 5.26. Qu¸ tr×nh d·n në cho ®Õn khi ¸p suÊt kh«ng 
 khÝ bªn trong b»ng ¸p suÊt khÝ quyÓn
H×nh 5.27. Nªó ngõng cÊp nhiÖt mµ th¶i nhiÖt th× ¸p 
 suÊt kh«ng khÝ bªn trong gi¶m xuèng
H×nh 5.28. Piston chuyÓn ®éng vµo bªn trong do ¸p 
 suÊt kh«ng khÝ bªn ngoµi cao h¬n
H×nh 5.29. Nguyªn lý ho¹t ®éng tù ®éng cña ®éng c¬ Stirling 
 83
 VÊn ®Ò ®Æt ra ®èi víi ®éng c¬ Stirling lµ lµm thÕ nµo ®Ó chóng ho¹t ®éng mét 
c¸ch tù ®éng, tøc lµ xilanh nhËn, th¶i nhiÖt ®óng lóc vµ liªn hÖ chÆt chÏ víi sù 
chuyÓn ®éng cña piston. H×nh 5.29 biÓu thÞ nguyªn lý ho¹t ®éng ®¬n gi¶n cña 
®éng c¬ Stirling. 
 HiÖn nay vÒ thùc nhiÖm c¸c kiÓu ®éng c¬ Stirling ®· ®¹t ®−îc ®é tin cËy cho sù 
thùc thi. Víi hîp kim chÞu nhiÖt ®é cao, thiÕt bÞ c«ng nghÖ míi, thiÕt kÕ qu¸ tr×nh 
trao ®æi nhiÖt cã sù trî gióp cña 
m¸y tÝnh vµ ®−îc n¹p khÝ Hªli 
hoÆc Hy®r« víi ¸p suÊt cao, c¸c 
kiÓu Stirling cã thÓ dÔ dµng 
vuît tréi c¸c ®éng diesel vÒ 
hiÖu suÊt còng nh− vÒ tû lÖ gi÷a 
n¨ng l−îng vµ träng l−îng. Víi 
®Æc chuyÓn ®éng ªm vµ ®é « 
nhiÔm thÊp, ®éng c¬ Stirling sÏ 
kh«ng cßn cã ®èi thñ c¹nh tranh 
trong t−¬ng lai. /. 
 H×nh 5.30. B¬m n−íc Stirling dïng NLMT
 84
Ch−¬ng 5: C¸C lo¹i g−¬ng ph¶n x¹ 
Âãø táûp trung nàng læåüng bæïc xaû chiãúu tåïi màût thu Ft, nhàòm náng cao 
nhiãût âäü cuía Ft vaì mäi cháút tiãúp xuïc noï, ngæåìi ta duìng thãm caïc gæång phaín xaû. 
 Gæång phaín xaû laì caïc bãö màût nhàôn boïng, coi laì váût âuûc D = 0, coï hãû säú 
háúp thuû A beï, vaì hãû säú phaín xaû R = (1-A) låïn. Gæång phaín xaû coï thãø coï daûng 
phàóng, cän, noïn, parabol truû hoàûc parabol troìn xoay. Gæång phaín xaû thæåìng 
âæåüc chãú taûo bàòng màût kim loaûi boïng nhæ inox, nhäm, tän âaïnh boïng, hoàûc 
kênh hay plastic coï traïng baûc. 
 Âàûc træng cuía mäüt gæång phaín xaû bao gäöm: 
 - Caïc thäng säú hçnh hoüc vaì kãút cáúu. 
 - Âäü phaín xaû R, âiãöu kiãûn âãí màût thu coï thãø hæïng toaìn bäü phaín xaû tæì 
gæång. 
 - Âäü táûp trung nàng læåüng bæïc xaû (kê hiãûu laì k). 
 Âäü táûp trung nàng læåüng bæïc xaû k : 
 -Âënh nghéa: Âäü táûp trung nàng læåüng bæïc xaû k cuía mäüt hãû gæång phaín 
xaû vaì màût thu, laì tè säú cuía cæåìng âäü bæïc xaû tåïi màût thu Ft trãn cæåìng âäü bæïc xaû 
tåïi màût hæïng nàõng: k = 
E
Et 
 Cæåìng âäü bæïc xaû tåïi màût hæïng nàõng E thæåìng laì cæåìng âäü bæïc xaû tåïi màût 
âáút nåi âàût thiãút bë, tæïc laì cæåìng âäü bæïc xaû luïc tråìi nàõng bçnh thæåìng, chæa coï 
gæång phaín xaû. 
 -Láûp cäng thæïc tênh k: cho mäüt hãû 
gäöm màût thu Ft âàût vuäng goïc våïi tia 
nàõng, xung quanh coï gæång phaín xaû våïi 
hãû säú phaín xaû R, D = 0 vaì màût hæïng nàõng 
diãûn têch Fh, màût Fh thæåìng cuîng vuäng 
goïc våïi tia nàõng (hçnh 5.1). Giaí thiãút caïc 
gæång âàût sao cho toaìn bäü caïc tia phaín xaû 
tæì gæång âæåüc chiãúu hãút lãn màût thu Ft. 
Khi âoï, cäng suáút bæïc xaû chiãúu âãún Ft laì: 
 Qt = E. Ft + E.( Fh - Ft).R 
 =E.(1 - R). Ft + E.R.Fh 
 Cæåìng âäü bæïc xaû âãún Ft laì: 
 Et = Qt/Ft = E.(1 - R) + E.R. Fh/ Ft 
Do âoï, k = Et/E = 1 - R + R. Fh/ Ft = 1 + R.( Fh/ Ft - 1). Nãúu coi R ≈ 1 thç k ≈ 
Fh/Ft. 
R
Fh
Ft
E
R
 Hçnh 5.1 Hãû gæång vaì màût thu 
 85
5.1. Gæång phàóng 
Xeït gæång phàóng BC coï hãû säú phaín xaû R, âàût nghiãng goïc γ so våïi màût 
thu AB. Dæûa vaìo âënh luáût phaín xaû aïnh saïng i1 = i2 , coï thãø tçm âæåüc âiãöu kiãûn 
âãø toaìn bäü phaín xaû tæì gæång BC chiãúu hãút lãn màût AB âàût vuäng goïc våïi tia 
nàõng laì: 
 γ = arcsin
a
ba
2
+ 
Vç sinγ < 1 nãn phaíi coï b < a vaì 
4
π < γ <
2
π . 
Khi âoï chiãöu räüng gæång bàòng: 
f = 
ba
abb −=
2
cosγ 
Vaì âäü táûp trung nàng læåüng k = 1 + R.(b/a). 
Do âoï, nãúu duìng mäüt gæång phàóng thç 
1<k<2, nãúu duìng bäún gæång phàóng cuìng 
phaín xaû lãn mäüt màût thu hçnh vuäng thç coï 
1<k<5. 
Hçnh 5.3, 5.4 giåïi thiãûu så âäö 1 nhaì maïy âiãûn màût tråìi, trong âoï duìng hãû 
thäúng gæång phàóng, âæåüc âiãöu khiãøn bàòng maïy tênh, táûp trung nàng læåüng vaìo 
mäüt loì håi âàût trãn cao, trong 1 läöng kênh, âãø cáúp håi cho 1 turbine phaït âiãûn. 
C
i1
i2
f
γ
A a B b
R
Hçnh 5.2. Mä taí quan hãû (α, a, b)
 Hçnh 5.3. Så âäö nhaì maïy âiãûn màût tråìi duìng hãû gæång phaín xaû. 
 86
 Hçnh 5.4. Nhaì maïy âiãûn màût tråìi duìng hãû gæång phaín xaû. 
5.3. Gæång noïn 
5.3.1. Gæång noïn cuût 
Gæång noïn cuût thæåìng duìng âãø phaín xaû lãn màût thu phàóng âàût taûi âaïy noïn, 
luän âæåüc quay âãø vuäng goïc våïi tia nàõng. 
Âiãöu kiãûn âãø 100% phaín xaû tæì gæång âãún màût thu laì: 
 γ = arcsin
t
th
R
RR
4
+ 
Khi âoï Rh < 3Rt vaì âäü táûp trung bàòng: 
k = 1+ R ( )[ ]122111 2 −−+=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛ − γCosRFFth 
Vç 
4
π < γ <
2
π nãn khi duìng gæång noïn 
cuût thç 1< k < 9. Âæåìng sinh cuía noïn cuût 
tênh theo: 
f = ( )
ht
h
th
th
RR
R
RR
RR
−−=
−
3
2
cosγ 
våïi Rh< 3Rt. 
R R
γ
Rt
Rh
Hçnh 5.5. Quan hãû (γ, Rh, Rt)
 87
5.3.2. Gæång noïn 
Gæång noïn âæåüc duìng âãø phaín xaû lãn màût thu hçnh äúng truû âàût taûi truûc noïn. 
Tuìy theo goïc âènh noïn nhoí hån, bàòng hoàûc låïn hån 450, chiãöu cao H cuía äúng thu 
bæïc xaû hçnh truû coï thãø nhoí hån, bàòng hoàûc låïn hån chiãöu cao h cuía noïn, nhæ mä 
taí trãn hçnh 5.6. 
Chiãöu cao H thêch håüp cuía äúng thu, cho pheïp nháûn toaìn bäü phaín xaû tæì 
gæång noïn coï chiãöu cao h, goïc âènh γ laì: H = ( )γ21
2
tgh + våïi tgγ = 
h
r 
Nãúu choün gæång noïn cao h, baïn kênh r, thç chiãöu cao màût thu hçnh truû laì: 
 ( )22
2
1 rh
h
H += 
Khi r < h tæïc laì γ < 450 thç H < h 
Khi r = h tæïc laì γ = 450 thç H = h 
Khi r > h tæïc laì γ > 450 thç H > h 
Âäü táûp trung nàng læåüng cuía gæång noïn laì: 
k = 1+ R ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −+=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −+=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ − 121111 2
22
γCos
dh
rR
dH
rR
F
F
t
h 
 ⇒ ( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −++= 1
21 22
2
hrd
hrRk 
Nãúu goüi t = tg
h
r=γ thç ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
++= 11
21 2t
t
d
rRk 
r
h
HR γ
0 < γ < π/4
r
H=h
R γ
γ = π /4
H
r
h
R
π/4 < γ < π/2
 Hçnh 5.6. Gæång noïn våïi màût thu hçnh äúng truû 
 88
Suy ra kmax = k (t = 1) = ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −+= 11
d
rRk , âaût âæåüc khi choün r = h hay 
 γ = 450, khi R = 1 thç kmax = d
r . Khi tàng r vaì giaím d, âäü táûp trung k seî khaï låïn. 
5.4. Gæång Parabol 
5.4.1. Gæång Paraol troìn xoay 
 Xeït gæång parabol troìn xoay do âæåìng parabol y = 
f
x
4
2
 quay quanh 
truûc y taûo ra. 
Khi quay truûc gæång theo hæåïng tia nàõng, thç taûi gáön tiãu âiãøm F ta 
thu âæåüc aính cuía màût tråìi, laì mäüt âéa saïng troìn coï âæåìng kênh d âæåüc xaïc 
âënh theo hãû phæång trçnh: 
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
=+
=
fpb
b
p
D
d
111 
Giaíi hãû trãn tçm âæåüc d vaì p seî âæåüc: 
 fff
b
d
fb
Dfd 2100093,0 −===−= . 
 f
fb
bp −= , tæïc aính MT âàût taûi tiãu âiãøm F, coï âæåìng kênh d = 10
-2f. Do 
âoï màût thu cáön âàût taûi tiãu âiãøm cuía gæång, coï âæåìng kênh d ≥ 10-2f. 
Nãúu màût thu hçnh cáöu âæåìng kênh d, gæång parabol coï baïn kênh r, thç hãû säú 
táûp trung laì: 
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛+= 11
2
d
rRk ⇒ kmax = k(R=1) = 
2
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
d
r . 
våïi D = 1,4.109m laì âæåìng kênh MT, b = 1,5.1011m
khoaíng caïch gæång tåïi MT vaì f laì tiãu cæû gæång, p
khoaíng caïch aính tåïi gæång. 
R
f F
d b
D
r
p
Hçnh 5.7. 
Aính cuía màût tråìi qua 
gæång parabol 
 89
Khi tàng r vaì giaím d âãún 10-2f, thç k seî ráút låïn tuìy yï. Vê duû: choün Fh = 1m2 
hay π
1=r m, f = 0,2m, R = 1thç d = 0,002m vaì k = 
2
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
d
r = 79577; khi choün 
tiãu cæû f = 0,1m coï k = 318310 láön. 
5.4.2. Gæång parabol truû 
Xeït gæång parabol truû räüng 2r, daìi L táûp 
trung phaín xaû vaìo màût thu hçnh äúng truû âæåìng 
kênh d âàût taûi tiãu âiãøm, thç âäü táûp trung laì: 
 k = ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −+ 121
d
rR π 
 ⇒ kmax = k(R = 1, d = 10-2f) = f
r
d
r
ππ
2002 = . 
Nãúu choün r = 0,5m vaì f = 0,2m thç kmax =159láön. 
 Loaûi gæång naìy dãù chãú taûo, bàòng caïch 
uäún táúm tän phàóng theo âæåìng parabol y = 
f
x
4
2
 . 
Âãø coï 1 màût parabol truû y = 
f
x
4
2
 coï tiãu cæû f, âäü 
räüng r, cáön uäún 1 táúm tän coï âäü daìi s tênh theo 
cäng thæïc sau: 
Do: ds = 
2
22 1. ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛+=+
dx
dydxdydx 
⇒ s = ∫ ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+
r
dx
dx
dy
0
2
12 = dx
f
xr
2
0 4
212 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛+∫ 
= dxfx
f
r∫ +
0
22 41 
Vậy s = ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛+++⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
1
22
ln21
2
22
f
r
f
rf
f
rr 
R
r
L
Hçnh 5.8. Gæång parabol truû
r
r
y
f ds dy
dx
0
xM(x,y)
Hçnh 5.9. Âãø tênh s
 90
Vê duû: âãø coï parabol truû våïi r = 0,5m, f = 0,2m cáön táúm tän daìi s = 1219,43mm. 
 Hçnh 5.10. Hãû thäúng nhiãût nàng læåüng màût tråìi duìng gæång phaín xaû. 
 91
Tµi liÖu tham kh¶o 
1- Vâ §×nh DiÖp, NguyÔn ThiÖn Tèng (1984), Khoa häc kü thuËt phôc vô n«ng 
th«n- N¨ng l−îng, Nhµ xuÊt b¶n Thµnh phè Hå ChÝ Minh. 
2- TrÞnh Quang Dòng ( 1992), §iÖn mÆt trêi, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt. 
3- Vò §×nh H¶i (1988 ), §Æc ®iÓm khÝ hËu Qu¶ng Nam §µ N½ng, Nhµ xuÊt b¶n 
Qu¶ng Nam §µ N½ng. 
4- Hoµng D−¬ng Hïng (1998), Nghiªn cøu sö dông n¨ng l−îng nhiÖt mÆt trêi ë 
®iÒu kiÖn ViÖt nam -LuËn v¨n th¹c sÜ KHKT, §¹i häc kü thuËt §µ n½ng. 
5- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang X−ng (1998), Mét sè lo¹i collector hÊp thô 
n¨ng l−îng mÆt trêi vµ tÝnh to¸n so s¸nh hiÖu qu¶ cña chóng, T¹p chÝ khoa 
häc c«ng nghÖ NhiÖt sè 2. 
6- Hoµng D−¬ng Hïng,Phan Quang X−ng (1998), TÝnh to¸n kÝch th−íc hÖ 
thèng cung cÊp n−íc nãng dïng n¨ng l−îng mÆt trêi, T¹p chÝ khoa häc c«ng 
nghÖ NhiÖt sè 3. 
7- Hoµng D−¬ng Hïng, NguyÔn Bèn (2000), Hµm ph©n bè nhiÖt ®é chÊt láng 
trong panel mÆt trêi, T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ c¸c tr−êng §¹i häc kü 
thuËt sè 25+26. 
8- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang X−ng, NguyÔn Bèn (2001), TÝnh to¸n bé 
thu n¨ng l−îng mÆt trêi kiÓu èng cã mÆt ph¶n x¹ d¹ng parabol ®Æt cè ®Þnh, 
T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ nhiÖt sè 4-2001. 
9- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang x−ng (2001), C¶i tiÕn thiÕt bÞ sö dông n¨ng 
l−îng mÆt trêi, §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc cÊp bé. 
10- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang X−ng, NguyÔn Bèn (2002), PhÇn mÒm tÝnh 
to¸n bé thu n¨ng l−îng nhiÖt mÆt trêi, T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ c¸c 
tr−êng §¹i häc kü thuËt sè 34 + 35-2002. 
11- Hoµng D−¬ng Hïng, Phan Quang x−ng (2002), Tæ hîp hÖ thèng cung cÊp 
n−íc nãng vµ lµm l¹nh dïng n¨ng l−îng mÆt trêi, T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng 
nghÖ NhiÖt sè 45 th¸ng 5 -2002. 
 92
12- Amilca Fasulo, Jorge Follari and Jorge Barral (2001) Comparition Between a 
Simple Solar Collector Accumulator and a Conventional Accumulator, Solar 
Energy Vol. 71 No 6, Pergamon. 
13- A. Trombe, L. Serres and M. Moisson, (1999) Solar Radiation Modelling in 
A Complex Enclosure, Solar Energy Vol. 67, Nos 4-6, Pergamon. 
14- B. J. Brink Worth (1972), Solar energy for man, The Compton Press. 
15- B. J. Huang, J. M. Chang, V. A. Petrenko and K. B. Zhuk (1998) A Solar 
Ejector Cooling System Using Refrigerant R141b, Solar Energy Vol. 64, Nos 
4-6, Pergamon. 
16- B. J. Huang and J. P. Chyng, (2001) Performance Characterristics of 
Integral Type Solar-Assisted Heat Pump, Solar Energy Vol. 71, No 6, 
Pergamon. 
17- Brian Norton (1992), Solar Energy Thermal Technology, Springer-Verlag 
18- Daniels Farrington (1972), Direct use of the sun,s Energy, Yale University 
Prees, LonDon. 
19- David Faiman, Haim Hazan and Ido Laufer, (2001) Reducing The Heat Loss 
at Night From Solar Water Heaters of The Integrated Collectar-Storage 
Variety, Solar Energy Vol. 71, No 2, Pergamon. 
Graham L. Morrison, Gary Rosengarten and Masud Behnia (1999) Mantle Heat 
Exchangers for Horizontal Tank thermosyphon Solar Water Heaters, Solar 
Energy Vol. 67, Nos 1-3, Pergamon. 
20- F.U.M⎫ller - Franzis (1997) Thermische Solarenergie - - Germany