Giáo trình Vật lý kiến trúc - Phần 2: Âm học kiến trúc - Chương 4: Thiết bị nhiệt mặt trời

uûi, báøn trãn bäü thu. 
Sæû phán bäú nhiãût âäü giæîa 2 äúng coï thãø xaïc âënh âæåüc nãúu ta giaí 
thiãút ràòng gradien nhiãût âäü theo hæåïng doìng chuyãøn âäüng laì ráút nhoí. 
Goüi khoaíng caïch giæîa caïc äúng laì W, âæåìng kênh äúng laì D vaì táúm háúp 
thuû coï chiãöu daìy δ. Vç váût liãûu táúm dáùn nhiãût täút nãn gradien nhiãût âäü 
qua táúm laì ráút nhoí. Ta cuîng giaí thiãút laì pháön diãûn têch äúng tiãúp xuïc våïi 
táúm (mäúi haìn) coï nhiãût âäü âäöng âãöu Tb. 
 Nhæ váûy baìi 
toaïn truyãön nhiãût tæì 
táúm âãún cháút loíng 
trong äúng coï thãø xem 
nhæ baìi toaïn truyãön 
nhiãût qua caïch thäng 
duûng maì ta âaî biãút, vaì 
Tb laì nhiãût âäü cuía gäúc 
caïnh, Ta laì nhiãût âäü 
mäi træåìng khäng khê 
bãn ngoaìi. Âãø giaíi baìi 
toaïn naìy ta biãøu diãùn 
kãút cáúu äúng - táúm bàòng så âäö trãn hçnh 4.9a nhæ laì caïnh moíng tiãút diãûn 
khäng âäøi coï chiãöu daìi (W-D)/2. Viãút phæång trçnh cán bàòng nàng 
læåüng cho mäüt phán bäú caïnh coï chiãöu räüng ∆x vaì chiãöu daìi 1 âån vë 
theo hæåïng chuyãøn âäüng cuía doìng mäi cháút (hçnh 4.9b). Ta coï: 
δb
DW-D
2
Di f
W T
X
T
 Hçnh 4.8. Kêch thæåïc cuía äúng vaì caïnh. 
 67 
 ( ) 0. =⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛−−⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛−+−∆−∆
∆+ xxx
att dx
dT
dx
dTTTxKxS λδλδ (4.24) 
Trong âoï S laì nàng læåüng bæïc xaû màût tråìi háúp thuû, Chia caí 2 vãú 
cuía cäng thæïc trãn cho ∆x vaì xeït giåïi haûn khi ∆x → 0 ta coï : 
 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−=
tt
a
tt
K
STTK
dx
Td
λδ2
2
 (4.23) 
δ
W-D
2
X ∆X
S
Tb
a)
∆XX
-λδdT
dx x x+∆xdx-λδ
dT
S∆XK ∆X(T - T )tt x a
b)
 Hçnh 4.9. Så âäö cán bàòng nàng læåüng trãn pháön tæí. 
Hai âiãöu kiãûn biãn âãø phæång trçnh vi phán naìy laì âiãöu kiãûn âäúi 
xæïng qua âæåìng truûc giæîa 2 äúng vaì nhiãût âäü gäúc caïnh Tb âaî biãút : 
0
0
=
=xdx
dT
 vµ bDWx TT =−= 2/)¦( (4.24) 
 Âãø thuáûn tiãûn cho viãûc tênh toaïn ta âàût: 
 68 
 δk
K
m tt= vµ
tt
a K
STT −−=ψ (4.25) 
khi âoï phæång trçnh trãn coï daûng âån giaín hån : 
 022
2
=− ψψ m
dx
d
 (4.26) 
våïi âiãöu kiãûn biãn laì : 
 0
0
=
=xdx
dψ
 vµ 
tt
abDWx K
STT −−=−= 2/)(¦ψ (4.27) 
Nghiãûm täøng quaït cuía phæång trçnh naìy laì: 
 ( ) ( )mxCmxC cosh.sinh. 21 +=ψ (4.28) 
Xaïc âënh caïc hàòng säú têch phán C1, C2 theo âiãöu kiãûn biãn. 
Cuäúi cuìng ta coï : 
( )
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=−−
−−
2
cosh
cosh
DWm
mx
K
STT
K
STT
tt
ab
tt
a
 (4.29) 
Nàng læåüng nhiãût dáùn tæì táúm caïnh âãún äúng trãn mäüt âån vë 
chiãöu daìi theo hæåïng doìng chuyãøn âäüng cuía mäi cháút âæåüc xaïc âënh 
theo âënh luáût Fourier åí gäúc caïnh : 
 qc¸nh = ( )[ ] ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −−−=−
−= 2
tanh.
2/)(
DWmTTKS
K
m
dx
dT
abtt
ttDWx
λδλδ (4.30) 
Nãúu tênh âãún læåüng nhiãût dáùn âãún äúng tæì 2 phêa âäúi xæïng nhau 
vaì chuï yï ràòng 
mK
m
tt
1=λδ th×: 
 69 
 qc¸nh = ( ) ( )[ ]
2
2
tanh
DWm
DWm
TTKSDW abtt −
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −
−−− (4.31) 
Hay: qc¸nh = ( ) ( )[ ]abtt TTKSfDW −−− (4.32) 
Víi : 
2
2
tanh
DWm
DWm
f −
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −
= (4.33) 
f goüi laì hiãûu suáút caïnh âäúi våïi caïnh phàóng coï tiãút diãûn chæî nháût 
vaì f coï thãø âæåüc xaïc âënh theo âäö thë hçnh 4.10. Vê duû: våïi caïnh laìm 
bàòng âäöng coï hãû säú dáùn nhiãût λ=25W/m.®é, chiãöu daìy caïnh δ = 
0,001m vaì chiãöu räüng caïnh W=0,03m; caïnh âæåüc gàõn trãn äúng âäöng 
âæåìng kênh D=0,01m. Våïi trao âäøi nhiãût âäúi læu tæû nhiãn 
Ktt=10W/m2âäü ta tênh âæåüc: 
2
.
2/1 DWKtt −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
λδ = 2
01,003,0.
001,0.25
10
2/1 −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
 = 0,2 (4.34) 
Tra âäö thë hçnh 4.10. ta coï hiãûu suáút caïnh f = 0,99. 
 Ngoaìi læåüng nhiãût dáùn tæì táúm vaìo äúng coìn phaíi tênh âãún læåüng 
nhiãût truyãön qua chênh bãö màût vuìng äúng coï nhiãût âäü khäng âäøi Tb: 
 qèng = ( )[ ]abtt TTKSD −− (4.35) 
vaì nhæ váûy læåüng nhiãût hæîu êch täøng cäüng seî laì : 
 ( )[ ] ( )[ ]abtthi TTKSDfDWq −−+−= . (4.36) 
 Âæång nhiãn laì læåüng nhiãût naìy âæåüc truyãön cho mäi cháút chuyãøn 
âäüng trong äúng, theo phæång trçnh truyãön nhiãût ta coï: 
bfi
fb
n
CD
TT
q
11 +
−=
απ
 (4.37) 
 70 
 Våïi Di laì âæåìng kênh trong cuía äúng, αf laì hãû säú truyãön nhiãût giæîa 
cháút loíng vaì vaïch äúng, Cb laì nhiãût dáùn cuía mäúi haìn : Cb = λb. b/γ vµ λb 
laì hãû säú dáùn nhiãût cuía mäúi haìn, γ laì chiãöu daìy trung bçnh cuía mäúi haìn, 
b laì chiãöu räüng cuía mäúi haìn. Nhæ váûy nãúu âaî biãút Tf, Di, αfi vaì Cb ta 
xaïc âënh âæåüc Tb vaì ta coï : 
λδ
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 0.5 1.0 1.5
H
iÖ
u 
su
Êt
 c
¸n
h 
f
K tt
1/2 W-D
2
W
D
δ
ttK
 Hçnh 4.10. Hiãûu suáút caïnh cuía bäü thu daûng äúng - táúm. 
 ( )[ ]aftthi TTKSWfq −−= ' (4.38) 
trong âoï f ’ âæåüc goüi laì hãû säú hiãûu quaí cuía bäü thu vaì coï biãøu thæïc laì: 
( )[ ] ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ ++−+
=
fibtt
tt
DCfDWDK
W
Kf
απ
111
1
' (4.39) 
 71 
 Vãö yï nghéa váût lyï, f ’ chênh laì tyí säú cuía læåüng nhiãût hæîu êch thæûc 
våïi læåüng nhiãût hæîu êch trong træåìng håüp bãö màût háúp thuû cuía bäü thu coï 
nhiãût âäü bàòng cháút loíng Tf. Nãúu coi máùu säú cuía biãøu thæïc trãn laì nhiãût 
tråí truyãön nhiãût tæì cháút loíng âãún khäng khê mäi træåìng xung quanh, kyï 
hiãûu 1/Ko vaì tæí säú laì nhiãût tråí truyãön nhiãût tæì bãö màût táúm bäü thu âãún 
khäng khê mäi træåìng xung quanh thç f ′= Ko/Ktt. 
4.1.2.5. Phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong bäü thu NLMT 
ϕ(τ)
τnω
E(τ)
to t
GCp
to
to α
α
D2, δk2, λk2 
D1, δk1, λk1 
δ,ρ,m,Cp
δcn, λcn 
δkk, λkk 
δo, ρo, Co
α
.
1
3
2
ε1 F1=ab
 Hçnh 4.11. Cáúu taûo bäü thu kiãøu häüp táúm phàóng.
 Trong thæûc tãú chuïng ta cáön xaïc âënh haìm phán bäú nhiãût âäü cuía 
mäi cháút loíng trong bäü thu NLMT trong chu kyì mäüt ngaìy âãø coï thãø 
âaïnh giaï khaí nàng laìm viãûc cuía bäü thu vaì tæì âoï xaïc âënh âæåüc caïc 
thäng säú âàûc træng cuía bäü thu. 
 Khaío saït bäü thu NLMT daûng häüp phàóng moíng (hçnh 4.11) våïi 
häüp thu kêch thæåïc axbxδ, khäúi læåüng mo, nhiãût dung riãng Co âæåüc 
laìm bàòng theïp daìy δ1, bãn trong gäöm cháút loíng ténh coï khäúi læåüng m, 
vaì læu læåüng G[kg/s] chaíy liãn tuûc qua häüp. Xung quanh häüp thu boüc 1 
 72 
 låïp caïch nhiãût, hãû säú toaí nhiãût cuía bäü thu ra khäng khê laì α. Phêa trãn 
màût thu F1= ab coï âäü âen ε laì 2 låïp khäng khê vaì 2 táúm kênh coï âäü 
trong D1 vaì D2. Chiãöu daìy vaì hãû säú dáùn nhiãût cuía caïc låïp naìy láön læåüt 
laì δc, δkk1 , δk1 , δkk2 , δk2 vµ λc, λkk1, λk1. λkk2, λk2
 Cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi tåïi màût kênh taûi thåìi âiãøm τ coï daûng 
E(τ) = Ensinϕ(τ ), víi ϕ(τ ) = ωτ lµ gãc nghiªng cña tia n¾ng tíi mÆt 
kÝnh, ω = 2π /τn vµ τn = 24 x 3600s laì täúc âäü goïc vaì chu kyì tæû quay 
cuía traïi âáút, En laì cæåìng âäü bæïc xaû cæûc âaûi trong ngaìy, 
En = Smax , W/m
2 
Våïi Smax laì cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi täøng cæûc âaûi trong ngaìy âæåüc tênh 
theo cäng thæïc trãn hoàûc láúy theo säú liãûu thäúng kã âo âæåüc. Trong mäüt 
säú træåìng håüp ta cáön tênh toaïn våïi giaï trë trung bçnh nàm thç En âæåüc 
láúy bàòng trë trung bçnh trong nàm taûi vé âäü âang xeït. 
365
365
1
max∑
== i
i
n
S
E , W/m2 (4.40) 
Våïi Simax laì täøng cæåìng âäü bæïc xaû màût tråìi cæûc âaûi taûi ngaìy thæï i trong 
 Luïc màût tråìi moüc τ = 0, nhiãût âäü ban âáöu cuía bäü thu vaì cháút loíng 
bàòng nhiãût âäü t0 cuía khäng khê ngoaìi tråìi, ta giaí thiãút ràòng bäü thu âæåüc 
âàût cäú âënh trong mäùi ngaìy, sao cho màût thu F1 vuäng goïc våïi màût 
phàóng quyî âaûo traïi âáút vaì taûi mäùi thåìi âiãøm τ, coi nhiãût âäü cháút loíng vaì 
häüp thu âäöng nháút, bàòng t(τ). Váún âãö laì ta cáön tçm haìm phán bäú nhiãût 
âäü cháút loíng trong bäü thu theo thåìi gian τ vaì táút caí caïc thäng säú âaî 
cho: 
 t = t (τ, abδδt, mo.Co, m.Cp, ε D F1 , G, δc, δkk , δk, λc, λkk, λk , α, to , 
ω, En ). (4.41) 
 73 
 Láûp phæång trçnh vi phán cán bàòng nhiãût cho bäü thu 
Xeït cán bàòng nhiãût cho hãû gäöm cháút loíng vaì häüp kim loaûi, trong 
khoaíng thêi gian dτ kÓ tõ thêi ®iÓm τ. Màût F1 háúp thuû tæì màût tråìi mäüt 
læåüng nhiãût bàòng : 
 δQ1 = ε1DEnsinωτ. F1.sinωτ.dτ, [J] (4.42) 
L−îng nhiÖt δQ1 âæåüc phán ra caïc thaình pháön sau: 
- Nhiãût læåüng laìm tàng näüi nàng voí häüp: dU = mo.Codt 
- Nhiãût læåüng laìm tàng entanpy læåüng næåïc ténh: dIm = m.Cpdt 
- Nhiãût læåüng laìm tàng entanpy doìng næåïc: dIG = Gdτ Cp (t - to) 
- Nhiãût læåüng täøn tháút ra mäi træåìng khäng khê bãn ngoaìi tråìi 
qua màût bäü thu F1= ab våïi hãû säú täøn tháút nhiãût k1, qua caïc màût bãn F2 = 
2δ (a+b) våïi hãû säú täøn tháút nhiãût k2 vaì qua âaïy F3 = ab våïi hãû säú täøn 
tháút nhiãût k3. Caïc hãû säú täøn tháút nhiãût k1, k2, k3 âæåüc xaïc âënh theo 
muûc trãn. 
Váûy ta coï täøng læåüng nhiãût täøn tháút bàòng: 
δQ2 = (k1F1 + k2F2 + k3F3) (t - to) dτ (4.43) 
Do âoï, phæång trçnh cán bàòng nhiãût: 
δQ1 = dU + dIm + dIG + δQ2 (4.44) 
hay: 
 ε1DEt Ft sin2 ϕ(τ) dτ = dt ∑miCi + (GCp + ∑ ki Fi) (t - to) dτ. (4.45) 
Ta duìng pheïp biãún âäøi: T(τ) = t(τ) - to 
 vaì âàût: 
 a = 
C
P
Cm
FDE
ii
n =∑ 1
ε
, [K/s] ; b = 
C
W
Cm
FkGC
ii
iip =+∑
∑ , [s-1] (4.46) 
thç phæång trçnh cán bàòng nhiãût cho bäü thu laì: 
 T’(τ) + bT(τ) = a sin2(ωτ) 
 Våïi âiãöu kiãûn âáöu T(0) = 0 (4.47)
 74 
 Xaïc âënh haìm phán bäú nhiãût âäü 
Âãø tçm haìm phán bäú nhiãût âäü cuía mäi cháút trong bäü thu thç ta 
phaíi giaíi hãû phæång trçnh cán bàòng nhiãût trãn. Haìm phán bäú nhiãût âäü 
mäi cháút trong bäü thu seî âæåüc tçm dæåïi daûng: T(τ) = A(τ) e-bτ. 
Váûy ta coï: 
 A (τ) = a∫ ebτ sin2ωτ.dτ = 
2
a ∫ ebτ (1- cos2ωτ)dτ = 
b
a
2
( ebτ - I ) (4.48) 
våïi: I = ∫ cos2ωτ .debτ = I
b
b
b
eb 22)2cos2sin2( ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛−+ ωωτωτω
τ
 (4.49) 
tæïc laì: I = 224 b
beb
+ω
τ
 [2ωsin2ωτ + bcos 2ωτ] + C1 (4.50) 
Hàòng säú C1 âæåüc xaïc âënh theo âiãöu kiãûn âáöu T(0) = 0 hay A(0) = 0, 
tæïc laì: C1= 2)2/(1
1
ωb+ 
Do âoï, haìm phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong bäü thu coï daûng: 
T(τ) = 
b
a
2
[1- 224 b
b
+ω (2ωsin2ωτ + bcos2ωτ) - 2)2/(1 ω
τ
b
e b
+
−
] (4.51) 
Nãúu duìng pheïp biãún âäøi: (Asinx + Bcosx) = 22 BA + sin (x + artg
A
B
) 
thç phæång trçnh trãn coï daûng: 
 T(τ) = 
b
a
2
[1-
22 4ω+b
b sin(2ωτ + artg ω2
b ) - 2)2/(1 ω
τ
b
e b
+
−
] (4.52) 
Säú haûng cuäúi cuía täøng coï giaï trë nhoí hån 1 vaì giaím ráút nhanh, 
nãn khi τ >1h coï thãø boí qua. 
 75 
 Láûp cäng thæïc tênh toaïn cho bäü thu 
 Tæì haìm phán bäú nhiãût âäü cháút loíng trong bäü thu trãn ta láûp âæåüc 
caïc cäng thæïc theo baíng sau: 
Baíng 4.1 Caïc thäng säú âàûc træng cuía bäü thu 
Thäng säú âàûc træng Cäng thæïc tênh 
Âäü gia nhiãût cæûc âaûi Tm = )4
1(
2 22 ω++ b
a
b
a [oC] 
Nhiãût âäü cæûc âaûi tm= to+ 22 4
1(
2 ω++ b
b
b
a ) [oC] 
Thåìi âiãøm âaût nhiãût âäü Tm τm=τn ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ − ωπ 24
1
8
3 bartg [s] 
Âäü gia nhiãût trung bçnh Tn= b
a
2
 [oC] 
Cäng suáút hæîu êch trung 
bçnh 
Pn= b
a
2
GCp [W] 
Saín læåüng nhiãût 1 ngaìy Q = b
a n
4
τ GCp [J] 
Saín læåüng næåïc noïng M = Gn2
τ , tn = to + Tn [kg] 
Hiãûu suáút nhiãût bäü thu η=
14bEnF
aGCpπ 
4.1.3 Tênh toïan caïc loaûi gæång phaín xaû. 
 Âãø táûp trung nàng læåüng bæïc xaû chiãúu âãún màût bäü thu, nhàòm náng 
cao nhiãût âäü cuía váût háúp thuû thç trong thiãút bë nhiãût màût tråìi ngæåìi ta 
thæåìng duìng thãm caïc gæång phaín xaû. 
 Gæång phaín xaû laì caïc bãö màût nhàôn boïng, 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 
 76 
 âæåüc chãú taûo bàòngkim loaûi coï âäü boïng màût cao 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 : 
 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 vaì 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, vaì màût 
hæïng nàõng diãûn têch Fh, màût Fh thæåìng cuîng vuäng goïc våïi tia nàõng 
(hçnh 4.12). 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: 
R
Fh
Ft
E
R
 Hçnh 4.12 Hãû gæång vaì màût thu 
 Qt = E. Ft + E.( Fh - Ft).R = E.(1 - R). Ft + E.R.Fh (4.53) 
 Cæåìng âäü bæïc xaû âãún Ft laì: 
 Et = Qt/Ft = E.(1 - R) + E.R. Fh/ Ft (4.54) 
 77 
 Do âoï, 
 k = Et/E = 1 - R + R. Fh/ Ft = 1 + R.( Fh/ Ft - 1). (4.55) 
Nãúu coi R = 1 thç k = Fh/Ft. 
4.1.3.1. 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
+ (4.56) 
 Hçnh 4.13. Gæång phàóng 
C
i1
i2
f
γ
A a B b
R
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 (4.57) 
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. 
 Gæång phàóng âæåüc sæí duûng nhiãöu cho muûc âêch táûp trung aïnh 
saïng màût tråìi cho muûc âêch cáúp nhiãût våïi nhiãût âäü cao nhæ trong nhaì 
maïy nhiãût âiãûn màût tråìi, vç gæång phàóng cáúu taoü âån giaín reí tiãön, âãù 
chãú taûo. Tuy nhiãn âäü táûp trung cuía gæång phàóng khäng cao nãn cáön 
phaíi sæí duûng våïi säú læåüng låïn vaì diãûn têch làõp âàût räüng. 
 78 
 Hçnh 4.14 giåïi thiãûu toaìn caính 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. 
 Hçnh 4.14. Nhaì maïy nhiãût âiãûn màût tråìi duìng hãû gæång phaín xaû. 
4.1.3.2. 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: 
 79 
 γ = arcsin
t
th
R
RR
4
+ (4.58) 
R R
γ
Rt
Rh
Hçnh 4.15. Gæång noïn cuût 
Khi âoï Rh < 3Rt vaì âäü táûp trung 
bàòng: k = 1+ R ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −1
t
h
F
F 
 => k ( )[ ]12211 2 −−+= γCosR (4.59) 
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
RRRRR −−=
−
3
2
cosγ 
 (4.60) 
 våïi Rh< 3Rt. 
 Gæång noïn cuût cuîng chãú taûo tæång âäúi âån giaín tæì caïc táúm kim loaûi 
coï âäü boïïng cao, loaûi naìy âæåüc sæí duûng trong caïc thiãút bë nhoí nhæ bãúp 
náúu duìng nàng læåüng màût tråìi. 
 Hçnh 4.16 Bãúp náúu ding gæång noïn cuût 
 80 
 4.1.3.3. 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 4.16. 
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 4.17. Gæång noïn våïi màût thu hçnh äúng truû 
 Chiãöu cao H thêch håüp cuía äúng háúp 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 += (4.61) 
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 
 81 
 Âäü táûp trung nàng læåüng cuía gæång noïn laì: 
 k = 1+ R ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −+=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −+=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ − 121111 2
22
γCos
dh
rR
dH
rR
F
F
t
h (4.62) 
 ⇒ ( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −++= 1
21 22
2
hrd
hrRk (4.63) 
Nãúu goüi t = tg
h
r=γ thç ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
++= 11
21 2t
t
d
rRk (4.64) 
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. 
 Gæång noïn coï âäü táûûp trung nàng læåüng bæïc xaû tæång âäúi cao trãn 
mäüt äúng truû, tuy nhiãn âãø sæí duûng loaûi gæång phaín xaû naìy thç cáön phaíi 
hæåïng màût hæïng nàõng chênh xaïc vuäng goïc hæåïng våïi tia bæïc xaû. 
4.1.3.4. Gæång Parabän troìn xoay 
R
f F
d b
D
r
p
Hçnh 4.18. Aính cuía màût tråìi qua gæång parabol 
 82 
 Xeït gæång parabän troìn xoay do âæåìng parabän y = 
f
x
4
2
quay quanh truûc y taûo ra (hçnh 4.18). 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 
våïi D = 1,4.109m laì âæåìng kênh Màût tråìi, b = 
1,5.1011m khoaíng caïch gæång tåïi màût tråìi vaì f laì 
tiãu cæû gæång, p khoaíng caïch aính tåïi gæång. 
Giaíi hãû trãn tçm âæåüc d vaì p seî âæåüc: 
 fff
b
d
fb
Dfd 2100093,0 −===−= . (4.65) 
 f
fb
bp −= , tæïc aính Màût tråìi 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 . (4.66) 
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. 
 83 
 Gæång parabän troìn xoay coï âäü táûp trung nàng læåüng bæïc xaû ráút 
låïn nãn âæåüc sæí duûng trong nhiãöu thiãút bë khaïc nhau khi cáön coï nhiãût 
âäü låïn. Tuy nhiãn bãö màût parabän chãú taûo chênh xaïc thç tæång âäúi phæïc 
taûp nãn giaï thaình cao. 
Hçnh 4.19 Hãû thäúng cáúp håi næåïc duìng gæång Parabän troìn xoay 
Hçnh 4.20 Bãúp náúu duìng gæång Parabän troìn xoay 
 84 
 4.1.3.5. Gæång parabän 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 = ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −12
d
rR π (4+1 .67) 
 ⇒ kmax = k(R = 1, d = 10 f) 
 =
-2
f
r
d
r
ππ
2002 = . (4.68) 
Nãúu choün r = 0,5m vaì f = 0,2m 
aìy dãù chãú taûo, 
thç kmax =159láön. 
 Loaûi gæång n
bàòng caïch uäún táúm tän phàóng 
theo âæåìng parabol y = 
f
x2 . 
4
 Âãø coï 1 màût parabol truû 
y = 
f
x2 coï tiãu cæû f, âäü rä
4
üng r, 
cáön uäún 1 táúm tän coï âäü daìi s tênh 
ds = 
R
r
L
r
r
y
f ds dy
dx
0
xM(x,y)
Hçnh 4.22. Chãú taûo parabän truû 
Hçnh 4.21. Gæång parabol truû 
theo cäng thæïc sau: 
 Do, 
2
22 1. ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛+=+
dx
dydxdydx
⇒ s = 
∫ ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+
r
dx
dx
dy
0
2
12 = dx
f
xr
2
dxfx
f
r∫ +
0
22 41 
0 4
212 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛+∫ = 
 85 
 ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛+++⎟⎟
⎞ r 9) Vậy s = 
⎠⎜
⎜
⎝
⎛
1
22
ln21
2
22
ff
rf
f
rr (4.6 
ol truû våïi r = 0,5m, f = 0,2m cáön táúm
 s = 1219,43mm. 
 Hçnh 4.23. Hãû thäúng cung cáúp nhiãût duìng gæång phaín xaû parabän truû 
Vê duû: âãø coï parab tän daìi 
 86