Nghiên cứu và lắp đặt hệ thống chiết tách nước từ không khí sử dụng môđun màng chọn lọc hơi nước

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan đề tài

1.2. Nguyên lý hoạt động và cách bố trí màng chọn lọc hơi nước

1.3. Bố trí Module màng lọc

1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.5. Tính cấp thiết của đề tài

1.6. Mục tiêu đề tài

1.7. Đối tượng và giới hạn đề tài

1.7.1. Giới hạn đề tài

1.8. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

1.8.1. Nội dung nghiên cứu

1.8.2. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN

2.1. Đề xuất bố trí hệ mô-đun màng sợi rỗng chọn lọc hơi nước

2.2. Tính toán hệ thống lạnh

2.3. Tính toán thiết kế hệ thống lạnh

2.4. Tính toán chu trình lạnh

2.5. Cơ sở tính toán lý thuyết thông số của không khí ẩm

2.6. Cơ sở lý thuyết động lực học lưu chất

2.7. Các phương trình bảo toàn

2.7.1. Phương trình bảo toàn khối lượng

2.7.2. Phương trình bảo toàn động lượng

2.7.3. Phương trình bảo toàn năng lượng

2.8. Phương trình Navier-Stokes

2.9. Mô hình dòng chảy rối

3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG SỐ VÀ CÁC KẾT QUẢ

3.1. Đề xuất bố trí tích hợp hệ thống và nguyên lý hoạt động

3.2. Giới thiệu phần mềm SolidWork

3.3. Chức năng CAD

3.4. Chức năng CAE

3.5. Chức năng CAM

3.6. Module Solidworks flow simulation

3.7. Cơ sở tính toán thiết lập mô phỏng

3.8. Các giả thiết và giới hạn nghiên cứu của bài toán mô phỏng

3.9. Tính toán lưu lượng dòng cấp không khí ẩm

3.10. Tính chọn các thiết bị chính cho hệ thống lạnh 1 cấp

3.11. Thiết lập quá trình mô phỏng trong SolidWork

3.12. Kết quả mô phỏng và tính toán lượng nước chiết tách

3.13. Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm đến lượng nước chiết tách

3.14. Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí khi tiếp xúc dàn lạnh

3.15. Tính toán sản lượng nước ngưng tụ với các điều kiện khác nhau

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ THỰC NGHIỆM

4.1. Đưa ra phương án chi tiết thiết kế hệ thống tích hợp

4.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống

4.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống

4.4. Lựa chọn các thành phần và phương án bố trí hệ thống tổng thể

4.5. Thiết kế mô hình 3D và hình ảnh thực tế hệ thống

4.6. Thực nghiệm và kết quả

4.6.1. Đo nhiệt độ bộ ngưng tụ nước

4.6.2. Đo nhiệt độ, độ ẩm của dòng không khí trước và sau làm lạnh

4.6.3. Đo tốc độ dòng không khí cấp

4.6.4. Kết quả thực nghiệm cho hệ thống kết hợp module chọn lọc ẩm

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Hạn chế, kiến nghị và hướng phát triển đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC I: MÔ PHỎNG SỐ SỬ DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORK

PHỤ LỤC II: BẢN VẼ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

PHỤ LỤC III: BẢNG CAM KẾT XÁC NHẬN KIỂM TRA ĐẠO VĂN

PHỤ LỤC IV: BẢNG KIỂM TRA MỨC ĐỘ TRÙNG LẶP QUA PHẦN MỀM TURNITIN

PHỤ LỤC V: NỘI DUNG BÀI BÁO ĐÃ ĐƯỢC ĐĂNG BỞI TẠP CHÍ KHOA HỌC KỸ THUẬT_JTE

I. Nghiên cứu và lắp đặt hệ thống chiết tách nước từ không khí

Nghiên cứu và lắp đặt hệ thống chiết tách nước từ không khí sử dụng môđun màng chọn lọc hơi nước là một hướng đi tiên tiến trong công nghệ xử lý nước. Hệ thống này tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình thu nước từ không khí bằng cách sử dụng màng lọc chọn lọc hơi nước, giúp tăng hiệu suất và giảm năng lượng tiêu thụ. Công nghệ chiết tách này không chỉ mang lại nguồn nước sạch mà còn góp phần giải quyết vấn đề khan hiếm nước tại các khu vực khô hạn.

1.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý làm lạnh hơi nước xuống dưới nhiệt độ đọng sương để thu được nước sạch. Môđun màng chọn lọc hơi nước được sử dụng để loại bỏ không khí khô, tăng độ ẩm của luồng khí trước khi đưa vào buồng ngưng tụ. Quá trình này giúp giảm năng lượng tiêu thụ và tăng hiệu suất thu nước. Kết quả mô phỏng cho thấy, với độ ẩm không khí khoảng 81%, sản lượng nước thu được có thể đạt 5,04 l/h.

1.2. Ứng dụng thực tế của hệ thống

Hệ thống này có tiềm năng ứng dụng lớn trong các khu vực thiếu nước ngọt, đặc biệt là vùng sa mạc hoặc nơi có độ ẩm không khí cao. Công nghệ lọc không khí và hệ thống thu nước từ không khí mang lại giải pháp bền vững, giúp tiết kiệm năng lượng so với các phương pháp truyền thống. Nghiên cứu cũng mở ra hướng phát triển mới cho các hệ thống chiết xuất nước hiệu quả hơn trong tương lai.

II. Thiết kế và mô phỏng hệ thống

Quá trình thiết kế và mô phỏng hệ thống chiết tách nước được thực hiện thông qua phần mềm SolidWork. Các thông số kỹ thuật như độ ẩm, lưu lượng khí và nhiệt độ được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Hệ thống lọc nước được tích hợp với màng lọc hơi nước, giúp tăng độ ẩm của luồng khí trước khi đưa vào buồng ngưng tụ.

2.1. Tính toán và thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế với các thành phần chính như môđun màng lọc, buồng ngưng tụ và dàn lạnh. Các thông số như độ ẩm tương đối, lưu lượng khí và nhiệt độ được tính toán để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Kết quả mô phỏng cho thấy, với độ ẩm 81% và lưu lượng 400 m3/h, sản lượng nước thu được có thể đạt 5,04 l/h.

2.2. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm

Kết quả mô phỏng được so sánh với thực nghiệm cho thấy độ chênh lệch khoảng 22%. Tuy nhiên, xu hướng chung là độ ẩm càng cao, sản lượng nước thu được càng lớn. Hệ thống chiết xuất nước này đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả trong việc thu nước từ không khí, đặc biệt là ở các khu vực có độ ẩm cao.

III. Đánh giá và ứng dụng thực tế

Nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của hệ thống chiết tách nước sử dụng môđun màng chọn lọc hơi nước. Hệ thống không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn mang lại hiệu quả cao trong việc thu nước từ không khí. Công nghệ lọc không khí và hệ thống tách nước này có tiềm năng ứng dụng lớn trong các khu vực thiếu nước ngọt.

3.1. Hiệu quả năng lượng của hệ thống

Hệ thống tiêu thụ khoảng 2 kWh để chiết tách hơn 4 lít nước, đây là một con số ấn tượng so với các phương pháp truyền thống. Công nghệ chiết tách này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn giảm chi phí vận hành, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể.

3.2. Hướng phát triển trong tương lai

Nghiên cứu này là tiền đề cho các nghiên cứu sâu hơn về hệ thống thu nước từ không khí. Việc tối ưu hóa môđun lọc hơi nước và tích hợp các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và mở rộng phạm vi ứng dụng của hệ thống trong tương lai.

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Nhiệt: Nghiên Cứu Và Lắp Đặt Hệ Thống Chiết Tách Nước Từ Không Khí Bằng Môđun Màng Chọn Lọc Hơi Nước