Thiết kế hệ thống tự động điều khiển chu trình chuyển đổi nước mặn thành nước ngọt sử dụng năng lượng mặt trời :Đồ án tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG

ĐIỀU KHIỂN CHU TRÌNH CHUYỂN ĐỔI

NƢỚC MẶN THÀNH NƢỚC NGỌT

SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI

GVHD: THS. HUỲNH GIA THỊNH

SVTH:

1.ĐẶNG HỮU CƠ 14021521

2.TRẦN LƢƠNG TIỂU DUY 14039141

3.NGUYỄN DUY ĐÔNG 14042501

LỚP: DHDI10E

TP.HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DHDI10E

i

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài

Đặng Hữu Cơ 14021521

Trần Lƣơng Tiểu Duy 14039141

Nguyễn Duy Đông 14042501

2. Tên đề tài

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CHU TRÌNH CHUYỂN

ĐỔI NƢỚC MẶN THÀNH NƢỚC NGỌT SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI.

3. Nội dung

Tìm hiểu về đề tài, nghiên cứu nhiều tài liệu tham khảo về các phƣơng pháp,

giải pháp và các kiến thức chuyên ngành có liên quan đến đề tài. Tiến hành lựa chọn

phƣơng pháp phù hợp với đề tài sau đó cải tiến theo thực tế và điều kiện kinh tế. Phân

tích và đƣa ra kế hoạch hoàn thành hệ thống mang tính thực tế hóa đảm bảo chuyên

môn. Thực hiện các bƣớc tính toán số liệu, thiết kế chƣơng trình và hiệu chỉnh hệ

thống một cách khoa học dựa trên nền tảng kiến thức chuyên ngành đƣợc học. Tiến

hành chuẩn bị vật tƣ, thiết bị đầy đủ và hoàn thiện mô hình thực tế. Sau khi vận hành

thu đƣợc kết quả, tiếp tục kiểm tra và hiệu chỉnh mô hình để đạt đƣợc hiệu suất tốt

nhất.

4. Kết quả

Hoàn thành đề tài và đƣa ra hệ thống mô hình có tính thiết thực để áp dụng vào

thực tiễn cuộc sống đảm bảo tính khoa học. Thống kê, tính toán các số liệu, phƣơng

pháp thực hiện, quá trình hiệu chỉnh để nâng cao hiệu suất cho đề tài. Đồng thời nêu

lên đƣợc nhu cầu thiết thực của việc áp dụng kiến thức khoa học vào thực tế song song

với những thuận lợi, những vấn đề khó khăn, những chi tiết nảy sinh xuyên suốt quá

trình thực hiện đề tài.

Giảng viên hƣớng dẫn

Ths. Huỳnh Gia Thịnh

Tp.HCM, ngày tháng năm 20..

Sinh viên

Đặng Hữu Cơ 14021521

Trần Lƣơng Tiểu Duy 14039141

Nguyễn Duy Đông 14042501

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DHDI10E

ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2018.

Giáo viên hƣớng dẫn

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DHDI10E

iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

.........................................................................................................................

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2018.

Giáo viên phản biện.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DHDI10E

iv

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .............................................................. I

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ...........................................................II

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .............................................................III

MỤC LỤC.................................................................................................................... IV

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH................................................................................VII

DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................................VIII

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ...............................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................3

CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................4

1.1. Các vấn đề về ứng dụng nguồn năng lượng sạch vào đời sống thực tế. .............4

1.1.1. Tính cấp thiết của việc sử dụng nguồn năng lƣợng sạch................4

1.1.2. Lí do chọn ứng dụng nguồn năng lƣợng mặt trời vào cuộc sống...4

1.2. Các vấn đề về nguồn nước và nhu cầu về nước trên thế giới. .............................5

1.2.1. Sự cung ứng và phân bố nƣớc trên hành tinh.................................5

1.2.2. Vai trò của nƣớc nói chung và nƣớc ngọt nói riêng:......................6

1.3. Sự cần thiết phải khử muối nước biển..................................................................6

1.4. Khái quát về tiến bộ kĩ thuật khử mặn nước biển trên thế giới. ..........................7

1.5. Các công nghệ khử mặn nước biển......................................................................9

1.5.1. Phân loại các biện pháp khử muối..................................................9

1.5.2. Các phƣơng pháp nhiệt.................................................................11

1.5.2.1. Bay hơi nhiều bậc (Multi Stage Flash-MSF). .......................11

1.5.2.2. Bay hơi đa hiệu ứng (Multiple Effect Evaprolation – MEE) 15

1.5.2.3. Bay hơi đơn hiệu ứng (Single Effect Evaporlation- SEE). ...16

1.5.2.4. Một số quá trình khử muối sử dụng năng lƣợng khác...........18

1.5.3. Công nghệ màng...........................................................................18

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DHDI10E

v

1.5.3.1. Màng điện thẩm (Electro Dialysis- ED)................................18

1.5.3.2. Màng thẩm thấu ngƣợc (Reverse Osmosis- RO). .................19

1.6. Lựa chọn công nghệ phù hợp nhất và hiệu chỉnh hệ thống chu trình................21

CHƢƠNG 2. CÁC BƢỚC THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN SỐ LIỆU, LỰA CHỌN THIẾT

BỊ VÀ HIỆU CHỈNH CHUNG CHO CẢ HỆ THỐNG ...............................................24

2.1. Nguyên lí hoạt động cơ bản:..............................................................................24

2.2. Sơ đồ dòng điện nguyên lí:.................................................................................24

2.3. Lưu đồ thuật toán:..............................................................................................25

2.4. Quy trình điều khiển tự động bằng Vi Xử Lý: (sử dụng cảm biến nhiệt độ, cảm

biến mực nước)..........................................................................................................26

2.5. Sơ đồ mạch nguyên lí điều khiển bằng vi điều khiển pic26f690:.......................27

2.6. Tính toán cho bộ Pin Mặt Trời và nguồn cung cấp cho hệ thống. ....................29

2.6.1. Một số khái niệm:.........................................................................29

2.6.2. Một số đặc tính của các chất liên quan:........................................29

2.6.3. Lựa chọn thiết bị:..........................................................................31

2.6.3.1. Pin năng lƣợng mặt trời:........................................................31

2.6.3.2. Inverter 12VoltDC - 220VoltAC :.............................................32

2.6.3.3. Ắc Quy:..................................................................................32

2.6.3.4. Bộ điều khiển sạc: .................................................................33

2.6.3.5. Van điện từ nƣớc: UNID 27 (UD-20): ..................................34

2.6.3.6. Bồn làm mát: .........................................................................36

2.6.3.7. Bồn chứa nguyên liệu:...........................................................36

2.6.3.8. Bình đun: ...............................................................................37

2.6.3.9. Bình phụ: ...............................................................................37

2.6.3.10. Que đun: ..............................................................................37

2.6.3.11. Bơm nƣớc selton 150BE .....................................................38

2.6.3.12. Nút nhấn khẩn cấp:..............................................................39

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DHDI10E

vi

2.6.3.13. Đèn báo:...............................................................................39

2.6.3.14. Rơle: ....................................................................................40

2.6.3.15. CircutBreaker (CB): ............................................................41

2.6.3.16. Vi điều khiển Pic 16F690:...................................................41

2.6.4. Tính toán các thiết bị khác từ thiết bị chọn trƣớc:........................42

2.6.5. Tính toán công suất inverter trong thời gian 1 lần đun: ...............42

2.6.6. Chọn pin năng lƣợng mặt trời: .....................................................43

2.6.7. Chọn acquy :.................................................................................43

2.7. Tính toán thời gian đun ở các mức nước, xét đun tại bình chính, bình phụ bay

hơi: ............................................................................................................................43

2.7.1. Thời gian đun 10 lít nƣớc đến 100 : ..........................................44

2.7.2. Thời gian đun 10 lít nƣớc xuống còn 6 lít :..................................44

2.7.3. Thời gian đun 6 lít xuống còn 4 lít, kết thúc chu kì : ...................44

2.7.4. Xả hết 4 lít bắt đầu chu kì mới, tiếp tục đun 10 lít:......................45

2.7.5. Trong chu kì mới, đun từ 10 lít xuống 6 lít :................................45

2.7.6. Trong chu kì mới, đun 6L xuống 4L: ...........................................45

2.7.7. Thời gian nƣớc bay hơi tại bình phụ : ..........................................46

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ ỨNG DỤNG ..................................................................47

3.1. Kết quả đạt được :..............................................................................................47

3.2. Xu hướng phát triển :.........................................................................................47

3.3. Triển vọng:.........................................................................................................48

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................49

PHỤ LỤC ......................................................................................................................51

PHỤ LỤC A: HÌNH ẢNH MINH HỌA .......................................................................51

PHỤ LỤC B: TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ ...................................................................54

PHỤ LỤC C: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN..........................................................64

LỜI CẢM ƠN................................................................................................................68