Cấu tạo và phân loại bộ thu phẳng

Hình 4.4. Cấu tạo Collectorhấp thụ nhiệt1- Lớp cách nhiệt,

1. Lớp đệm tấm phủ trong suốt,

3- Tấm phủ trong suốt, 4 - Đường nước nóng ra, 5 - Bề mặt hấp thụ nhiệt,

1. Lớp tôn bọc,
2. Đường nước lạnh vào,

8- Khung đở Collector

Không thể có một kiểu Collector nào mà hoàn hảo về mọi mặt và thích hợp cho mọi điều kiện, tuy nhiên tùy theo từng điều kiện cụ thể chúng ta có thể tạo cho mình một loại Collector hợp lý nhất. Trong các bộ phận cấu tạo nên Colletor, bộ phận quan trọng nhất và có ảnh hưởng lớn đến hiệu qủa sử dụng của Collector là bề mặt hấp thụ nhiệt. Sau đây là một số so sánh cho việc thiết kế và chế tạo bề mặt hấp thụ nhiệt của Collector mà thỏa mãn một số chỉ tiêu như: giá thành, hiệu quả hấp thụ và mức độ thuận tiện trong việc chế tạo.

Sau đây là 3 mẫu Collector có bề mặt hấp thụ nhiệt đơn giản, hiệu quả hấp thụ cao có thể chế tạo dễ dàng ở điều kiện Việt nam.

Hình 4.5. Bề mặt hấp thụ nhiệt dạng ống hình rắn gắn trên tấm hấp thụ

Hình 4.6. Dải tấm hấp thụ được đan xen vào bề mặt hấp thụ dạng dãy ống Hình 4.7. Bề mặt hấp thụ dạng tấm

Sau khi thiết kế chế tạo, đo đạc tính tóan và kiểm tra so sánh ta thu được bảng tổng kết sau:

Loại bề mặthấp thụ	Dạng ống hình rắn	Dạng dãy ống	Dạng dãy ống	Dạng tấm
Cách gắn vớitấm hấp thụ	Đan xenvào nhau	Dùng vòng dây kim loại	Đan xenvào nhau	Hàn đính
Hiệu suấthấp thụ nhiệt	Giảm 10%	Giảm 10%	Chuẩn	Bằng chuẩn
Giá của vật liệuvà năng lượng ctạo	Giảm 4%	Tăng 2%	Chuẩn	Tăng 4%
Thời gian cần gia công chế tạo	Giảm 20%	Giảm 10%	Chuẫn	Tăng 50%

Từ các kết quả kiểm tra và so sánh ở trên ta có thể rút ra một số kết luận như sau:

1. Loại bề mặt hấp thụ dạng dãy ống có kết quả thích hợp nhất về hiệu suất hấp thụ nhiệt , giá thành cũng như công và năng lượng cần thiết cho việc chế tạo. Tuy nhiên nếu trong trường hợp không có điều kiện để chế tạo thì chúng ta có thể chọn loại bề mặt hấp thụ dạng hình rắn. Bề mặt hấp thụ dạng tấm cũng có kết quả tốt như loại dạng dãy ống nhưng đòi hỏi nhiều công và khó chế tạo hơn.
2. Tấm hấp thụ được gắn vào ống hấp thụ bằng cách đan xen từng dải nhỏ là có hiệu quả nhất. Ngoài ra tấm hấp thụ có thể gắn vào ống hấp thụ bằng phương pháp hàn, với phương pháp này thì hiệu quả hấp thụ cao hơn nhưng mất nhiều thời gian và giá thành cao hơn.

Tính toán bộ thu phẳng

Khảo sát panel mặt trời với hộp thu kích thước axbx, khối lượng mo, nhiệt dung riêng Co được làm bằng thép dày t, bên trong gồm chất lỏng tĩnh có khối lượng m, và lưu lượng G[kg/s] chảy liên tục qua hộp. Xung quanh hộp thu bọc 1 lớp cách nhiệt, tỏa nhiệt ra không khí với hệ số . Phía trên mặt thu F1= ab với độ đen  là 1 lớp không khí và 1 tấm kính có độ trong D. Chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp này là c, k , K và c, k, K.

Cường độ bức xạ mặt trời tới mặt kính tại thời điểm  là E() = Ensin( , với ( ) =  là góc nghiêng của tia nắng với mặt kính,  = 2 /n và n = 24 x 3600s là tốc độ góc và chu kỳ tự quay của trái đất, En là cường độ bức xạ cực đại trong ngày, lấy bằng trị trung bình trong năm tại vĩ độ đang xét. Lúc mặt trời mọc  = 0, nhiệt độ đầu của panel và chất lỏng bằng nhiệt độ to của không khí ngoài trời.

Cần tìm hàm phân bố nhiệt độ chất lỏng trong panel theo thời gian  và tất cả các thông số đã cho: t = t (, abt, mo.Co, m.Cp,  D F1 , G, c, k , K, c, k, K , , to , , En ).

Các giả thiết khi nghiên cứu:

• Panel được đặt cố định trong mỗi ngày, sao cho mặt thu F1 vuông góc với mặt

phẳng quỹ đạo trái đất.

- Tại mỗi thời điểm , coi nhiệt độ chất lỏng và hộp thu đồng nhất, bằng t().

Lập phương trình vi phân cân bằng nhiệt cho hộp thu:

Khi panel đặt cố định (tĩnh). Xét cân bằng nhiệt cho hệ gồm chất lỏng và hộp kim loại, trong khoảng thời gian d kể từ thời điểm .

Mặt F1 hấp thụ từ mặt trời 1 lượng nhiệt bằng:

Q1 = 1DEnsin. F1.sin.d, [J].

Hình 4.8. Mô hình tính toán bộ thu phẳng

Lượng nhiệt Q1 được phân ra các thành phần để:

- Làm tăng nội năng vỏ hộp dU = mo.Codt,

- Làm tăng entanpy lượng nước tĩnh dIm = m.Cpdt ,

- Làm tăng entanpy dòng nước dIG = Gd Cp (t - to) ,

- Truyền nhiệt ra không khí ngoài trời qua đáy F3 = ab và các mặt bên

F2 = 2(a+b) với hệ số truyền nhiệt k3 = k2 = ${\frac{{\delta }_c}{{\lambda }_c}+\frac{1}{\alpha }}^{-1}$, qua mặt thu

F1= ab với k1 = ${\frac{{\delta }_k}{{\lambda }_k}+\frac{{\delta }_K}{{\lambda }_K}+\frac{1}{\mathrm{1,3}\alpha }}^{-1}$

Vậy có tổng lượng nhiệt bằng Q2 = (k1F1 + k2F2 + k3F3) (t - to) d ;

Do đó, phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = dU + dIm + dIG + Q2 sẽ có dạng:

1DEt Ft sin2 () d = dt miCi + (GCp +  ki Fi) (t - to) d.

Sau phép đổi biến T() = t() - to và đặt a = $\frac{\epsilon {\text{DE}}_n{F}_1}{\sum m_i{C}_i}=\frac{P}{C}$, [K/s],

b = $\frac{{\text{GC}}_p+\sum k_i{F}_i}{\sum m_i{C}_i}=\frac{W}{C}$, [s-1] thì phương trình cân bằng nhiệt cho panel tĩnh là:

T’() + bT() = a sin2() (4.1)

với điều kiện đầu T(0) = 0 (4.2)

Khi panel động được quay để diện tích hứng nắng luôn bằng F1, thì mặt F1 hấp thụ được: Q1 = 1DEnsin. F1.d, [J]. Do đó, tương tự như trên, phương trình cân bằng nhiệt cho panel động có dạng:

T’() + bT() = a sin() (4.3)

với điều kiện đầu T(0) = 0 (4.4)

Xác định hàm phân bố nhiệt độ:

Hàm nhiệt độ trong panel tĩnh sẽ được tìm ở dạng T() = A() e-b.

Theo phương trình (3.1) ta có:

A () = a eb sin2.d = $\frac{a}{2}$ eb (1- cos2)d = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$( eb - I )

với: I =  cos2 .deb = $\frac{e^{\mathrm{b\tau }}}{b}(\mathrm{2\omega }\text{sin}2\text{ωτ}+b\text{cos}2\text{ωτ})-{\frac{\mathrm{2\omega }}{b}}^{2}I$

tức là: I = $\frac{{\text{be}}^{\mathrm{b\tau }}}{{\mathrm{4\omega }}^2+b^2}$ [2sin2 + bcos 2] + C1

Hằng số C1 được xác định theo điều kiện đầu T(0) = 0 hay A(0) = 0, tức là C1 = $\frac{1}{1+(b/\mathrm{2\omega }{)}^2}$. Do đó, hàm phân bố nhiệt độ chất lỏng trong panel tĩnh có dạng:

T() = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$[1- $\frac{b}{{\mathrm{4\omega }}^2+b^2}$(2sin2 + bcos2) - $\frac{e^{-\mathrm{b\tau }}}{1+(b/\mathrm{2\omega }{)}^2}$] (4.5)

Nếu dùng phép biến đổi (Asinx + Bcosx) = $\sqrt{A^2+B^2}$sin (x + artg $\frac{B}{A}$) thì hàm (3.5) sẽ có dạng:

T() = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$[1- $\frac{b}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}$sin(2 + artg $\frac{b}{\mathrm{2\omega }}$ ) - $\frac{e^{-\mathrm{b\tau }}}{1+(b/\mathrm{2\omega }{)}^2}$] (3.6)

Số hạng cuối của tổng có giá trị nhỏ hơn 1 và giảm rất nhanh, nên khi  >1h có thể bỏ qua.

Hàm nhiệt độ trong panel động là nghiệm của hệ phương trình (4.3), (4.4), được tìm như cách trên, sẽ có dạng:

Tđ() = $\frac{a}{b\sqrt{1+(\omega /b{)}^2}}$[sin( + artg $\frac{\omega }{b}$ ) - $\frac{e^{-\mathrm{b\tau }}}{\sqrt{1+(b/\omega {)}^2}}$] (4.7)

Số hạng sau của tổng luôn nhỏ hơn 1 và giảm khá nhanh, nên khi  >2h có thể bỏ qua 22000 .

Các hàm phân bố (4.6) và (4.7) sẽ được mô tả ở hình 4.9 và hình 4.10.

Lập công thức tính toán cho panel tĩnh và động:

Sử dụng các hàm phân bố (4.6) và (4.7) dễ dàng lập được các công thức tính các thông số kỹ thuật đặc trưng cho panel tĩnh và động.

Panel tĩnh đạt nhiệt độ cực đại Tm = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$(1+ $\frac{b}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}$)

lúc m = n( $\frac{3}{8}-\frac{1}{\mathrm{4\pi }}\text{artg}\frac{b}{\mathrm{2\omega }}$).

Panel động đạt nhiệt độ cực đại Tđm = $\frac{a}{b\sqrt{1+(\omega /b{)}^2}}$> Tm

lúc đm = n( $\frac{1}{4}+\frac{1}{\mathrm{2\pi }}\text{artg}\frac{\omega }{b}$).

Sau khi tính nhiệt độ trung bình trong 1 ngày nắng cho mỗi panel theo công thức: Tn = $\frac{2}{{\tau }_n}{\int }_0^{{\tau }_n/2}T(\tau )\mathrm{d\tau }$,

Và dễ dàng tìm được công suất nhiệt hữu ích trung bình Qn= GCpTn, [W], lượng nhiệt thu được mỗi ngày Q = $\frac{1}{2}{\tau }_n{Q}_n$, [J], .v.v.

Hiệu suất nhiệt panel  = $\frac{Q_n}{\overline{E}{F}_1}$

với $\overline{E}$= $\frac{2}{{\tau }_n}{\int }_0^{{\tau }_n/2}{E}_n\text{sin}\mathrm{2\pi }\frac{\tau }{{\tau }_n}\mathrm{d\tau }=\frac{2}{\pi }{E}_n$. Các công thức cụ thể cho các loại panel được giới thiệu ở bảng 4.2.

Các số liệu tính toán cho panel 1 m2 tĩnh và động:

Trong bảng 4.1 giới thiệu các số liệu tính toán cho mẫu panel 1m2 với hộp thu kích thước ab = 1 x 1 x 0,01 m3, được làm bằng thép tấm dày t = 0,001m, Co= 460 J/kgK , mặt thu F1 = 1m2 , độ đen  = 0,95, lớp không khí dày k = 0,01m, tấm kính dày K = 0,005 m , K = 0,8 W/mK , độ trong D = 0,95, lớp cách nhiệt bông thủy tinh dày C = 0,02 m, C = 0,055W/mK, dòng nước qua panel có G = 0,002 kg/s với nhiệt độ to = 30oC. Cường độ bức xạ cực đại En, lấy trung bình trong năm tại Đà nẵng, ở vĩ độ 16o bắc, là En = $\frac{1}{\text{365}}\sum E_{\text{ni}}$= 940 W/m2.

Hình 4.9. Hàm nhiệt độ khi tĩnh t() và khi động tđ() của panel 1m2 có W > WS

Bảng 4.1. Các số liệu tính toán cho panel 1m2

Thông số tính toán	Công thức tính	Giá trị	Đơn vị
Hệ số tỏa nhiệt ra không khí	 = $\frac{{\lambda }_k}{{\mathrm{\Sigma \delta }}_i}$ C(GrPr)n	8,5	W/m2K
Hệ số truyền nhiệt lên trên	k1 = ${\frac{{\delta }_k}{{\lambda }_k}+\frac{{\delta }_K}{{\lambda }_K}+\frac{1}{\mathrm{1,3}\alpha }}^{-1}$	2,2	W/m2K
Hệ số truyền nhiệt qualớp cách nhiệt	k2 = ${\frac{{\delta }_C}{{\lambda }_C}+\frac{1}{\alpha }}^{-1}$	2,1	W/m2K
Khối lượng vỏ hộp thu	m0 = t t (2F1 + 4 )	16	kg
Khối lượng nước tĩnh	m =  F1 ( - 2 t)	8	kg
Nhiệt dung hộp nước	C = m0Co + mCp	40752	J/K
Dòng nhiệt dung qua hộp	W = GCP + ki Fi	12,7	W/K
Công suất hấp thụ max	P =  D EnF1	853,8	W
Tốc độ gia nhiệt max	a = $\frac{P}{C}$	0,021	K/s
Tần số dao động riêngcủa panel	b = $\frac{W}{C}$	3,13.10-4	s-1
Tốc độ góc tia nắng	 = $\frac{\mathrm{2\pi }}{{\tau }_n}$	7,27.10-5	rad.s-1

Bảng 4.2. Công thức chung tính các thông số kỹ thuật đặc trưng và các số liệu cho panel nước nóng 1m2 có W > WS.

Thông số đặc trưng
Panel tĩnh	Panel động
Công thức tính	Số liệu	Công thức tính	Số liệu
Độ gianhiệt max	Tm = $\frac{a}{\mathrm{2b}}(1+\frac{a}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}})$	64 oC	Tđm = $\frac{a}{b\sqrt{1+(\omega /b{)}^2}}$	65,4 oC
Nhiệt độ max	tm=to+ $\frac{a}{\mathrm{2b}}(1+\frac{b}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}$)	94 oC	Tđm = to+ $\frac{a}{b\sqrt{1+(\omega /b{)}^2}}$	95,4 oC
Thời điểmđạt Tm	m=n $\frac{3}{8}-\frac{1}{\mathrm{4\pi }}\text{artg}\frac{b}{\mathrm{2\omega }}$	6,8h	đm=n $\frac{1}{4}+\frac{1}{\mathrm{2\pi }}\text{artg}\frac{\omega }{b}$	6,9h
Nhiệt độcuối ngày	tc = to + $\frac{{\mathrm{2a\omega }}^2}{b({\mathrm{4\omega }}^2+b^2)}$	36 oC	tđc = to + $\frac{\mathrm{a\omega }}{{\omega }^2+b^2}$	45 oC
Độ gia nhiệt TB	Tn= $\frac{a}{\mathrm{2b}}$	34 oC	Tđn= $\frac{a{\omega }^2+{\mathrm{2b}}^2}{\mathrm{\pi b}{\omega }^2+b^2}$	42 oC
Công suất hữu ích TB	Qn= $\frac{a}{\mathrm{2b}}$GCp	280 W	Qđn= GCp $\frac{a{\omega }^2+{\mathrm{2b}}^2}{\mathrm{\pi b}{\omega }^2+b^2}$	349 W
Sản lượng nhiệt 1 ngày	Q = $\frac{{\mathrm{a\tau }}_n}{\mathrm{4b}}$GCp	12MJ	Qđ=GCp $\frac{{\tau }_n}{2}$$\frac{a{\omega }^2+{\mathrm{2b}}^2}{\mathrm{\pi b}{\omega }^2+b^2}$	15MJ
Sản lượngnước nóng	M = $\frac{{\tau }_n}{2}G$, tn = to + Tn	86kgở 64oC	M = $\frac{{\tau }_n}{2}G$, tđn = to + Tđn	86kgở 72oC
Hiệu suất nhiệt panel	= $\frac{\pi {\text{aGC}}_p}{4{\text{bEnF}}_1}$	46%	= $\frac{{\text{GC}}_{p}a{\omega }^2+{\mathrm{2b}}^2}{2{\text{bEnF}}_1{\omega }^2+b^2}$	58%

Điều kiện để chất lỏng sôi trong panel:

Để thu được nước sôi có nhiệt độ ts cần có điều kiện tm  ts hay Tm  ts - to = Ts.

Điều kiện sôi trong panel động là:

Tđm = $\frac{P}{C\sqrt{b^2+{\omega }^2}}$  Ts hay b = $\frac{W}{C}$  $\sqrt{{\frac{P}{{\text{CT}}_s}}^2-{\omega }^2}$

Do đó cần chọn C và W sao cho thỏa mãn 2 điều kiện:

C =  miCi  $\frac{P}{{\mathrm{\omega T}}_s}$ = $\frac{\epsilon {\text{DE}}_n{F}_1{\tau }_n}{\mathrm{2\pi }(t_s-t_o)}$ = CS, [J/K]

W = GCp+  kiFi  $\sqrt{{\frac{P}{T_s}}^2-(\mathrm{C\omega }{)}^2}$= $\omega \sqrt{C_S^2-C^2}$ = WSđ , [W/K] Điều kiện thứ 2 sẽ được đáp ứng nếu  kiFi < WSđ và chọn G  $\frac{1}{C_p}$(WSđ -  kiFi).

Điều kiện sôi trong panel tĩnh là:

Tm = $\frac{a}{\mathrm{2b}}(1+\frac{a}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}})$  TS hay W  $\frac{P}{{\mathrm{2T}}_S}\left[1+\frac{1}{\sqrt{1+(\mathrm{2\omega C}/W{)}^2}}\right]$.

Điều kiện này sẽ được đáp ứng nếu chọn:

C < CS ,  kiFi < WS và G < $\frac{1}{C_p}$(WS -  kiFi). = GS,

với WS là nghiệm của phương trình WS = $\frac{P}{{\mathrm{2T}}_S}\left[1+\frac{1}{\sqrt{1+(\mathrm{2\omega C}/W_S{)}^2}}\right]$

Với panel 1 m2 đặt tại Đà nẵng, thì CS = 167 kJ/K, WSđ = 11,8 W/K, Ws=11,5W/K,

GS = $\frac{1}{C_p}$(WS -  kiFi) = 0,0017 kg/s.

Công thức tính thời gian và lượng nước sôi:

Thời điểm đạt nhiệt độ sôi tS được xác định bởi phương trình t(S) = tS hay T(S) = tS-to = TS.

Giải phương trình T(S) = TS cho mỗi loại panel, sẽ thu được 2 nghiệm S1, và S2. Thời gian sôi sẽ là  = S2 - S1 và lượng nước sôi thu được là GS = GS. Các công thức tính S1,S2, S, GS sẽ đươc giới thiệu ở bảng 3.3.

Với panel ở trên , đã có C < CS ,  kiFi < WS , nếu chọn G =0,001kg/s

Bảng 4.3. Các công thức nhiệt và các số liệu cho panel nước sôi1m2 có W < WS.

Thông sốđặc trưng
Panel tĩnh	Panel động
Công thức tính	Sốliệu	Công thức tính	Số liệu
Thời điểmbắt đầu sôi	s1= $\frac{{\tau }_n}{\mathrm{4\pi }}[\pi -\text{artg}\frac{b}{\mathrm{2\omega }}+$$+\text{ar}\text{sin}\frac{(2{\text{bT}}_S-a)\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}{\text{ab}}]$	5,1h	đs1= $\frac{{\tau }_n}{\mathrm{2\pi }}[\text{artg}\frac{\omega }{b}+$$+\text{ar}\text{sin}\frac{T_S\sqrt{b^2+{\omega }^2}}{a}]$	4,5h
Thời điểmkết thúc sôi	s2= $\frac{{\tau }_n}{\mathrm{4\pi }}[\mathrm{2\pi }-\text{artg}\frac{b}{\mathrm{2\omega }}-$$-\text{ar}\text{sin}\frac{(2{\text{bT}}_S-a)\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}{\text{ab}}]$	9,2h	đs2= $\frac{{\tau }_n}{\mathrm{2\pi }}[\pi +\text{artg}\frac{\omega }{b}-$$-\text{ar}\text{sin}\frac{T_S\sqrt{b^2+{\omega }^2}}{a}]$	10,1h
Thời gian sôi	s= $\frac{{\tau }_n}{\mathrm{4\pi }}[\pi -$$-2\text{ar}\text{sin}\frac{(2{\text{bT}}_S-a)\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}{\text{ab}}]$	4,1h	đs= $\frac{{\tau }_n}{\mathrm{2\pi }}[\pi -$$-2\text{ar}\text{sin}\frac{T_S\sqrt{b^2+{\omega }^2}}{a}]$	5,6h
Lượng nước sôi	GS= $\frac{{\mathrm{G\tau }}_n}{\mathrm{4\pi }}[\pi -$$-2\text{ar}\text{sin}\frac{(2{\text{bT}}_S-a)\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}{\text{ab}}]$	14,8kg	Gđs= $\frac{{\mathrm{G\tau }}_n}{\mathrm{2\pi }}[\pi -$$-2\text{ar}\text{sin}\frac{T_S\sqrt{b^2+{\omega }^2}}{a}]$	20kg
Hiệu suất panel	 = $\frac{\pi {\text{GC}}_p{T}_s{\mathrm{\Delta \tau }}_s}{{\text{EnF}}_1{\tau }_n}$	26%	đ= $\frac{\pi {\text{GC}}_p{T}_s{\mathrm{\Delta \tau }}_{\text{âs}}}{{\text{EnF}}_1{\tau }_n}$	36%

Hình 4.10. Hàm nhiệt độ tĩnh t() và động tđ() của panel nước sôi1m2 có W

Các hàm phân bố lập được đã mô tả tương đối đầy đủ và chính xác sự phụ thuộc của nhiệt độ chất lỏng vào thời gian và hầu hết các thông số của panel. Nó cho phép suy ra các công thức tính nhiệt và các điều kiện cần phải đáp ứng khi muốn tăng nhiệt độ hoặc làm sôi chất lỏng trong panel.

Các công thức đưa ra có thể dùng khi tính thiết kế hoặc kiểm tra panel để gia nhiệt hay đun sôi các chất lỏng khác nhau, ở vĩ độ tùy ý, ứng với các giá trị thích hợp của các thông số  , Cp , tS và En , to.

Bộ thu đặt nằm ngang

Hình 4.11. Cấu tạo loại module bộ thu đặt nằm ngang Module bộ thu nằm ngang có cấu tạo như hình 4.11, gồm một ống hấp thụ sơn màu đen có chất lỏng chuyển động bên trong, bên ngoài là hai ống thuỷ tinh lồng vào nhau, giữa hai ống thuỷ tinh là lớp không khí hoặc được hút chân không. Tất cả hệ ống hấp thụ và ống thuỷ tinh được đặt trên máng parabol trụ, phương trình biên dạng của parabol trụ là:

$y=\frac{x^2}{\mathrm{4p}}$

Trong đó: p là khoảng cách đường tiêu điểm đến đáy parabol.

Theo cách bố trí trên dễ dàng thấy rằng tất cả thành phần vuông góc của tia bức xạ mặt trời sau khi đến gương parabol thì phản xạ đến tâm của ống hấp thụ.

Vấn đề là cần xác định các thông số kích thước các bộ phận của module bộ thu và mối quan hệ giữa các thông số sao cho bộ thu có hiệu quả nhất về mặt hấp thụ nhiệt và về mặt kinh tế.

Các thông số bộ thu và cơ sở tính toán

Khảo sát một bộ thu năng lượng mặt trời (module) kiểu ống có gương parabol trụ như hình 4.12.

Hình 4.12. Kết cấu bộ thu dạng ống có gương phản xạ parabol trụ đặtcố định loại đặt nằm ngangđặt cố định nằm ngangBộ thu gồm một ống đồng ở giữa có đường kính d dày o, khối lượng riêng o nhiệt dung riêng Co, hai bên ống có hàn thêm 2 cánh đồng phẳng có chiều dày c, chiều rộng cánh là Wc, hệ số dẫn nhiệt c và hiệu suất cánh fc, làm nhiệm vụ hấp thụ năng lượng mặt trời với, hệ ống- cánh được sơn phủ một lớp sơn đen và có độ đen , bên trong ống chứa chất lỏng có khối lượng tĩnh m, lưu lượng G[kg/s] nhiệt dung riêng CP chảy liên tục qua bộ thu. Xung quanh ống được bọc 2 ống thủy tinh có đường kính d1, d2, dày k1, k2 có hệ số dẫn nhiệt, hệ số bức xạ và hệ số truyền qua lần lượt là k1, k2, 1, 2, D1, D2 làm nhiệm vụ “lồng kính” và cách nhiệt. Giữa các ống thủy tinh và ống đồng là các lớp không khí có hệ số dẫn nhiệt là kk hai đầu được đệm kính bằng hai nút cao su dày d có đường kính dd và hệ số dẫn nhiệt d. Hệ số tỏa nhiệt từ ống thủy tinh ngoài đến không khí có nhiệt độ to là . Phía dưới hệ ống có mặt phản xạ dạng parabol trụ với hệ số phản xạ R với diện tích thu nắng Fo= N.L. Bộ thu được đặt sao cho mặt phản xạ của parabol hướng về phía mặt trời (trục của hệ ống song song với mặt phẳng quỹ đạo của mặt trời).

Cường độ bức xạ mặt trời tới mặt kính tại thời điểm  là E() = Ensin(), với () = . là góc nghiêng của tia nắng với mặt kính, = 2/n và n = 24 x 3600s là tốc độ góc và chu kỳ tự quay của trái đất, En là cường độ bức xạ cực đại trong ngày, lấy bằng trị trung bình trong năm tại vĩ độ đang xét En = $\frac{1}{\text{365}}\sum E_{\text{ni}}$. Lúc mặt trời mọc = 0, nhiệt độ đầu của bộ thu và chất lỏng bằng nhiệt độ to của không khí môi trường xung quanh.

Phương trình vi phân cân bằng nhiệt của bộ thu

Ta giả thiết rằng tại mỗi thời điểm , xem nhiệt độ chất lỏng và ống hấp thụ đồng nhất và bằng t(). Xét cân bằng nhiệt cho hệ bộ thu trong khoảng thời gian d kể từ thời điểm . Mặt bộ thu hấp thụ từ mặt trời 1 lượng nhiệt bằng Q1:

Q1 = .Ensin .FD .sin.d, [J]. (4.8)

Với FD = D1D2.F1 + fc.D1 D2.F2 + R.D11D23.F3 + R.D1D2.F4, (4.9)

trong đó: F1= L.d , F2= L.2.Wc , F3= L(d2 - d1), F4= L(N - d2) (xem khe hở giữa cánh và ống kính trong là bằng 0).

Lượng nhiệt nhận được của bộ thu Q1 dùng để:

- Làm tăng nội năng của ống hấp thụ dU = (mo.Co + mc.Cc) dt

- Làm tăng entanpy lượng nước tĩnh dIm = m.CPdt

- Làm tăng entanpy dòng chất lỏng dIG = G.CP(t - to) d

- Truyền nhiệt ra ngoài không khí Q2 = Ktt .L(t - to)d

trong đó: khối lượng ống hấp thụ mo= d.L.o.o, [kg],

khối lượng cánh mc= 2LWc.c.c , [kg]

khối lượng nước tĩnh m = $\frac{\pi }{4}$d2.L. [kg],

hệ số tổn thất nhiệt tổng Ktt = [KL + KLbx + nKd.Fd], [W/mK]

n- số nút đệm trên 1m chiều dài bộ thu, [m]-1

hệ số truyền nhiệt qua nút đệm Kd = ${\frac{{\delta }_d}{{\lambda }_d}+\frac{1}{\alpha }}^{-1}$, [W/m2K]

hệ số truyền nhiệt bằng đối lưu và dẫn nhiệt KL=. ${\left[\frac{1}{\alpha \text{.}{d}_2}+\sum _{i=1}^4\frac{1}{{\mathrm{2\lambda }}_i}\text{.}\text{ln}\frac{d_{i+1}}{d_i}\right]}^{-1}$, [W/mK]

hệ số truyền nhiệt bằng bức xạ KLbx= ..qd.(Ttb+To)(Ttb2+To2), [W/mK]

với qd = ${\left[\frac{1}{\mathrm{\epsilon d}}+\frac{1}{d_2}\frac{1}{{\epsilon }_2}-1+\frac{1}{d_1}\frac{2}{{\epsilon }_1}-1\right]}^{-1}$,  = 5.67.10-8 W/mK4

Ttb = 273 + ttb,nhiệt độ tuyệt đối trung bình tính toán của môi chất trong bộ thu, [K]

Vậy ta có phương trình cân bằng nhiệt cho bộ thu:

Q1 = dU + dIm + dIG + Q2 (4.10)

thì phương trình cân bằng nhiệt (4.2) có thể viết dưới dạng:

.En.FD.sin2.d = (mo.Co+m.CP+mc.Cc)dt+(GCP+KttL)(t - to)d. (4.11)

Biến đổi bằng cách thay T() = t() - to và đặt:

a = $\frac{\epsilon \text{.}{F}_D\text{.}{E}_n}{m{}_o\text{.}C{}_o+{\text{mC}}_P+m_c{C}_c}=\frac{P}{C}$ , [K/s] (4.12a)

b = $\frac{{\text{GC}}_P+K_{\text{tt}}\text{.}L}{m{}_o\text{.}C{}_o+{\text{mC}}_P+m_c{C}_c}=\frac{W}{C}$ [1/s] (4.12b)

thì phương trình cân bằng nhiệt cho bộ thu là:

T’() + b.T() = a.sin2() Với điều kiện đầu T(0) = 0

(4.13)

(4.14)

Giải hệ phương trình 4.13, 4.14 tương tự như ở mục trên ta tìm được hàm phân bố nhiệt độ chất lỏng trong bộ thu là:

T() = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$[1- $\frac{b}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}$sin(2 + artg $\frac{b}{\mathrm{2\omega }}$ ) - $\frac{e^{-\mathrm{b\tau }}}{1+(b/\mathrm{2\omega }{)}^2}$] (4.15)

Trong đó a và b được xác định theo công thức 4.12a và 4.12b

Công thức tính toán bộ thu

Từ hàm phân bố (4.15) ta dễ dàng lập được các công thức tính các thông số kỹ thuật đặc trưng cho bộ thu như bảng 4.4:

Bảng 4.4. Các thông số đặc trưng của bộ thu nằm ngang

Thông số đặc trưng	Công thức tính toán
Độ gia nhiệt lớn nhấtTm	Tm = $\frac{a}{\mathrm{2b}}(1+\frac{a}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}})$ [oC]
Nhiệt độ cực đại thu đượctm	tm= to+ $\frac{a}{\mathrm{2b}}(1+\frac{b}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}$) [oC]
Thời điểm đạt nhiệt độ cực đại m	m=n $\frac{3}{8}-\frac{1}{\mathrm{4\pi }}\text{artg}\frac{b}{\mathrm{2\omega }}$ [s]
Sản lượng nhiệt trong 1 ngàyQ	Q = $\frac{{\mathrm{a\tau }}_n}{\mathrm{4b}}$GCP [J]
Nhiệt độ trung bìnhttb	ttb = to + $\frac{a}{\mathrm{2b}}$ [oC]
Công suất hữu ích trung bìnhPtb	Ptb = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$GCP [W]
Sản lượng nước nóngM	M = $\frac{{\tau }_n}{2}G$, [kg]
Hiệu suất nhiệt bộ thu	 = $\frac{Q_{\text{tb}}}{\overline{E\text{.}}{F}_o}$= $\frac{Q_{\text{tb}}}{\frac{2}{{\tau }_n}{\int }_0^{{\tau }_n/2}{E}_n\text{sin}(\mathrm{2\pi }\frac{\tau }{{\tau }_n})\mathrm{d\tau }\text{.}{F}_o}$= $\frac{\pi {\text{aGC}}_p}{4{\text{bE}}_n\text{.}{F}_o}$

Bộ thu có gương phản xạ loại này có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt nhưng trong hệ thống cần có thêm một bơm tuần hoàn môi chất, nên chưa thích hợp cho việc lắp đặt sử dụng ở các vùng sâu vùng xa không có điện lưới.

Hình 4.13. Cấu tạo loại module bộ thu đặt nghiêngBộ thu đặt nghiêng

Cấu tạo module bộ thu đặt nghiêng

Module bộ thu đặt nghiêng có cấu tạo như hình 3.8, gồm một ống hấp thụ sơn màu đen có chất lỏng chuyển động bên trong, 2 bên và mặt dưới ống có hàn 3 cánh nhận nhiệt, bên ngoài là hai ống thuỷ tinh lồng vào nhau, giữa hai ống thủy tinh là lớp không khí hoặc được hút chân không. Tất cả hệ ống hấp thụ và ống thủy tinh được đặt giữa hai máng trụ trái và phải, vị trí tương đối của hệ thống ống- gương phản xạ được miêu tả như trên hình 4.13. Biên dạng của máng trụ được dựng bởi 2 cung tròn tâm O1 và O2 ở hai đầu mút cánh trái và phải, bán kính các cung tròn là (r+W) $\sqrt{2}$ trong đó r là bán kính ống hấp thụ còn W là chiều rộng của cánh, tức là các cung tròn này đi qua đầu mút của cánh dưới (hình 4.13). Với cấu tạo như vậy thì tất cả các tia bức xạ mặt trời trong ngày chiếu đến mặt hứng của bộ thu đều được ống hấp thụ và cánh nhận nhiệt nhận được. Trên hình 4.14 và hình 4.15 biểu diễn quá trình truyền của tia bức xạ vuông góc và xiên góc bất kỳ, các tia bức xạ xiên góc khác cũng có đường truyền tương tự.

Hình 4.15. Quá trình truyền của các tia nắng xiên góc

Hình 4.14. Quá trình truyền của các tia nắng vuông góc Đối với loại bộ thu này gương phản xạ có dạng máng trụ kép nó có tác dụng phản xạ bức xạ mặt trời đến bề mặt hấp thụ giống như parabol trụ trong phần 4.2.2.1 nên thường được gọi chung là gương phản xạ dạng parabol trụ.

Các thông số bộ thu và cơ sở tính toán

Khảo sát một bộ thu năng lượng mặt trời (module) kiểu ống có gương parabol trụ như sau:

Hình 4.16. Kết cấu bộ thu dạng ống có gương phản xạ parabol trụloại đặt nghiêngđặt cố định nằm dọcBộ thu gồm một ống đồng ở giữa có đường kính d dày o, khối lượng riêng o nhiệt dung riêng Co, hai bên và bên dưới ống có hàn thêm 3 cánh đồng phẳng có chiều dày c , chiều rộng cánh là Wc, hệ số dẫn nhiệt c và hiệu suất cánh fc làm nhiệm vụ hấp thụ năng lượng mặt trời, hệ ống- cánh được sơn phủ một lớp sơn đen và có độ đen , bên trong ống chứa chất lỏng, có khối lượng tĩnh m, lưu lượng G[kg/s] nhiệt dung riêng CP chảy liên tục qua bộ thu. Xung quanh ống được bọc 2 ống thủy tinh có đường kính d1, d2, dày k1, k2 có hệ số dẫn nhiệt, hệ số bức xạ và hệ số truyền qua lần lượt là k1, k2, 1, 2, D1, D2 làm nhiệm vụ “lồng kính” và cách nhiệt. Giữa các ống thủy tinh và ống đồng là các lớp không khí có hệ số dẫn nhiệt là kk hai đầu được đệm kính bằng hai nút cao su dày d có đường kính dd và hệ số dẫn nhiệt d. Hệ số tỏa nhiệt từ ống thủy tinh ngoài đến không khí có nhiệt độ to là . Phía dưới hệ ống có mặt phản xạ dạng parbol trụ với hệ số phản xạ R với diện tích thu nắng Fo = N.L. Bộ thu được đặt sao cho mặt phản xạ của parabol hướng về phía mặt trời (trục của hệ ống vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo của mặt trời).

Cường độ bức xạ mặt trời tới mặt kính tại thời điểm  là E() = Ensin(), với () = . là góc nghiêng của tia nắng với mặt kính,  = 2/n và n = 24 x 3600s là tốc độ góc và chu kỳ tự quay của trái đất, En là cường độ bức xạ cực đại trong ngày, lấy bằng trị trung bình trong năm tại vĩ độ đang xét En = $\frac{1}{\text{365}}\sum E_{\text{ni}}$. Lúc mặt trời mọc  = 0, nhiệt độ đầu của bộ thu và chất lỏng bằng nhiệt độ to của không khí môi trường xung quanh.

Phương trình vi phân cân bằng nhiệt của bộ thu

Ta giả thiết rằng tại mỗi thời điểm , xem nhiệt độ chất lỏng và ống hấp thụ đồng nhất và bằng t(). Xét cân bằng nhiệt cho hệ bộ thu trong khoảng thời gian d kể từ thời điểm . Mặt module bộ thu hấp thụ từ mặt trời 1 lượng nhiệt bằng Q1:

Q1 = .Ensin .FD.sin.d, [J]. (4.16)

Với FD = D1D2.F1 + fc.D1 D2.F2 + R. fc.D1D23.F3 + R. fc.D1D2.F4, (4.17)

trong đó: F1= L.d , F2= 2L.Wc , F3= L(d2 - d1), F4= L(N - d2). Ở đây ta giả thiết rằng tất cả các tia bức xạ mặt trời chiếu đến mặt bộ thu trên diện tích F4 sau khi phản xạ từ gương trụ đựơc truyền đến cánh hấp thụ.

Lượng nhiệt nhận được của module bộ thu Q1 dùng để:

- Làm tăng nội năng của ống hấp thụ-cánh dU = (mo.Co + mc.Cc)dt

- Làm tăng entanpy lượng nước tĩnh dIm = m.CPdt

- Làm tăng entanpy dòng chất lỏng dIG = Gd.CP(t - to)

- Truyền nhiệt ra ngoài không khí Q2 = Ktt.L(t - to)d

trong đó: mo= Ld.o.o , [kg]

mc= 3LWc.c.c , [kg],

m = $\frac{\pi }{4}$d2.L. [kg],

Ktt = [KL + KLbx + nKd.Fd], [W/mK]

n- số nút đệm trên 1m chiều dài bộ thu, [m]-1 Kd = ${\frac{{\delta }_d}{{\lambda }_d}+\frac{1}{\alpha }}^{-1}$ , [W/m2K]

hệ số truyền nhệt bằng đối lưu và dẫn nhiệt KL=. ${\left[\frac{1}{\alpha \text{.}{d}_2}+\sum _{i=1}^4\frac{1}{{\mathrm{2\lambda }}_i}\text{.}\text{ln}\frac{d_{i+1}}{d_i}\right]}^{-1}$, [W/mK]

hệ số truyền nhiệt bằng bức xạ KLbx= ..qd.(Ttb+To)(Ttb2+To2), [W/mK]

với qd = ${\left[\frac{1}{\mathrm{\epsilon d}}+\frac{1}{d_2}\frac{1}{{\epsilon }_2}-1+\frac{1}{d_1}\frac{2}{{\epsilon }_1}-1\right]}^{-1}$,  = 5.67.10-8 W/mK4

Ttb = 273 + ttb,nhiệt độ tuyệt đối trung bình tính toán của môi chất trong bộ thu, [K]

Vậy ta có phương trình cân bằng nhiệt cho bộ thu:

Q1 = dU + dIm + dIG + Q2 (4.18)

Hay có thể viết dưới dạng:

.En.FD.sin2.d = (mo.Co+m.CP+mc.Cc)dt +(GCP+ Ktt.L)(t - to)d (4.19)

Biến đổi bằng cách thay T() = t() - to và đặt:

a = $\frac{\epsilon \text{.}{F}_D\text{.}{E}_n}{m{}_o\text{.}C{}_o+{\text{mC}}_P+m_c{C}_c}=\frac{P}{C}$ , [K/s] (4.20a)

b = $\frac{{\text{GC}}_P+K_{\text{tt}}\text{.}L}{m{}_o\text{.}C{}_o+{\text{mC}}_P+m_c{C}_c}=\frac{W}{C}$ [1/s] (4.20b)

thì phương trình cân bằng nhiệt cho bộ thu là:

T’() + b.T() = a.sin2() (4.21)Với điều kiện đầu T(0) = 0 (4.22)

Giải hệ phương trình 4.21, 4.22 tương tự như ở mục trên ta tìm được hàm phân bố nhiệt độ chất lỏng trong bộ thu là:

T() = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$[1- $\frac{b}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}$sin(2 + artg $\frac{b}{\mathrm{2\omega }}$ ) - $\frac{e^{-\mathrm{b\tau }}}{1+(b/\mathrm{2\omega }{)}^2}$] (4.23)

Trong đó a và b được xác định theo công thức 4.20a và 4.20b

Công thức tính toán bộ thu

Từ hàm phân bố (4.23) ta dễ dàng lập được các công thức tính các thông số kỹ thuật đặc trưng cho bộ thu như bảng 4.5.

Bảng 3.5. Các thông số đặc trưng của bộ thu đặt nghiêng

Thông số đặc trưng	Công thức tính toán
Độ gia nhiệt lớn nhấtTm	Tm = $\frac{a}{\mathrm{2b}}(1+\frac{a}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}})$ [oC]
Nhiệt độ cực đại thu đượctm	tm= to+ $\frac{a}{\mathrm{2b}}(1+\frac{b}{\sqrt{b^2+{\mathrm{4\omega }}^2}}$) [oC]
Thời điểm đạt nhiệt độ cực đại m	m=n $\frac{3}{8}-\frac{1}{\mathrm{4\pi }}\text{artg}\frac{b}{\mathrm{2\omega }}$ [s]
Sản lượng nhiệt trong 1 ngàyQ	Q = $\frac{{\mathrm{a\tau }}_n}{\mathrm{4b}}$GCP [J]
Độ gia nhiệt trung bìnhTn	Tn = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$ [oC]
Nhiệt độ trung bìnhttb	ttb = to + $\frac{a}{\mathrm{2b}}$ [oC]
Công suất hữu ích trung bìnhPtb	Ptb = $\frac{a}{\mathrm{2b}}$GCP [W]
Sản lượng nước nóngM	M = $\frac{{\tau }_n}{2}G$, [kg]
Hiệu suất nhiệt bộ thu	= $\frac{Q_{\text{tb}}}{\overline{E\text{.}}{F}_o}$= $\frac{Q_{\text{tb}}}{\frac{2}{{\tau }_n}{\int }_0^{{\tau }_n/2}{E}_n\text{sin}(\mathrm{2\pi }\frac{\tau }{{\tau }_n})\mathrm{d\tau }\text{.}{F}_o}$= $\frac{\pi {\text{aGC}}_p}{4{\text{bE}}_n\text{.}{F}_o}$

Gương phản xạ của loại bộ thu này có cấu tạo hơi phức tạp hơn, nhưng hệ thống làm việc theo nguyên tắc đối lưu tự nhiên nên không cần phải có thêm bơm tuần hoàn môi chất, do đó rất thích hợp cho việc triển khai sử dụng ở các vùng sâu vùng xa không có điện lưới.

Tính toán chọn kích thước bộ thu

Các kích thước module bộ thu cần phải chọn hoặc tính toán sao cho bộ thu đạt được hiệu quả cao nhất về mặt kinh tế cũng như khả năng hấp thụ nhiệt từ NLMT, đồng thời đảm bảo các yêu cầu về mặt cấp nhiệt. Các kích thước của module bộ thu có ảnh hưởng đến hiệu suất bộ thu cần phải tính chọn là:

- Đường kính ống hấp thụ chứa môi chất d

- Chiều rộng cánh nhận nhiệt W

- Đường kính ống thuỷ tinh trong d1

- Đường kính ống thuỷ tinh ngoài d2

- Chiều rộng gương trụ phản xạ N

- Đường kính ống hấp thụ d: Nếu d lớn thì diện tích hấp thụ lớn, diện tích nhận nhiệt của nước lớn nên nói chung hiệu suất bộ thu tăng. Mặt khác nếu d tăng thì nhiệt dung C của hệ bộ thu tăng do đó tốc độ gia nhiệt a giảm, hơn nữa nếu d lớn quá thì kết cấu bộ thu sẽ cồng kềnh và không kinh tế. Tốt nhất ta chọn đường kính của ống hấp thụ d = 10mm.

- Chiều rộng cánh nhận nhiệt W: Theo công thức 4.2 và 4.10, khi tăng chiều rộng cánh W, thì FD tăng, mà FD tăng thì tốc độ gia nhiệt a tăng và hiệu suất bộ thu tăng. Nhưng nếu W tăng, hiệu suất cánh fc giảm do đó FD giảm. Vậy ta phải chọn W sao cho tối ưu nhất.

Theo tính toán với trường hợp này thì tốt nhất ta chọn W sao cho ${\frac{K_{\text{tt}}}{\text{λδ}}}^{1/2}\text{.}W$ < 0,5 lúc đó hiệu suất cánh fc > 0,95. Ví dụ: Cánh làm bằng đồng có hệ số dẫn nhiệt =25W/m.độ, chiều dày cánh  = 0,001m, cánh được gắn trên ống đồng đường kính d =0,01m. Với trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên ta lấy Ktt=10W/m2độ ta có biểu thức chọn chiều rộng cánh là:

${\frac{K_{\text{tt}}}{\text{λδ}}}^{1/2}\text{.}W$ = ${\frac{\text{10}}{\text{25}\text{.}\mathrm{0,}\text{001}}}^{1/2}\text{.}W$ < 0,5 Vậy ta có W < 0,025m.

- Đường kính ống thuỷ tinh trong d1: Ống thuỷ tinh trong làm nhiệm vụ tạo "lồng kính". Thường ta chế tạo sao cho hệ ống hấp thụ- cánh đặt khít vào ống thuỷ tinh trong có đường kính d1 tức là d1 = d + 2W. Vậy đường kính d1 phụ thuộc vào d và W, do đó theo phân tích và nhận xét ở trên nếu đường kính ống hấp thụ d =0,01m thì tốt nhất ta chọn d1 < 0,06.

- Đường kính ống thuỷ tinh ngoài d2: Ống thuỷ tinh ngoài làm nhiệm vụ cách nhiệt chống tổn thất ra môi trường xung quanh. Theo nguyên tắc thì d2 càng lớn (lớp không khí giữa 2 ống thuỷ tinh càng lớn) thì tổn thất nhiệt càng ít, nhưng thực tế với loại bộ thu kiểu ống này nếu d2 tăng thì theo công thức 4.9 và 4.17 ta thấy FD giảm nhất là với bộ thu đặt nghiêng, do đó tốc độ gia nhiệt a giảm và hiệu suất bộ thu giảm. Do vậy ta chọn d2 càng nhỏ càng tốt (nhưng tất nhiên phải lớn hơn d1), nhất là đối với bộ thu được hút chân không giữa 2 ống thuỷ tinh.

- Chiều rộng gương trụ phản xạ N: Theo công thức 4.9 và 4.17 ta thấy rằng N càng tăng thì FD tăng, mà FD tăng thì tốc độ gia nhiệt a tăng và hiệu suất bộ thu tăng và nhiệt độ môi chất thu được cũng tăng. Đối với bộ thu nằm ngang trong hệ thống đối lưu tuần hoàn tự nhiên thì sự ảnh hưởng của chiều rộng gương trụ N đến hiệu suất bộ thu và nhiệt độ thu được của môi chất sẽ được khảo sát kỹ ở phần sau. Chiều rộng N của bộ thu loại đặt nghiêng trong hệ thống đối lưu tuần hoàn tự nhiên thì bị hạn chế bởi chiều rộng của tổ hợp ống - cánh (hình 4.13).

Tức là N  $d+\mathrm{2W}(1+\sqrt{2})$.