Chế tạo máy bơm nước bằng năng lượng gió cho nhà cao tầng

Máy bơm nước

Trong thực tế, máy bơm nước phục vụ cho đời sống và sản xuất tiêu tốn rất nhiều điện. Mục đích của đề tài là nghiên cứu và chế tạo máy bơm nước phục vụ cho nhà cao tầng dùng năng lượng gió. Máy bơm nước dùng năng lượng gió có rất nhiều Ưu điểm, nó sẽ thay thế máy bơm nước dùng điện và được ứng dụng rộng rãi khắp nơi như: khu vực dọc bờ biển, hộ gia đình, những vùng chưa có điện. Ngoài ra, nó còn được áp dụng tưới tiêu trong nông nghiệp.

1. Đặt vấn đề

hiện nay, năng lượng đang là chủ đề “nóng” không chỉ trong phạm vi từng Quốc gia  mà đã trở thành vấn đề lớn mà thế giới phải đối mặt. Các nguồn năng lượng hoá thạch trên thế giới đang cạn kiệt dần. vì thế, con người đã và đang nghiên cứu, áp dụng các nguồn năng lượng tái tạo để đáp ứng được nhu cầu thiếu hụt năng lượng hiện nay. Ở Việt Nam, hiện nay và tương lai việc thiếu hụt năng lượng ngày càng trầm trọng, tình trạng thiếu hụt điện ngày càng miêu tả rõ nét và giá điện ngày càng leo thang. Vì thế, việc áp dụng năng lượng gió phục vụ đời sống và sản xuất là một việc làm rất cấp thiết hiện nay. Dự án “Nghiên cứu và chế tạo máy bơm nước phục vụ nhà cao tầng dùng năng lượng gió” là cần thiết, góp phần tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường cho Quốc gia.

2. Nội dung

2.1. Các đề xuất để bơm nước cho nhà cao tầng

  - Khối lượng nước đề nghị một ngày, với 8 giờ làm việc là 700 lít.

  - Nước cấp cho nhà được dùng vào việc: tắm, giặt,vệ sinh, phun sương …v.v.   

  - Cột áp đẩy là 10 m.

  - Tốc độ gió là 3 m/s.

2.2. Sơ đồ nguyên lý của bơm nước

2.2.1. Cấu tạo của bơm

Hình 1: Hình chiếu đứng của bơm nước dùng năng lượng gió

1: Trục; 2: Ổ bi; 3: Vòng đệm bulông; 4: khuy dẫn hướng;

5: Ròng rọc; 6: Dây kéo; 7: Bơm dao động

2.2.2. Nguyên lý làm việc

Khi gió tác động vào cánh quạt Savonius thì làm cho quạt quay, truyền động cho 2 ổ bi quay và làm trục quay. Do bơm được nối với dây kéo thông qua ròng rọc và vòng dẫn hướng nên bơm chuyển động lên xuống. Mỗi một vòng quay của quạt bao gồm chuyển động lên và xuống của bơm dao động. Khi bơm chuyển đi xuống do lực quán tính và lực đẩy của nước làm cho viên bi chuyển động đi lên, ngược lại bơm lại chuyển động đi xuống tạo thành khoảng hở. Vì thế nước sẽ đi vào bơm qua khe hở này. Khi bơm được kéo lên nhờ lực quán tính, trọng lượng của nước và viên bi làm cho viên bi chuyển động đi xuống đóng kín miệng dưới của bơm và nước được điền đầy vào bơm. Cứ như thế quá trình hoạt động diễn ra liên tục mỗi khi có gió tương tác vào cánh quạt. Bơm được nối với ống nước mềm và được dẫn lên tới bồn chứa nước.

2.2.3. điểm cộng và  nhược điểm của bơm nước bằng năng lượng gió

a. Ưu điểm

  - Kết cấu đơn giản, dễ cung ứng, dễ sửa chữa

  - Momen khởi động nhỏ, Do đó có thể hoạt động ở vận tốc gió thấp.   Bơm có tuổi thọ cao.

  - Độ tin cậy khi vận hành cao, bơm nước với cột áp khá cao.

  - Giá thành rẻ.

b. Nhược điểm

  - Bơm có cột áp cao nhưng có lưu lượng nhỏ.

  - Yêu cầu chất lỏng làm việc phải sạch.

2.3. Kết cấu quạt

Quạt Savonius gồm ba tầng cánh, mỗi tầng cánh đặt lệch nhau 120 0   nên hạn chế được điểm chết và đón gió từ mọi hướng thổi vào.

Hình 2: Hình dung tích và hình chiếu bằng quạt Savonius

2.4. Kết cấu bơm dao động :

2.4.1.  Cấu tạo

1 : Cây ti nối với dây không dãn; 2 : Ống nối với ống mềm;

3 : Ống chữ T; 4 : Thân bơm 5 : dẫn hướng ; 6 : Hòn bi sắt .

2.4.2. Nguyên lý làm việc:

Khi có gió thúc đẩy vào quạt sẽ làm quạt quay, quạt quay sẽ làm dây kéo chuyển động lên xuống thông qua ròng rọc và vòng dẫn hướng. Do dây kéo được mắc vào bơm nên cùng kéo bơm chuyển động tịnh tiến lên xuống theo phương thẳng đứng.

  Khi bơm chuyển đi xuống do lực quán tính và lực đẩy của nước làm cho viên bi chuyển động đi lên, ngược lại bơm lại chuyển động đi xuống tạo thành khoảng hở. Vì thế nước sẽ đi vào bơm qua khe hở này.

  Khi bơm được kéo lên nhờ lực quán tính, trọng lượng của nước và viên bi làm cho viên bi chuyển động đi xuống đóng kín miệng dưới của bơm và nước được điền đầy vào bơm. Qúa trình cứ diễn ra liên tục khi có gió tác động và nước được bơm lên bồn.

2.5. Mô hình thực tế

2.6. Kết quả thí nghiệm

Bảng 1: Kết quả thí nghiệm bơm nước bằng năng lượng gió

Kết quả này chưa đúng với tính toán lý thuyết do hiệu suất bơm dao động còn thấp.