مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تعیین قطر بهینه مبدل حرارتی هوا – زمین به روش تحلیلی جهت کاربرد تهویه مطبوع

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک تبدیل انرژی دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشیار مهندسی مکانیک تبدیل انرژی دانشگاه تربیت مدرس تهران
3 استادیار مهندسی مکانیک تبدیل انرژِی دانشگاه گیلان (رشت)
4 دانشجوی دکترا مهندسی مکانیک تبدیل انرژی دانشگاه تربیت مدرس تهران
چکیده
در تحقیق حاضر یک مدل تحلیلی جدید برای مبدل حرارتی هوا – زمین ارائه شده است. بدین منظور، معادله گذرای انرژی به کمک قضیه دوهامل برای بخش خاک حل شده و توزیع دمای خاک با استفاده از مفهوم تابع جی به دست آمده است، سپس دمای سیال خروجی از مبدل با حل معادله انرژی در راستای طول محاسبه شده است. نتایج مدل حاضر با نتایج تجربی مقایسه شده و نسبت به دیگر مدل‌های موجود همخوانی بهتری مشاهده شد. در ادامه با استفاده از مدل جدید به بررسی پارامتری و امکان سنجی استفاده از این سامانه در شهر تهران در دوره عملکرد دائم سه ماهه تابستان با دو دمای ورودی مختلف به مبدل پرداخته شده است. از بررسی پارامتری مشخص گردید که به ازای هر دبی‌ جرمی،‌ قطر بهینه‌ متناظر با آن برای مبدل بدست می‌آید. همچنین مشاهده شد که قطر بهینه مبدل تابعی از دبی جرمی و زمان عملکرد سامانه می‌باشد و به دمای خاک و دمای ورودی به مبدل وابسته نیست. پیشنهاد گردید برای تأمین دبی جرمی بزرگ، از چند مبدل با دبی جرمی کوچکتر استفاده شود که در این صورت دمای خروجی از مبدل کاهش می‌یابد؛ با استفاده از مدل حاضر می‌توان عمق و فاصله دفن مبدل‌ها از یکدیگر را محاسبه نمود. همچنین مشخص گردید که این سامانه برای شهرهایی با اقلیم آب و هوایی کوهستانی و متوسط دمای سالیانه محیط پایین، به تنهایی قادر به تأمین آسایش حرارتی در دوره عملکرد دائم سه ماهه تابستان می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Determination of optimum diameter of Earth to Air Heat Exchanger by analytical method for air conditioning

نویسندگان English

Seyed Ali Mirahmadi Golrodbari 1
Mehdi Maerefat 2
Amin Haghighi Poshtiri 3
Asgar Minaei 4
چکیده English

In the present study, a new analytical model for Earth to Air Heat Exchanger is presented. To this end, transient energy equation is solved employing duhamel's theorem and the soil temperature distribution is achieved with the concept of G function. Then, the outlet temperature will be achieved by solving the energy equation along the length of heat exchanger. In comparison to previous models, the present results are in better agreement with those obtained experimentally. Parametric investigation and feasibility study of this system in Tehran has been made using this analytical model for summer season with two different input temperatures. Parametric investigation showed for each mass flow rate, the corresponding optimum diameter is gained. It is observed that optimum diameter is a function of mass flow rate and operation time and independent of soil and input temperature of heat exchanger. For major mass flow rate supply, utilization of heat exchangers with minor mass flow rate is suggested; accordingly the temperature of heat exchanger is decreased. The depth and distance between heat exchangers can be calculated by the present model. It is also revealed this system can solely supply thermal comfort in continuous summer operation for cities with cold climate and low annual average temperature.

کلیدواژه‌ها English

Earth to Air Heat Exchanger
analytical model
Optimum diameter