Parametarska analiza bušotinskog izmjenjivača topline u tlu

Boban, Luka (2014) Parametarska analiza bušotinskog izmjenjivača topline u tlu. = Master's thesis (Bologna) , Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, UNSPECIFIED. Mentor: Soldo, Vladimir.

[img] Text
17_01_2014_Diplomski_rad_Luka_Boban_F.pdf - Published Version
Restricted to IP adress Jezik dokumenta:Croatian

Download (4MB)

Abstract (Croatian)

Bušotinski izmjenjivači topline (BIT) u obliku U-cijevi najčešće su korišteni izmjenjivači za iskorištavanje plitkog geotermalnog potencijala. Jedan takav izmjenjivač topline ugrađen je u sklopu Fakulteta strojarstva i brodogradnje i rezultati ispitivanja toplinskog odziva tla na tom bušotinskom izmjenjivaču obrađeni su analitičkim modelom linijskog izvora topline. Izračunate su vrijednosti toplinske provodnosti od 1,695 W/(m K) i toplinskog otpora bušotine od 0,073 (m K)/W. Daljnjom obradom analizirani su prethodno opisani utjecajni parametri na rad BIT-a i na rezultate ispitivanja toplinskog odziva tla. Uočeno je da očitanje srednje temperature medija u BIT-u u rasponu ±0,3 °C rezultira rasponom promjene toplinskog otpora od ±10%, a očitanje predanog toplinskog toka u rasponu od ±2% rezultira jednako postotnim povećanjem toplinske provodnosti i smanjenjem toplinskog otpora. Raspon toplinskog otpora od ±10% daje i pretpostavka vrijednost temperaturne provodnosti a u rasponu od ±20%, veličina koju je potrebno pretpostaviti kako bi se linearnom regresijom odredila vrijednost otpora bušotine. Temperaturna provodnost vezana je i uz trajanje prijelaznih pojava i što je provodnost veća to je brže postizanje ravnotežnog stanja te je i aproksimacija eksponencijalnog integrala u intervalu mjerenja točnija. Podatci prikupljeni ispitivanjem toplinskog odziva tla korišteni su i za provjeru rezultata dobivenih analitičkim modelom u TR\NSYS-u čiji se model BIT-a zasniva na DST analitičko-numeričkom modelu. Dobivena vrijednost toplinske provodnosti od 1,805 W/(m K) viša je od one dobivene modelom linijskog izvora vjerojatno zbog odstupanja BIT-a od projektnih parametara prilikom izvedbe (kontakt ispune, okomitost i sl.) što su pojave koje analitički model ne prepoznaje pojedinačno, ali ih sve obuhvaća u sklopu efektivne vrijednosti toplinske provodnosti. Dobivene vrijednosti toplinske provodnosti i toplinskog otpora bušotine korištene su kao ulazni podaci za program EED za simulaciju višegodišnjeg rada sustava s BIT-om. Program se temelji na Eskilsonovim g-funkcijama i za zadana ograničenja temperature medija u BIT-u i odabranu geometriju polja BIT-ova računa potrebnu dubinu pojedinog izmjenjivača. Za utjecajne parametre i raspone njihovih vrijednosti, te za zadani objekt, simulacijom 30 godišnjeg rada sustava dobiven je raspon potrebne ukupne duljine izmjenjivača od -3 do 7,4 % u odnosu na analitičko rješenje.

Abstract

U-shaped borehole heat exchangers (BHE) are mostly used heat exchangers for the needs of harvesting shallow geothermal potential. Such heat exchanger is installed on the premises of Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture and results of thermal response test for that BHE were processed with analytical line source model. Values of 1,695 W/(m K) for thermal conductivity and 0,073 (m K)/W for borehole thermal resistance were obtained. Additional analysis included investigation of influental paramteres on BHE and TRT performance. It was noted that medium fluid temperature measurment accuracy of ±0,3 °C causes the borehole thermal resistance to range ±10% in result, and measurment accuracy of ±2% for heat input results in 2% increase of thermal conductivity and 2% decrease in thermal resistance, and vice versa. Thermal resistance of BHE also ranges ±10% as a possible result of thermal diffusivity assumption ranging from +20 to - 20%, value witch has to be assumed when calculating thermal ressistance by means of linear regression. Thermal diffusivity is related to transient processes and greater the diffusivity faster the thermal equilibrium is achieved and more correct is exponential integral approximation. Data collected by thermal response test were used for valiadation of analytical model results by means of TRNSYS software and it's DST based model of BHE. Calculated value of thermal conductivity was 1,805 W/(m K). Slightly larger value could be result of deviation of borehole from design parameteres (filling contact, is it perpendicular...) witch are not calculated independently in analytical model, but are never the less included in effective thermal conductivity. Calculated values were used as input for EED simulation of long time operation of system connected to U-pipes. EED is based on Eskilson's g-functions and for set fluid temperature constraints and choosen geomethry of borehole field calculates needed BHE depth. In this case, after 30 years of system simulation period, range of needed borehole depth, for calculated values as input parameters, was calculated to be from -3% to 7,4%, in contrast to results of analytical solution.

Item Type: Thesis (Master's thesis (Bologna))
Uncontrolled Keywords: bušotinski izmjenjivač topline; toplinski odziv; model linijskog izvora; geotermalni potencijal
Keywords (Croatian): borehole heat exchanger, thermal response, line source model, geothermal potential
Divisions: 1000 Department of Materials > 1020 Chair of Heat Treatment and Surface Engineering
Date Deposited: 22 Sep 2014 18:00
Last Modified: 16 Oct 2015 12:46
URI: http://repozitorij.fsb.hr/id/eprint/2618

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year

Nema podataka za dohvacanje citata