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Método Semi-Analítico para la Transferencia de Calor Transitoria en 3D en Campos Térmicamente Interactuantes de Intercambiadores de Calor en el Suelo

Autores: Prieto, Carlos; Cimmino, Massimo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Método Semi-Analítico para la Transferencia de Calor Transitoria en 3D en Campos Térmicamente Interactuantes de Intercambiadores de Calor en el Suelo


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía térmica

Palabras clave

Estudio
Transferencia de calor
Intercambiadores de calor en el suelo
Advección de fluidos
Interacción térmica
Método semi-analítico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El estudio de la transferencia de calor en intercambiadores de calor en el suelo (GHEs) considerando la advección del fluido dentro de las tuberías; la transferencia de calor entre el fluido y el suelo a través del material de lechada; y la interacción térmica entre los GHEs es una tarea desafiante. El presente artículo presenta un nuevo método semi-analítico que tiene en cuenta los efectos mencionados anteriormente para considerar tanto los efectos a corto como a largo plazo de los GHEs. La transferencia de calor entre el fluido y la lechada se estudió mediante una expansión multipolar transitoria considerando temperaturas de fluido dependientes del tiempo y un modelo de advección para las tuberías obtenido de un balance de energía en el fluido portador de calor. Las interacciones térmicas se analizaron utilizando un método de pozo equivalente mientras se penalizaba la expansión multipolar transitoria para incluir los efectos de interacción térmica. La validación de las predicciones a corto plazo se realizó comparando el modelo propuesto con datos experimentales encontrados en la literatura y con un modelo de FEA. El modelo propuesto se comparó luego con un modelo de FEA en simulaciones a largo plazo de un campo geotérmico compuesto por 24 GHEs para simulaciones multianuales. El método resultó en una reducción sustancial en el tiempo computacional mientras se preservaba una buena precisión en comparación con el modelo de FEA.

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