Características térmicas del intercambiador de calor de suelo con bobina en espiral y nervaduras inclinadas dobles discretas
Autores: Ariwibowo, Teguh Hady; Miyara, Akio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Características térmicas del intercambiador de calor de suelo con bobina en espiral y nervaduras inclinadas dobles discretas
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencia y tecnología de los recursos naturales
Palabras clave
Intercambiador de calor geotérmico
Rendimiento térmico
Bobina DDIR
Caudal
Tasa de transferencia de calor
Mezcla térmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El intercambiador de calor de suelo tipo slinky (GHE) es el GHE de tipo horizontal más utilizado, sin embargo, este GHE tiene una bobina de baja curvatura. El GHE tiene una mala mezcla térmica, especialmente a un bajo caudal. A este caudal, el intercambiador de calor de bobina tiene un rendimiento similar al de un intercambiador de calor de tubo recto. Las costillas dobles inclinadas discretas (DDIR) son bien conocidas por su buena mezcla térmica al generar un vórtice en tubos rectos. En este artículo, se discute un análisis numérico del rendimiento térmico de la bobina simple y la bobina DDIR. Se encontró que el rendimiento térmico de la bobina DDIR era ligeramente superior al de la bobina simple en flujo laminar. En flujo turbulento, la bobina DDIR fue superior a la bobina simple solo en los primeros 149 minutos de operación. El análisis de los primeros 60 minutos muestra que en flujo laminar, la tasa promedio de transferencia de calor en la bobina simple es de 59 W/m y en la bobina DDIR es de 60.1 W/m. En flujo turbulento, la tasa promedio de transferencia de calor es de 62 W/m, y la bobina simple es de 62.3 W/m. El material de la bobina DDIR de cobre produjo una mejor tasa de transferencia de calor que el de compuesto y polietileno de alta densidad (HDPE). La arcilla arenosa tiene la tasa de transferencia de calor más alta. La influencia de la conductividad térmica del suelo en el rendimiento del GHE es más dominante que la convección en la bobina DDIR.
Descripción
El intercambiador de calor de suelo tipo slinky (GHE) es el GHE de tipo horizontal más utilizado, sin embargo, este GHE tiene una bobina de baja curvatura. El GHE tiene una mala mezcla térmica, especialmente a un bajo caudal. A este caudal, el intercambiador de calor de bobina tiene un rendimiento similar al de un intercambiador de calor de tubo recto. Las costillas dobles inclinadas discretas (DDIR) son bien conocidas por su buena mezcla térmica al generar un vórtice en tubos rectos. En este artículo, se discute un análisis numérico del rendimiento térmico de la bobina simple y la bobina DDIR. Se encontró que el rendimiento térmico de la bobina DDIR era ligeramente superior al de la bobina simple en flujo laminar. En flujo turbulento, la bobina DDIR fue superior a la bobina simple solo en los primeros 149 minutos de operación. El análisis de los primeros 60 minutos muestra que en flujo laminar, la tasa promedio de transferencia de calor en la bobina simple es de 59 W/m y en la bobina DDIR es de 60.1 W/m. En flujo turbulento, la tasa promedio de transferencia de calor es de 62 W/m, y la bobina simple es de 62.3 W/m. El material de la bobina DDIR de cobre produjo una mejor tasa de transferencia de calor que el de compuesto y polietileno de alta densidad (HDPE). La arcilla arenosa tiene la tasa de transferencia de calor más alta. La influencia de la conductividad térmica del suelo en el rendimiento del GHE es más dominante que la convección en la bobina DDIR.