دانلود ترجمه مقاله مطالعه بهینه سازی فرآیند انتقال حرارت دیواره ذخیره حرارتی پمپ حرارتی در سنگ اطراف تونل (هینداوی 2022)

مطالعه تجربی بهینه سازی فرآیند انتقال حرارت دیواره ذخیره حرارتی پمپ حرارتی در سنگ اطراف تونل در منطقه سردسیر

Experimental Study on Heat Transfer Process Optimization of Heat Storage Wall of the Heat Pump in Tunnel Surrounding Rock in the Cold Region

چکیده

1 مقدمه

2 مدل فیزیکی

3 متدولوژی

4 نتایج آزمایش

5 نتیجه گیری

منابع

چکیده

در خصوص تونل ها در مناطق سردسیر یا بسیار سرد، مشکل نشت در بازه زمانی آب شدن برف ها در بهار بسیار شایع است، که باعث آسیب های متنوع به تونل به دلیل یخ زدگی می شود. با استفاده از انرژی زمین گرمایی سنگ اطراف در پروژه ی تونل، به ویژه پروژه ی تونل زیر لایه ی همیشه یخبندان، سیستم پمپ حرارتی تونل ناحیه ی سرد قابلیت بهبود و ارتقای راندمان انرژی کلی گرمایشی را دارد زیرا درجه حرارت جانبی مربوط به تبخیر پمپ حرارتی افزایش می یابد، که بیشتر به درد تأسیسات ساختمانی پشتیبان محیط اطراف می خورد. با الهام از این سیستم و فناوری بنای کوپلینگ فعال و غیرفعال، نوع بازیابی حرارتی مدل دیوار ذخیره سازی حرارتی در این تحقیق پیشنهاد شده است. با شرح فرآیند انتقال حرارت و گرما در راتباط با نوع بازیابی حرارتی دیوار ذخیره سازی حرارتی و انجام تحقیقات تجربی، امکان پذیری و اثربخشی آن تأیید می شود. نتایج نشان می دهند زمانی که دمای هوای محیط بیرون در اورومچی تقریبا -7°C ~ -15°C است و تابش کلی نورخورشید در لحظه به بازه ی 0~1108 W/m2 می رسد، این نوع دیوار می تواند هوای گرم نزدیک دیوار ایجاد کند که دمای آن 11.89°C بالاتر از دمای محیط است تا یک منبع گرمای با کیفیت برای پمپ حرارتی منبع هوا را زمانی که دما پایین است فراهم کند، که به موجب آن راندمان و کارایی سیستم حرارتی پمپ حرارتی منبع هوا را به طور قابل ملاحظه ای ارتقا می دهد. بدون تجهیزات فتوولتائیک و فتوترمال، نوع بازیابی حرارتی دیوار ذخیره سازی حرارتی میتواند میزان استفاده از انرژی خورشیدی را به 13% تا 20%، حتی حداکثر تا 36% برساند.

2- مدل فیزیکی
نوع بازیابی حرارتی دیوار ذخیره سازی حرارتی در شکل 1 نشان داده شده است، که متشکل از دیوار استاندارد ساختار صرفه جویی در انرژی، لایه ی میانی هوا، و ورق پوششی شفاف است. هوا بدون دمای محیط بیرون از طریق صفحه ی روزنه دار یا اوریفیس پلیت در بخش پایین تر لایه ی میانی هوا وارد می شود و از صفحه ی روزنه دار بالایی هم شار و هم جریان می شود و پس از آن به پورت مکش هوای تبخیر کننده ی پمپ حرارتی منبع هوا فرستاده می شود.

لایه ی میانی هوا ضخامتی برابر با 200 mm دارد، و اندازه ی صفحه ی دیوار ذخیره سازی حرارتی عرضی برابر با 1500 mm و ارتفاع 2000 mm دارد. سه اوریفیس (روزنه) روی دیوار زیر لایه ی میانی هوا باز می شوند تا اجازه دهد هوای بیرون وارد لایه ی میانی هوا شده، و اندازه ی روزنه (اوریفیس) 4 × 15 cm است. اندازه ی اوریفیس در مرکز بالای لایه ی میانی هوا شبیه به کانال فن ϕ 16 cm است. جدول 1 فهرستی از پارامترهای فیزیکی نشان داده شده با هر لایه ی دیوار محفظه را ارائه می کند و نوع بازیابی حرارتی دیوار ذخیره سازی حرارتی در شکل 2 نشان داده شده است. ضریب جذب تابش خورشیدی سطح بیرونی دیوار برابر است با αwall=0.75.

3- متدولوژی
بارزترین تفاوت بین یک چنین دیوار ذخیره سازی حرارتی و دیوار ذخیره سازی حرارتی معمولی حالت جریان هوا در ارتباط با لایه ی میانی می باشد. تبادل گرما روی سطح دیوار ذخیره سازی حرارتی معمولی یک همرفت و انتقال گرمای طبیعی می باشد؛ هوا در لایه ی میانی نوع بازیابی حرارتی دیوار ذخیره سازی حرارتی مجبور به همرفت می شود. فرآیند انتقال حرارت نوع بازیابی حرارتی دیوار ذخیره سازی حرارتی سه بخش دارد: صفحه ی پوششی شفاف، لایه ی میانی هوا، و ساختار دیوار سنگین [22]، و فرآیندهای انتقال گرما و تبادل گرما در شکل 3 نشان داده شده اند.