شبیه سازی سه بعدی عملکرد گرمایی مبدل حرارتی فنری شکل مورد استفاده در پمپ های حرارتی زمین گرمایی

استفاده از زمین به عنوان چشمه و یا چاه گرمایی در پمپهای حرارتی زمین گرمایی به علت بالا بردن ضریب عملکرد سیستم و صرفه جویی در مصرف انرژی در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله به شبیه سازی عددی عملکرد گرمایی مبدل فنری مورد استفاده در پمپهای حرارتی زمین گرمایی با استفاده از نرم افزار فلوینت پرداخته شده است. در این بررسی تنها یک حلقه از مبدل فنری شبیه سازی شده است. برای این کار، ابتدا با استفاده از یک مدل ریاضی دمای متوسط سیال در طول یک مبدل فنری محاسبه شده است و سپس از این دما به عنوان دمای ورودی سیال به تک حلقه استفاده شده است. استفاده از ایده شبیه سازی یک حلقه از مبدل با استفاده از دمای متوسط سیال، با نتایج تجربی و عددی مقایسه شد و تطابق خوبی بین نتایج دیده شد. عملکرد گرمایی مبدل فنری از جهات مختلفی از جمله نرخ انتقال حرارت بر واحد طول لوله، ضریب عملکرد سیستم پمپ حرارتی و مقدار هزینه س رمایه گذاری اولیه مبدل برای دو نوع خاک معمولی و رسی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حکایت از برتر بودن عملکرد گرمایی و ضریب عملکرد سیستم در خاک معمولی نسبت به خاک رسی دارند. فاصله بهینه بین دو خط از مبدل هنگامی که مبدل ها به ص ورت آرایش موازی در کنار هم قرار بگیرد، با توجه به کمینه کردن هزینه سرمایه گذاری اولیه مبدل به عنوان تابع هدف نیز تعیین شد. نتایج نشان دادند که هزینه های اولیه نصب مبدل در زمینی با خاک رسی حدود 1 / 5 برابر خاک معمولی (در شرایط یکسان است.

کلیدواژه ها:

پمپ حرارتی زمین گرمایی ، شبیه سازی عددی ، مبدل فنری