1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8/10 8,00оценок: 1

Расчет геотермальных зондов

Тема в разделе "Геотермальные тепловые насосы", создана пользователем бурильщик, 11.01.17.

  1. Serg49
    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25

    Serg49

    Участник

    Serg49

    Участник

    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25
    Адрес:
    Тольятти
    На входе задавалась температура теплоносителя в 273 К. Температура грунта по глубине изменялась по формуле: t = 273+12*(-z/100)^0.25. Термостабилизация наступает, то есть dt ~ 0.1 град/час, но для разных зондов и расходов все происходит по-разному. Проще выложить графики, но это сделаю, как только проведу расчеты с циклическим режимом нагрева.
     
  2. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Насчёт не бывает 100% паразитного обмена. Могу предложить миниму 2 конструкции.
    #1 коаксиал где внешняя труба пнд, в внутренняя - гофрированная медь. Паразитный обмен примерно 99,75%
    #2 U-зонд две медные трубы спаянные между собой по всей длине. Если смотреть сверху получится восьмерка «8»

    Таки по вашему если закопать вместо 20 пнд Трубы (в качестве зонда) - 22 медную трубу равной длины такой паразитной восьмеркой - то тепла из земли добыть не получится ? можно говорите в ней жидкий азот хранить ? Я скажу старику Дьюару.
     
  3. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Ну скажите мне, что ваша интуиция вам говорит ? Получится медной трубой гликоль греть или все сожрет проклятый паразитный обмен ?

    Теперь что касается специалистов по дифференциальному исчислению. Выше я говорил, что стабилизец наступает через неделю. Несколько часов - это нипочём.
    Что касается расчёта где лучше всего внешняя труба из алюминия - могли спросить - я бы и так вам сказал. Это открытие капитана очевидность. Из меди результат будет ещё лучше
     
  4. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Конечно возможно при пуске системы для свежего коллектора есть разница в какую сторону гликоль гонять или как трубочки паразитят между собой. Но этот феномен - ровно на 3 дня пока система ещё не вошла в стабильный режим. Мое мнение - миф возник из за торопыжек, которые делали два пробных пуска по 3 часа и бежали научное открытие печатать на форум
     
  5. Pop70
    Регистрация:
    03.06.13
    Сообщения:
    430
    Благодарности:
    245

    Pop70

    Живу здесь

    Pop70

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    03.06.13
    Сообщения:
    430
    Благодарности:
    245
    Адрес:
    Новосибирск
    И 99,75 не получится.
    Вы всё время "забываете", считая "паразитный обмен", про постоянные теплопритоки от грунта.

    Хранить жидкий азот - нельзя. Снизу вскипит, а вот наверх, при 100% паразитном обмене, не получите ни джоуля.
     
  6. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    1. Таки до вас стало доходить! Что контур это не совсем теплообменник! Точнее совсем не он. В теплообменнике всегда нулевая сумма. Весь цимес в попытке отдать от тёплого к холодному как можно больше. А контур - Это скорее кастрюля на печке. Вопрос как влияет перемешивание супа в кострюльке на скорость закипания ? Моя теория что никак - все упирается в мощность конфорки. В нашем случае мощность контура зависит от теплового напора, площади контакта, теплового сопротивления. Все. Соответственно роль играет материал внешней Трубы и его sdr. Качество грунта. Объем прокачиваемого гликоля. Рабочий режим ТН. Вид потока - ламинарный или турбулентный.
    . Паразитный обмен просто некуда вставить в формулу. Остаётся умничать с дифференциалами

    2. Давайте изучим этот пропагандистский феномен подробнее. Итак в медной трубе с 98% паразитным теплообменом азот закипит. То есть теплота в него поступит. И закипит он в закопанной медной трубе намного быстрее чем в пластиковой. И Форма Трубы будет азоту почти пофиг - хоть косичку из неё сделай. Но при этом ни одного джоуля мы на поверхность получить не сможем. Как же так? Льём в трубу жидкий азот - из неё летит со свистом газообразный, но КПД 0%.
    Трубу будет охранять демон Максвелла ? Или выйдет указ Президента на сей счёт ?

    Учитесь признавать ошибки, коллега
     
  7. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    И кстати в примере с кастрюлькой те же факторы. Тепловой контакт кастрюльки с конфоркой плохой из за воздуха. Если примастрячить кострюлю на бентонит или термопасту процесс пойдёт веселее. Материал кастрюли важен. Медная будет намного лучше чем нержавейка. Площадь контакта само собой. Тепловой напор опять же. На газу все кипит намного веселее при той же мощности.
     
  8. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Так что кострюля она по своему тоже теплообменник. И там тоже есть паразитный теплообмен
     
  9. Serg49
    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25

    Serg49

    Участник

    Serg49

    Участник

    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25
    Адрес:
    Тольятти
    Кое что обработал из расчетов по U-образному зонду. Расчет проведен с помощью программного комплекса Fluent.
    Расход меньше 0.1 кг/с (Re = 6000) нецелесообразен, так как можно угодить в зону ламинарного течения, что значительно снизит теплоотдачу.
    В качестве начальных условий для воды, находящейся в зонде, принял температуру грунта.
    Пространственное разрешение вдоль трубы составило 10 см, что, конечно, недостаточно. Но в данном случае точность не важна. Главное - сравнительный анализ. Ниже приведены некоторые результаты.
    upload_2018-11-11_10-45-22.png
    На рис. слева видно, что зонд из пнд достигает максимальной отдачи за час, а зонд из алюминия за три часа при массовом расходе 0.1 кг/с. На рис. справа приведена получаемая тепловая мощность. От зонда из пнд при расходах 0.5 кг/с на пике за 30 мин мощность достигает 16 квт. Но при этом грунт существенно остывает, а прогревается он очень медленно. На следующем рисунке видно, какую "тепловую воронку" проделал зонд при расходе в 0.5 кг/с.
    upload_2018-11-10_22-3-17.png

    В следующий раз покажу как меняется мощность пнд-зонда при расходе в 0.2 кг/с с пульсирующим режимом: час работы/ час простоя. Мне кажется этот режим наиболее оптимальным, так как выдает порядка 5.5 квт, а вот восстанавливает ли грунт начальную температуру я не уверен. Расчет сделал только для 3 часов работы. Попробую хотя бы до 6 часов.
    Ниже показано, как деформируется поле температур в грунте при пульсирующем режиме.
    upload_2018-11-11_10-50-17.png
     
  10. tomato
    Регистрация:
    20.05.10
    Сообщения:
    148
    Благодарности:
    58

    tomato

    Живу здесь

    tomato

    Живу здесь

    Регистрация:
    20.05.10
    Сообщения:
    148
    Благодарности:
    58
    Адрес:
    Siberia
    а сколько поперек трубы? При таких мощностях градиент температуры в грунте порядка 5°С/см. По идее, не должно быть большой разницы между полиэтиленом и алюминием.
     
  11. Serg49
    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25

    Serg49

    Участник

    Serg49

    Участник

    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25
    Адрес:
    Тольятти
    Ближайшая точка к стенке 0.2 мм
     
  12. Serg49
    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25

    Serg49

    Участник

    Serg49

    Участник

    Регистрация:
    28.05.12
    Сообщения:
    17
    Благодарности:
    25
    Адрес:
    Тольятти
    Я не привел картинку изменения температуры грунта во времени, но очевидно, что поперечный градиент температур вблизи зонда существенно меняется с течением времени. Термическое сопротивление алюминиевой трубы, как вы понимаете, ниже полиэтилена, и разница температур наружной и внутренней стенок у этих труб разная. Но она тоже постоянно меняется. Сначала разница небольшая, так как температура воды в трубе и самой трубы равна температуре грунта (в среднем это 6.7 град.), потом возрастает, а затем опять уменьшается. Поэтому мелкая сетка у стенки трубы со стороны жидкости обязательное условие правильного расчета теплообмена.
     
  13. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Сержу: Посмотрел на ваши графики. Они не соответствуют реальности. Уж почему - это вопрос к Вам, но не соответствуют.
    График №1 Температура-Время. После пуска насоса минут 5 температура скачет как оглашенная - пока прокачается жидкость из магистрали внутри дома, пока остынут теплообменники в ТН, пока прокачается горизонтальная уличная магистраль (между зондами). Потом наступает "плато" (минут 15) - это прокачивается "идеально" прогретая жидкость из контуров (в моем случае это +7.7 градуса). После того, как насос потратит этот запас эталонного гликоля температура резка падает примерно до +5.5 градуса - это гликоль, который прямо сейчас греется от внешних стенок коаксиала. И дальше тихонечно-тихонечко эти 5.5 градуса (по 0.1 в час) начинают проседать. Обычно через сутки идет что-то типа +3.0...3.5. Через двое +2.5. Через три устаканивается рабочий режим +2...-2 и дальше колебания только из-за погоды.
    Тепло - может отыграть до +2.5. Холодно - может упасть +1...-3.
    Совсем -27 ударил мороз может и дойти до +0.5...-4
    Ну если контур короткий, то медленно медленно но упадет температура до -2...-6 и на этом ТН рубанет по ошибке.

    Никаких дуг ни разу в жизни не видел. (А пускал я ТН очень часто ибо контур у меня постоянно выкаблучивался - то утечка, то воздух скопился, то циркуляция умирает - грязевик забился).
    Так что фантазии на тему - стартануло с +5 и через 70 или 150 минут достигло +8 - фантастика это.
     
  14. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Теперь что касается мощности. Изумился вашему графику с "зеленым" ПНД. Как я понял речь идет о расходе гликоля. Т. е. желтый - 0.1 кг в сек или зеленый - 0.5 кг в сек.
    Долго ржал. У меня стоит на геотермальном контуре насос Магна. В нем 10 скоростей и куча режимов работы. Так что первое с чем я начал играться - это скоростью прокачки. Типа маслает ТН, а я скорость магны туда-сюда меняю и на цифры смотрю.
    Прежде всего на малых оборотах магны растет дельта (у меня до 12 градусов доходило. Т. е. можно было менять от 4 до 12 градусов). Безусловно если дельта большая, то тепловой напор в коаксиале больше и возможно чуточку мгновенная мощность растет (ну допустим на 10%). Но на долговременную мощность контура игры с насосом почти не влияют. Равно как и на температуру подачи это почти никак не влияет. Так как мощность ТН почти неизменна (опять же несколько процентов КОПа на маленькой дельте лучше, но проценты, а не разы). То точка равновесия примерно в том же месте и остается. Т. е. никаких графиков подобных вашему просто в природе быть не может. Если конечно не поменять ТН на штуку, которая в 5 раз мощнее. Тогда да - через час или два контур высосется до глубокого минуса и все остановится.
     
  15. Кучма Олег
    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Кучма Олег

    Живу здесь

    Регистрация:
    15.01.14
    Сообщения:
    1.287
    Благодарности:
    577
    Адрес:
    Владивосток
    Теперь про тепловые воронки. У Вас какая глубина зонда предусмотрена в программе?
    Если 8 метров, то может и правда (не уверен, но допускаю).

    У меня средняя скважина 80...100 метров глубиной. Соответственно слоеный пирожок там отсутствует как класс. Как известно ниже глубины в 10 метров температура круглый год вообще не меняется. И только медленно медленно растет с глубиной (кажись на 1 градус каждые 200 метров).
    Т. е. между глубиной -10 метров и -100 метров разница от силы 0,5 градуса. А на вашем чертеже дельта в 5 градусов (от 278 до 273 Кельвина).
    Для условий зимы можно сказать, что первые метры скважины вообще не работают - так как температура земли там ниже или равна температуре поступающего гликоля.
    С учетом глубины тепловой воронки в стационарном режиме 6...8 градусов этой половинкой кельвина можно пренебречь. ИМНО. Чтоб не канифолить мозг.

    Удачи в создании КОРРЕКТНЫХ МОДЕЛЕЙ