ارائه مدل تحلیلی جدید برای بررسی انتقال حرارت در مبدل های حرارتی گمانه در بازه زمانی کوتاه

در این مقاله مدل تحلیلی جدیدی برای بررسی رفتار حرارتی مبدل های حرارتی گمانه در بازه زمانی کوتاه ارائه شده است. انتقال حرارت در داخل و خارج گمانه به صورت گذرا در نظر گرفته شده است. برای این منظور حل تحلیلی در دو مرحله توسعه داده شده است. در مرحله اول ابتدا پاسخ حرارتی بازه زمان کوتاه (تابع بی بعد G) سیستم به دست آمده و در مرحله دوم دمای سیال خروجی از مبدل با استفاده از تابع پاسخ محاسبه شده است. برای مدل سازی انتقال حرارت در داخل گمانه از آنالوژی بین جریان الکتریکی و جریان حرارتی استفاده شده است. بدین منظور یک مدار معادل حرارتی در داخل گمانه توسعه داده شده و معادلات انرژی حاکم در داخل گمانه بر اساس مدار معادل حرارتی به دست آمده اند. در خارج از گمانه انتقال حرارت به صورت هدایت در راستای شعاعی در نظر گرفته شده است. مجموع معادلات حاکم با استفاده از تبدیل لاپلاس حل شده اند و درنهایت دمای متوسط سیال و تابع پاسخ بازه زمانی کوتاه محاسبه شده است. در مرحله بعد دمای سیال در خروجی مبدل با استفاده از تابع پاسخ برای حالت کاکرد منقطع روشن و خاموشی سیستم محاسبه شده است. نتایج حل تحلیلی حاضر با مقادیر تجربی مقایسه شده و همخوانی بسیار خوبی بین مقادیر اندازه گیری شده تجربی و نتایج حل تحلیلی مشاهده شده است.

کلیدواژه ها:

Analytical Solution ، Borehole heat exchanger ، short time periods ، مدل تحلیلی ، مبدل حرارتی گمانه ، بازه زمانی کوتاه