Геозонд по принципу термосифона (тепловой трубки)

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Они оба низкого давления. 80-100 не принципиально. Принципиально - сырье и производитель, сколько вторичного сырья в каждой трубе неизвестно.

Как вы собираетесь разбрызгивать фреон в трубке 32мм ? Какой фреон ?
ТТ нафинг не нужна. Если вгонять тепло в землю - то это избыточный СК ...
Для кондиционирования ? Так достаточно 1/10 от отопления, обычный маломощный сплит и ДХ ...

 

Видимо Вы правы. Где-то видел что ПЭ100 высокого давления. Отложилось.
Рабочее тело Бутан.
Загонять тепло в землю полезно летом чтобы регенерировать пласт вместо того чтобы мириться с устоявшимся температурным режимом через 5ть лет.
Разбрызгивать не намерен, - думаю использовать фитиль из смачиваемого материала. К примеру геоткань, если подойдет.

 

С одной 32 трубы реально вытащить всего 100вт при 0.25м/с. Даже если увеличить скорость, с риском закупорки, то пусть 200 максимум 300вт.
Тот же результат даст медь с диаметром бурения 20мм и глубиной 12-15м. Можно расчитать как 32 фреон, так и СО2.
Нафига козе баян, когда есть фортопеан ?

 

Спасибо за замечание. Для 700Вт по трубе внутренним диаметром 26мм скорость газа Бутан у оголовка получилась 1,274 м/с. Думаете, капли плотностью 0,58 кг/л не смогут стечь вниз по спирали наклоном порядка 45 градусов?

Посчитал условия работы Ваших зондов. Результат в таблице. Покритикуйте

 

Сектора - это лишнее. Небольшой угол (10-15град) разведет соседние зонды на 2м. Т. е. один влево-другой вправо. Зонды будут контактировать скорее через 1, чем с соседним. Учитывая, что испаритель внизу зонда.
Также, если есть возможность применить разный угол-15-60град, то разнести можно ещё больше.

Плохо понял про удаление и просадку.
Выше я приводил "равновесный" диаметр цилиндра для полного восполнения теплосъема со стороны окружающего грунта. От этого и нужно плясать.
Если нетрудно, посчитайте потери для температуры грунта 7С, с уже учтенным градусом по равновесной линии, для 30,40,до 150вт отъема тепла с метра зонда.
Эта просадка и будет определяющей. Толщина стенки трубы 2мм, диаметр 32мм, теплопроводность стенки 0.42, грунт ...лучше 3 варианта: 1.0,1.5,2.0.
2.0-2.2 теплопроводность льда, который неизбежно образуется вокруг трубы в минуса ...

Второй "усредненный" вариант ДХ, это медь 3/8 вверх + 1/4 вниз. Приведем пусть 24мм виртуального диаметра - ведь трубы будут разнесены до стенок тех же 32мм диаметра зонда (может чуть больше).

Варианты термосифонов - медь 3/8, 1/2, пусть 5/8 ...

По крайней мере определимся с оптимальными параметрами теплосъем-длина испарителя-расстояние между зондами. Дальше будет проще .

 

По умолчанию предполагались вертикальные зонды, - их и посчитал. Разнесение по углам наклона и хотел предложить для улучшения ситуации. Плюс завивку спиралью "сухой" части ТС, чтобы замедлить стекание капель и заставить ее работать как испаритель.

"равновесный" диаметр цилиндра мы уже обсуждали. Формула, которую Вы использовали неприменима для описания потоков в коаксиальной системе. Поэтому и физического смысла не имеет. Ну что такое "равновесный" диаметр цилиндра? Диаметр, потенциал температуры на котором не падает? Так он падает, просто зависимость логарифмическая.
Как радиус, от которого отсчитывается "опорная температура" взял 2 метра. Посчитал сопротивление почвы цилиндра этого радиуса по отношению к зонду. Если взять радиус 3м, - то учтенное сопротивление грунта будет еще большим, процентов на пять мощность при той же опорной температуре упадет.
Итого. Прописаны потенциалы температур по радиусам от 0 до 2м. Находил сопротивление соответствующего слоя, умножал мощность потока, найденную дельту отнимал от значения потенциала внешнего по отношению к вычисляемому слоя.

Это легко может посчитать каждый, поменяв в ячейке значение λгр и подобрав другие значения температуры теплоносителя для получения требуемой мощности. Но мне не трудно.
Посчитаю только для К-т теплопроводности λгр=2:

Опорная температура= +7
Температура теплоносителя= -8,4
Тепловой поток = 30,25

Опорная температура= +7
Температура теплоносителя= -13,4
Тепловой поток = 40,07
уже маловато, - плюс потери потенциала на передачу магистрали...

150 точно считать?
Опорная температура= +7
Температура теплоносителя= -69,5
Тепловой поток = 150,28

Вы же используете медь 20мм, ее и посчитал. С полиэтиленом в следующей части, когда посчитаю свой зонд.

Это сильно зависит от влажности грунта. Теплопроводность льда выше, условия работы зонда будут более комфортными, при заморозке близлежащих слоев R грунта будет меньше. В нашем случае это даст до 10% прибавки мощности при том же перепаде температур (радиус обмерзания меньше радиуса исследуемого, не охота усложнять расчеты грунтом с переменной λгр, т. к. все равно расчеты только ориентировочные, т. к. никто конкретных параметров грунта не промеряет при инсталляции)

Чтобы не загромождать топик, предлагаю каждому заинтересованному посчитать самостоятельно интересующие варианты. Чтобы не учитывать влияние зондов друг на друга, достаточно просто задать идентичные значения параметров "Опорная температура 1й и 3й сектор" и "Опорная температура 2й и 4й сектрора"

Если кто найдет ошибки в вычислениях, - буду только благодарен.

 

В корне неверно. Мой цилиндр - это труба, температура в которой лишь на один градус меньше окружающего грунта. И не станет меньше, если отбирать сколько положено.
А вот вглубь этого цилиндра - уже будут потери.
Если говорить об плоской стенке, а не о цилиндре, то если 2м - потери 1 градус ..то 1м-потери 2 градуса, ещё 1м - 3 градуса. Т. е. разница грунт-поверхность трубы 3 градуса.
Вы считаете, что тепло идет от трубы, когда в реальности наоборот. И никак не хуже, чем у плоской поверхности .

 

Труба, заполненная грунтом заданной λгр. Да? В каком месте этой трубы будет сниматься передаваемая ей извне заданная мощность? Где именно упадет этот градус? На стенках трубы? Какой толщины эти стенки? И какую смысловую нагрузку несет эта конструкция? Тоьлко чтобы прикинуть на каком расстоянии бить зонды друг от друга? Так это достовернее посмотреть по потенциалам.

Это мне непонятно, простите.

Хм. Анизотропия? В термодинамике? Направление потока тепла меняет свойства вещества?
Или я где-то просто ошибся в знаке?

А если серьезно, то мы имеем дело с цилиндрическим изолятором заданного внутреннего и внешнего радиусов, считаем его сопротивление, от этого и пляшем. Потому как температура падает на сопротивлении а не на λ. Если не согласны с моими вычислениями, - найдите в них ошибку. Я буду только благодарен.

 

По моему разумению - плоскость, где на каждый сантиметр по гвоздю. И молоток, который передает тепло - ритмично бьет по гвоздю в секунду.
Цилиндр внутрь: на стенке цилиндра 2м2 гвозди, и бьет молоток раз в секунду. на половинном расстоянии от центра - молоток никуда не делся. Он будет стучать по гвоздям в два раза быстрее.
Труба и теплоизоляция - обратный эффект, молоток будет стучать реже, по мере удаления от центра, ведь площадь поверхности по мере удаления от центра растет.

Как-то так. Даже если отталкиваться от реальных цифр по рассолу в многоэтажке - дельты 12 градусов никто отродясь не видел ...при снятии всего 21вт с метра .

 

Красивый образ, но все же, точнее брать аналогии из электрических цепей:
"тепловая цепь имеет полную аналогию токовой цепи"
http://www.electrosad.ru/Ohlajd/TC.htm

Вот я и говорю, - "мы имеем дело с цилиндрическим изолятором заданного внутреннего и внешнего радиусов, считаем его сопротивление, от этого и пляшем. Потому как температура падает на сопротивлении а не на λ."
[/QUOTE]

Как-то так. Даже если отталкиваться от реальных цифр по рассолу в многоэтажке - дельты 12 градусов никто отродясь не видел ...при снятии всего 21вт с метра .[/QUOTE]

Посчитал для λ=2 32ПНД 2мм стенки. Для получения 20,34 Вт с метра требуется дельта 8 градусов. Правдоподобно? Если нет, предполагаю что или λ>2 или увеличивали эффективный радиус путем засыпки глины вокруг контуров. Чудес не бывает.

 

Давайте вместе думать, откуда взялась цифра 4h
Наверно h это радиус, который присутсвует в формуле площади цилиндра, которая в свою очередь приведена к длине окружности. Пи- в делителе как раз подтверждает мои предположения.
2h- это наружный диаметр цилиндра. Можно просто записать как Д большое.
Поскольку в делителе присутствует 2, то это сопротивление есть сопротивление в середине стенки этого цилиндра Т. е.(Д+д)/2, если бы мы искали наш средний диаметр.
В общем, вместо 4h можно записать 2 Д без всяких оговорок.

Теперь самый интересный момент - с какого ляху делим внешнюю стенку на внутреннюю ? Почему не наоборот ?

 

Ну что нам дает этот "средний диаметр"? Как его использовать? Сопротивление от радиусов имеет нелинейную зависимость (натуральный логарифм), поэтому ни о чем существенном он нам не говорит.

Ответ, - не знаю. Формулу взял у теплотехников. Вы, тоже ею пользуетесь, но как-то однобоко .
Задам встречный вопос: какого ляда и эти ребята (https://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/521/doc/43480/) делят внешний радиус на внутренний при расчете сопротивления коаксиального изолятора?
"Соотношение, использованное для расчета сопротивления коаксиального элемента изоляции, имеет вид:
Ri = ρi (2πA)^–1*ln (d2/d1),
...
d1 — диаметр внутреннего электрода — диаметр металлизации отверстия, см;
d2 — диаметр внешнего электрода — диаметр перфорации слоя питания (экрана), см."

 

Опечатка вышла. Это для эффективного радиуса зонда 160мм посчитано. Для радиуса 32 мм перепад будет 10 градусов.

Вот еще один источник с той же формулой:
"Термическое сопротивление грунта определяется по формуле Форхгеймера
...
dп - наружный диаметр поверхности теплопровода или эквивалентный диаметр канала, находящегося в соприкосновении с грунтом, м.
При отношении h / dп > 2 термическое сопротивление грунта может определяться по приближенному выражению Rгр=ln (4h/d)/2πλгр" http://www.teplodoma.com.ua/1/rashet_izoliacii/h2str_79.html
h - внешний радиус цилиндра. Я принимаю его равным 2м.
Ну не знаю где может быть подвох. Да, если вместо 4h/d использовать 2h/d, - результат более привлекателен и желаем, но на каком основании так делать?

 

Вопрос интересный, но сопротивление по вашей ссылке считали просто Д/д. Без двойки.
Тогда получим вполне реальные 5 градусов в грунте + градус на стенке =6градусов. Это уже близко к истине .

 

Да можно и D/8d написать, тогда еще красивее и приятней будет, но фактическое сопротивление не изменится. Можно посчитать по исходной формуле (5.13) http://www.teplodoma.com.ua/1/rashet_izoliacii/h2str_79.html
и сравнить с упрощенной. Но условия применения упрощенной формулы выполнены. Не знаю...
Посчитал. Результат совпадает до пятого знака
Еще мысль. В каком режиме работают насосы? В импульсном? Каков характерный период и скважность импульсов (плюс/минус две трамвайные остановки хотя бы)? Нужно посмотреть в сторону теплоемкости грунта.
Формула работает для устоявшегося режима постоянного отбора мощности. Или посмотреть суточные затраты ЭЭ, примерно зная COP, узнаем среднюю мощность с погонного метра. Этот усредненный поток, думаю, будет более согласован с расчетами.

Посчитал.
Плотность грунта для супесей - 2,70 г/см3;
Теплоемкость грунтов 0,17—0,22 кал/г•град, - берем 0,19
1 калория = 0,001162222 Вт * ч
объем грунта в цилиндре радиусом 0,2м = 0,125664 М3
Оствыание этого объема на один градус
Выдаст Вт*ч = 74,92321
При теплосьеме мощностью 30Вт с погонного метра этот цилиндрик будет остывать 2,5 часа.

Вроде-как проясняется ситуация.
Осталось вычислить среднюю мощность с погонного метра. Дайте данные по импульсам работы ТН, пожалуйста.