A ground air heat exchanger (GAHX), also called earth air heat exchanger is a useful technology to be integrated with other renewable energy technologies. In this study, ground-air heat exchanger system for the air source heat pump is introduced. The purpose of this study is to design the volumetric flow rate and the length of GAHX system. A GAHX length model equation has been developed and used for calculation. GAHX thermal efficiency are recommended as 75% and 85% in order to optimize pipe length. $2,750m^3/h$, $2,420m^3/h$ of volumetric flow rate on 88.3m, 111.7m length are suggested for providing 7.5kW thermal capacity. And the number of path is recommended more than two to minimize pressure drop. For future study, advanced model equation study with ground thermal behavior and a more efficient GAHX design will be considered.
A numerical study has been performed to investigate two dimensional natural convection heat transfer in a rectangular enclosure with heat sources of constant temperature at the bottom. Calculations were made for various dimensionless heat source lengths, W/L=0.1-0.5, and positions of heat sources at $Gr=2.57{\times}10^6$, Pr=0.71 and Ks/Kf=28.98. For various positions of heat sources, the maximum local Nusselt numbers generally show X=0.81-0.85 at the bottom and X=0.23 at the top. For various dimensionless heat source lengths, the maximum local Nusselt numbers at the bottom show W/L=0.4 for one heat source, W/L=0.2 for two heat sources with fixed centers, W/L=0.5 for two heat sources with moved centers. Finally the maximum heat transfer at the bottom exhibits in condition of W/L=0.4 for two heat sources with moved centers.
Natural convection heat transfer in an enclosure with an opening in the right vertical wall and a heat source at the bottom surface is investigated using a holographic interferometric technique. The effects of the opening length, divider length attached to the top wall, and heater temperature on the temperature distribution are examined. The openging length as well as the divider length greatly affects the degree of inflow and outflow of air. With a small opening, the opening doesn't affect much the upward warm air flow resulting in the symmetric temperature distribution. On the other hand, with the increase of the opening length, the inward cold flow moves the upward flow to the left direction. With the increase of the divider length, temperature in the lower region of enclosure becomes higher for the small opening and lower for the large opening.
Natural convection heat transfer in an enclosure with an opening in the right veritcal wall and a heat source at the bottom surface is investigated using a holographic interferometric technique. The effects of the opening length, divider length attached to the top wall, and heater temperature on the temperature distribution are examined. The opening length as well as the divider length greatly affects the degree of inflow and outflow of air. In the case of small opening length, the opening doesnt affect much the upward warm air flow resulting in the symmetric temperature distribution .The upward flow in hindered by the divider resulting in the decrease of heat transfer from the heater region to the upper region. The longest divider shows the highest temperature in the lower region of enclosure. In the case of large opening length, the inward cold flow moves the upward flow to the left direction. Among the cases of different divider length, the case of H(sub)d=0.25H shows the highest temperature in the lower region of enclosure.
Laser assisted machining (LAM) is an effective method with which to effectively process difficult-to-cut materials. Simple machining processes, such as turning and linear tool paths, have been studied by many researchers. But, there are few research efforts on LAM workpieces using threedimensional shapes because of difficulties controlling the laser heat on workpieces with inclined angles or curved surfaces. Two methods for machining three-dimensional workpieces are proposed in this paper. The first is that the heat source shape and laser focal length are maintained using an index table. Second, a rotary type laser module is controlled using an algorithm to move the laser heat source in all directions. This algorithm was developed to control the rotary type laser module and the machine tool simultaneously. These methods are verified by a CATIA simulation.
Numerical and experimental studies on a heat pipe with two heat sources have been performed to investigate the operating characteristics. Numerical analysis was performed based on the cylindrical two-dimensional incompressible laminar flow for the vapor space and the conjugate heat transfer for the entire heat pipe. Experimental study with a 0.45 m length copper-water heat pipe was also performed to validate the numerical modeling for the heat input range from 29 W to 47 W on each heater. As results, the temperature profiles at the outer wall for the single active heat source as well as the temperature profiles for the switching operation between two heat sources are suggested. Due to the axial conduction, it is found that the temperature drop between the evaporator and the condenser appears small when the heat source closer to the condenser is turned on. For the switching operation in the present study, the transient time is about 700s and the temperatures at the locations of both heat source are same in 130s after switching.
지열원 히트펌프 시스템은 난방과 냉방부분에서 두드러진 관심을 보이고 있다. 국내에 설치된 지열원 히트펌프 시스템의 대부분은 수직형 방식으로 연구대상 또한 수직형이 주류이다. 본 연구에서는 수평형 지열원 시스템을 시설하우스에 설치하여 성능을 조사하였다. 연구결과, 히트펌프만 고려한 난방성능계수는 3.64이고 지열순환펌프를 포함한 성능계수는 3.31로 나타났다. 응축기 제거열에 대한 순환펌프의 동력은 28.0 W/kW이고, 열교환기길이는 53.3m/kW였다. 지중으로부터의 평균채열량은 14.58 W/m이고, 응축열에 대한 열교환기가 매립된 트렌치길이는 27.7m/kW였다.
Optimization of a rectangular profile annular fin with variable pipe inside radius is presented. This optimum procedure is based on fixed fin height and is made by using variables separation method. The optimum heat loss, corresponding optimum fin length and optimum fin efficiency are presented as a function of pipe inside radius, fin half height, inside fluid convection characteristic number and ambient convection characteristic number. One of results shows that the optimum fin length increases linearly with increase of pipe inside radius for fixed fin height and fin base radius.
We propose the correlation to predict the spreading thermal resistance on a plate with symmetrical four heat sources. The correlation transforms four heat sources to a single equivalent heat source and then the spreading thermal resistance can be obtained with the existing equation for a single heat source. When the four heat sources are mounted on a square base plate, the correlation is expressed as a function of the heat source size, the length of base plate, the plate thermal conductivity and the distance between heat sources. Compared to the results of three-dimensional numerical analysis, the spreading thermal resistance by the proposed correlation is in good agreement within 10 percent accuracy.
A ground loop heat exchanger for the ground source heat pump system is the core equipment determining the thermal performance and initial cost of the system The length and performance of the heat exchanger is dependent on the ground thermal conductivity, the operation hours, the ground loop diameter, the grout, the ground loop arrangement, the pipe placement and the design temperature. The result of this simulation shows that higher thermal conductivity of grouting materials leads to the decrease length of geothermal heat exchanger from 100.0 to 84.4%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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