Dergiler / Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2018 / Cilt: 24 - Sayı: 4
Toprak kaynaklı ısı borularıyla kaldırımlardaki buzlanmanın önlenmesinin ısıl analizi
- Sayfa
- 591–596
- DOI
- —
Özet
Kış aylarında derinliklere inildikçe toprak sıcaklığı artmakta ve belirli derinlikten sonrada değişmemektedir. Bu çalışmada, toprağın sahip olduğu enerjiden, toprak kaynaklı ısı borularıyla kaldırımlardaki buzlanmanın önlenmesi araştırılmıştır. İlk olarak dış ortam sıcaklığının -1 ile -7 °C arasında, rüzgâr hızının ise 0 m/s ve 3 m/s olarak değiştiği durumda toprak sıcaklığının derinlikle değişimi incelenmiştir. Buzlanmayı önlemek için kullanılacak ısı borularının evaporatör uzunluğu 3 m, kondenser uzunluğu 1 m, adyabatik bölge uzunluğu 0.1 m ve çapları da 25 mm ve 50 mm olarak seçilmiştir. Isı borusu malzemesi paslanmaz çelik ve iş akışkanı da amonyak olarak kabul edilmiştir. Yapılan çalışmada, başlangıç olarak 3 m derinlikteki toprak sıcaklığının 8 °C olduğu kabul edilmiştir. Rüzgar hızı 0 m/s, dış ortam sıcaklığı -1 °C olduğu durumda, 25 mm çapındaki ısı borusu ile 1.2 m2’lik alanı buzlanmaya karşı önlendiği bulunmuştur. Aynı şartlarda 3 m derinlikteki toprak sıcaklığının 12 °C olduğu durumda 25 mm veya 50 mm çapındaki ısı borularının buzlanmaya karşı koruyabileceği alan sırasıyla 2 m2 ve 2.7 m2 olarak bulunmuştur. Isı borusu çapının ve kaynak sıcaklığının artması ısı borusunun ısı taşıma kapasitesini artırmış ve dolayısıyla ısı borusunun buzlanmaya karşı daha etkili olduğu görülmüştür.
Abstract
During the winter months, the soil temperature increases as the soil depth increase, and after a certain depth it does not change. In this study, the prevention of icing on pavements by heat pipes which uses the energy of the ground has been investigated. Firstly, the variation of the soil temperature is investigated when the ambient temperature varies between -1 to -7 °C and the wind speed 0 and 3 m/s. For anti-icing, the evaporator, condenser and adiabatic section lengths of the heat pipe to be used were chosen as 3 m, 1 m and 0.1 m respectively and diameters of the heat pipe were determined as 25 mm and 50 mm. The heat pipe material was selected as stainless steel and the working fluid as ammonia. In the study, first it is assumed that the soil temperature is 8 °C at 3 m depth. If the wind speed and outdoor temperature are assumed to be 0 m/s and -1 °C respectively, icing for 1.2 m2 area was prevented by the 25 mm diameter heat pipe. At the same conditions, icing prevented areas by 25 mm and 50 mm heat pipes were calculated as 2 m2 and 2.7 m2 respectively for 3 m depth and with 12 °C soil temperature. Heat transfer rate was increased by the increase of the heat pipe diameter and ground source temperature, consequently it was seen that the heat pipe was more effective to prevent icing.