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題 名 | U型閉迴路地底散熱裝置研究 |
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作 者 | 陸紀文; | 書刊名 | 勤益學報 |
卷 期 | 15 1997.11[民86.11] |
頁 次 | 頁11-27 |
分類號 | 446.6 |
關鍵詞 | U形管地底散熱系統; 傅立葉數; 紐賽數; 土壤熱性質; |
語 文 | 中文(Chinese) |
中文摘要 | 本文旨在研究將冷氣機廢熱間接排入一定深度土壤中的閉迴路地底散熱系統。此 種地底散熱裝置是循環地將水冷式冷氣機冷凝器冷卻水的廢熱導入垂直埋於地下的 U 型管 路,間接將熱量排至土壤層中或地下水層,以取代諸多缺點的冷卻塔。本文分成理論方面與 實驗兩方向進行。 理論部份先將 U 型散熱管簡化為為單一埋入土壤中的垂直散熱管,並將 散熱管與土壤接觸的管壁分成等溫管壁,與熱對流管壁邊界,推導出二種邊界條件下的土壤 暫態溫度分佈、散熱管傳至土壤的瞬時熱傳率與平均熱傳率等相關系統方程式的解析解。由 各解析解的型式初步發現,第一邊界條件下的系統方程式只為傅立葉數 Fo 的函數,、第二 種邊界條件下的系統方程式同時是傅立葉數 Fo 與紐賽數 Nu 的函數。當繪出相關曲線圖後 ,又得知 Fo 值與 Nu 值越小時,環繞散熱管相同無因次半徑的距離處,土壤的溫升越低。 但 Fo 值越小與 Nu 值越大時散熱管的平均熱傳率越大,這幾項特性對設計實際地底散熱系 統提供重要的依據。實驗則選在北宜高速公路坪林隧道東口溪邊鑽掘六個地底散熱孔進行測 試,U 型管入口水溫設定在 40 ℃,連續運轉一週或一個月,出口水溫可低至 22 ℃,最高 只為 29 ℃,證明地底散熱系統確可代替冷卻塔的功能。 最後本研究將實驗結果與理論預測相比較, 兩者間有相當的誤差,原因約可分成 (1) 土壤 熱性質,(2) 土壤中地下水層之流動所增加的散熱效果,(3) 土壤所含水份會從高溫處滲透 至低溫處而影響其熱性質,(4) U 型管散熱時之熱短路現象,(5) 散熱系統非全天候運轉等 理論無法精確掌握或加以考慮的因素而造成差異。 |
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