رابطۀ بین ویژگی های گرمایی و درجۀ اشباع دوغاب های سیمانی مورد استفاده در مبدل های گرمایی گمانه عمودی
تعداد صفحات انگلیسی : 9
تعداد صفحات فارسی: 15 تعداد کلمات فارسی:6678
چکیده مقاله
هرچند ویژگی های گرمایی خاک و سنگ ارتباط بسیار زیادی با محتوای رطوبت آنها دارد، ولی تعدادی از پژوهش های کاربردی گذشته در زمینه مواد سیمانی[1] تزریقی مورد استفاده در مبدل های گرمایی گمانه عمودی[2] (BHEها)، ویژگی های گرمایی آنها تحت شرایط خشک و اشباع را مورد ارزیابی قرار داده اند. این گروه از پژوهش ها نخست بر روی اندازه گیری و ارتقاء رسانانش گرمایی تمرکز داشتند. با این وجود بسیاری از پژوهش های اخیر بر روی BHEهای عمودی گزارش کرده اند که وقتی یک BHE عمودی تحت عملکرد دوره ای قرار دارد، هم رسانایی گرمایی مواد تزریقی دوغابی و هم ظرفیت گرمایی ویژه بالای آنها دارای یک تأثیر مثبت بر روی عملکرد BHE هستند. علاوه بر این، چون ظرفیت گرمایی ویژه و رسانایی گرمایی مواد دوغابی تزریقی، در زمان شبیه سازی عددی BHEهای عمودی، جزو پارامترهای ضروری به حساب می آیند، لذا این دو باید همراه با یکدیگر مورد ارزیابی قرار گیرند. در این پژوهش، نمونه‌های دوغابی سیمانی برای استفاده در BHEهای عمودی با نسبت های مختلف آب به سیمان (w/c) و سنگ به سیمان (s/c) تهیه و رسانایی گرمایی و رسانایی گرمایی ویژه آنها تحت شرایط کاملاً اشباع، خشک شده با هوا، و اشباع جزئی مورد اندازه‌گیری قرار گرفتند. علاوه بر این، روابط حاکم بر نسبت مخلوط شدن دوغاب های تزریقی سیمانی، درجه اشباع، و ویژگی های گرمایی نیز مورد آزمایش قرار گرفتند. علاوه بر این، روابط بین نسبت مخلوط شدن دوغاب سیمانی، درجه اشباع و ویژگی های گرمایی نیز ارزیابی شدند. رسانایی گرمایی و ظرفیت گرمایی ویژه دوغاب های سیمانی، تحت شرایط خشک شدن با هوا و شرایط اشباع شده، به ترتیب به میزان 30/38 – 56/15 درصد و 34/22 – 79/11 درصد کاهش پیدا کردند. از این گذشته، تحت شرایط اشباع جزئی، رسانایی گرمایی و ظرفیت گرمایی ویژه دوغاب های سیمانی، به طور خطی با ]افزایش[ درجه اشباع، کاهش پیدا کرد. رسانایی گرمایی دوغاب های سیمانی بیشتر تحت تأثیر نوسانات نسبت s/c قرار داشتند، نه نسبت w/c؛ در حالی که ظرفیت گرمایی ویژه تحت تأثیر مقدار آب موجود در فضاهای خالی[3] قرار داشت. نتایج حاصل از این کار پژوهشی، برای به دست آوردن یک سری معادلات تجربی به منظور پیش بینی ویژگی های گرمایی دوغاب های سیمانی با نسبت های مختلف مخلوط شدگی مورد استفاده قرار گرفت؛ که انتظار می رود برای پژوهش های بعدی در زمینه BHEهای عمودی مفید واقع شود.
Relationship between the thermal properties and degree of saturation of cementitious grouts used in vertical borehole heat exchangers
a b s t r a c t
Although the thermal properties of soil and rock are strongly affected by moisture content, a number of previous experimental studies on the grouting materials used in vertical borehole heat exchangers (BHEs) have assessed their thermal properties under saturated and dried conditions. These studies have focused primarily on measurement and improvement of thermal conductivity. However, recent numerical studies on vertical BHEs reported that when a vertical BHE is under intermittent operation both the thermal conductivity of the grouting material and its high specific-heat capacity have a positive effect on the performance of the BHE. Moreover, because both the specific-heat capacity and thermal conductivity of the grouting material are essential parameters when numerically simulating vertical BHEs, they should be investigated together. In this study, cementitious grout specimens were prepared for use in vertical BHEs with different water/cement (w/c) and sand/cement (s/c) ratios, and their thermal conductivity and specific-heat capacity under saturated, air-dried, and partially saturated conditions were measured. Furthermore, the relationships of the mixing ratio of cementitious grout, degree of saturation, and thermal properties were analyzed. The thermal conductivity and specific-heat capacity of cementitious grout decreased by 15.56–38.30% and 11.79–22.34%, respectively, under air-dried rather than saturated conditions. Moreover, under partially saturated conditions, the thermal conductivity and specific-heat capacity of cementitious grout decreased linearly with the degree of saturation. The thermal conductivity of the cementitious grout was more significantly affected by variations in the s/c ratio than in the w/c ratio, while the specific-heat capacity was affected by the amount of water in voids. The results were used to derive empirical equations to predict the thermal properties of cementitious grouts with various
mixing ratios, which are expected to be useful for further studies on vertical BHEs.
دانلود رایگان مقاله انگلیسی
دانلود مقاله دات کام 
توضیحات محصول
رابطۀ بین ویژگی های گرمایی و درجۀ اشباع دوغاب های سیمانی مورد استفاده در مبدل های گرمایی گمانه عمودی
تعداد صفحات انگلیسی : 9
تعداد صفحات فارسی: 15 تعداد کلمات فارسی:6678
چکیده مقاله
هرچند ویژگی های گرمایی خاک و سنگ ارتباط بسیار زیادی با محتوای رطوبت آنها دارد، ولی تعدادی از پژوهش های کاربردی گذشته در زمینه مواد سیمانی[1] تزریقی مورد استفاده در مبدل های گرمایی گمانه عمودی[2] (BHEها)، ویژگی های گرمایی آنها تحت شرایط خشک و اشباع را مورد ارزیابی قرار داده اند. این گروه از پژوهش ها نخست بر روی اندازه گیری و ارتقاء رسانانش گرمایی تمرکز داشتند. با این وجود بسیاری از پژوهش های اخیر بر روی BHEهای عمودی گزارش کرده اند که وقتی یک BHE عمودی تحت عملکرد دوره ای قرار دارد، هم رسانایی گرمایی مواد تزریقی دوغابی و هم ظرفیت گرمایی ویژه بالای آنها دارای یک تأثیر مثبت بر روی عملکرد BHE هستند. علاوه بر این، چون ظرفیت گرمایی ویژه و رسانایی گرمایی مواد دوغابی تزریقی، در زمان شبیه سازی عددی BHEهای عمودی، جزو پارامترهای ضروری به حساب می آیند، لذا این دو باید همراه با یکدیگر مورد ارزیابی قرار گیرند. در این پژوهش، نمونه‌های دوغابی سیمانی برای استفاده در BHEهای عمودی با نسبت های مختلف آب به سیمان (w/c) و سنگ به سیمان (s/c) تهیه و رسانایی گرمایی و رسانایی گرمایی ویژه آنها تحت شرایط کاملاً اشباع، خشک شده با هوا، و اشباع جزئی مورد اندازه‌گیری قرار گرفتند. علاوه بر این، روابط حاکم بر نسبت مخلوط شدن دوغاب های تزریقی سیمانی، درجه اشباع، و ویژگی های گرمایی نیز مورد آزمایش قرار گرفتند. علاوه بر این، روابط بین نسبت مخلوط شدن دوغاب سیمانی، درجه اشباع و ویژگی های گرمایی نیز ارزیابی شدند. رسانایی گرمایی و ظرفیت گرمایی ویژه دوغاب های سیمانی، تحت شرایط خشک شدن با هوا و شرایط اشباع شده، به ترتیب به میزان 30/38 – 56/15 درصد و 34/22 – 79/11 درصد کاهش پیدا کردند. از این گذشته، تحت شرایط اشباع جزئی، رسانایی گرمایی و ظرفیت گرمایی ویژه دوغاب های سیمانی، به طور خطی با ]افزایش[ درجه اشباع، کاهش پیدا کرد. رسانایی گرمایی دوغاب های سیمانی بیشتر تحت تأثیر نوسانات نسبت s/c قرار داشتند، نه نسبت w/c؛ در حالی که ظرفیت گرمایی ویژه تحت تأثیر مقدار آب موجود در فضاهای خالی[3] قرار داشت. نتایج حاصل از این کار پژوهشی، برای به دست آوردن یک سری معادلات تجربی به منظور پیش بینی ویژگی های گرمایی دوغاب های سیمانی با نسبت های مختلف مخلوط شدگی مورد استفاده قرار گرفت؛ که انتظار می رود برای پژوهش های بعدی در زمینه BHEهای عمودی مفید واقع شود.
Relationship between the thermal properties and degree of saturation of cementitious grouts used in vertical borehole heat exchangers
a b s t r a c t
Although the thermal properties of soil and rock are strongly affected by moisture content, a number of previous experimental studies on the grouting materials used in vertical borehole heat exchangers (BHEs) have assessed their thermal properties under saturated and dried conditions. These studies have focused primarily on measurement and improvement of thermal conductivity. However, recent numerical studies on vertical BHEs reported that when a vertical BHE is under intermittent operation both the thermal conductivity of the grouting material and its high specific-heat capacity have a positive effect on the performance of the BHE. Moreover, because both the specific-heat capacity and thermal conductivity of the grouting material are essential parameters when numerically simulating vertical BHEs, they should be investigated together. In this study, cementitious grout specimens were prepared for use in vertical BHEs with different water/cement (w/c) and sand/cement (s/c) ratios, and their thermal conductivity and specific-heat capacity under saturated, air-dried, and partially saturated conditions were measured. Furthermore, the relationships of the mixing ratio of cementitious grout, degree of saturation, and thermal properties were analyzed. The thermal conductivity and specific-heat capacity of cementitious grout decreased by 15.56–38.30% and 11.79–22.34%, respectively, under air-dried rather than saturated conditions. Moreover, under partially saturated conditions, the thermal conductivity and specific-heat capacity of cementitious grout decreased linearly with the degree of saturation. The thermal conductivity of the cementitious grout was more significantly affected by variations in the s/c ratio than in the w/c ratio, while the specific-heat capacity was affected by the amount of water in voids. The results were used to derive empirical equations to predict the thermal properties of cementitious grouts with various
mixing ratios, which are expected to be useful for further studies on vertical BHEs.
دانلود رایگان مقاله انگلیسی