دانلود پایان نامه : سيستم گرمايش و ذوب برف بر اساس پمپ حرارتي زمين گرمايي در فرودگاه

دانلود پایان نامه : سيستم گرمايش و ذوب برف بر اساس پمپ حرارتي زمين گرمايي در فرودگاه

تعداد صفحات: 66

فرمت فایل: word

دسته بندی:

قیمت: 4500 تومان

تعداد نمایش: 388 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 17 آوریل 2016

به روز رسانی در: 17 آوریل 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

4500 تومان – خرید

دانلود پایان نامه : سيستم گرمايش و ذوب برف بر اساس پمپ حرارتي زمين گرمايي در فرودگاه گولنيو لهستان

 

خلاصه:

طراحي يك سيستم گرمايش و ذوب برف در فرودگاه GolenioW در كشور لهستان هدف اين مقا له مي‌باشد. سيستم بر اساس كار كرد و استفاده  از انرژي زمين گرمايي در منطقة  Sziciecin نزديك به شهر Goleniow طراحي شده است. در اين منطقه آب زمين گرمايي در محدودة دمايي 40 تا 90 درجه سانتيگراد يافت مي‌شود. مبناي طراحي سيستم استفاده از هیت پمپ هايي مي‌باشد كه گرما را از آب گرم 40 تا 60 درجه سانتيگراد جذب مي‌كنند. براي درك عملكرد چيدمان پمپ حرارتي مختلف در يك سيستم گرمايي براي سيال زمين گرمايي  40 oc مقايسه هايي به عمل آمده است. براي منطقه مورد نظر محاسبات جريان سيال و محاسبات گرمايش موجود مي‌باشد.

سيستم ديواره هاي پخش گرما شامل يك دبی سنج مبدل حرارتي زمين گرمايي و پمپ حرارتي (كه به طور الكتريكي كار مي‌كند) مي‌باشد. اگر سيستم با يك اوپراتور كه مستقيماً بعد از مبدل حرارتي زمين گرمايي نصب شده است كار کند سيم نوع  I  و اگر با اوپراتوري كه بطور غيرمستقيم روي شبكة برگشت آب نصب شده است كار كند سيتم نوع  I I و اگر شامل يك منبع حرارتي معمولي با يك ديگ گازي (كه مي‌توانند با هم با يك مبدل حرارتي زمين گرمايي كار كنند) سيستم نوع  I I I  مي‌باشد.

منطقه گرمايش توسط يك سيستم توزيع (شامل اتصالات موازي) گرما را بين مصرف كنندگان با احتياجات مختلف توزيع مي‌كند.در اولین مصرف کننده (سيستم گرمايش با رادياتور دما پايين) محاسبات در دو حالت كاري متفاوت انجام مي‌شود. در اولين حالت دماي آب خروجی و ورودي تابعي از دماي هوای بيرون مي‌باشد. در دومين حالت دماي آب خروجي و ورودي به دماي بيرون بستگي ندارد و ثابت فرض مي‌شود. دومین مصرف کننده يك سيستم تهويه وآب گرم مصرفی است كه آب شبكه را با دماي ثابت در طول سال به حركت در مي‌آورد. نوع سوم استفاده يك سيستم ذوب برف است.

كه در محدوده دمايي  3oc تا– 16 oc  با تأمين گرماهاي متفاوت در دو حالت ذوب برف و در جا كاركردن، عمل مي‌كند.گرماي ناشي از زمين در اين سيستم توسط مبدل حرارتي تامين مي‌شود.

هر يك  از سه سيستم فوق الذكردر اين مقاله مورد نظر مي‌باشند و توسط دياگرام شماتیكي مربوطه  كاربرد انرژي زمين گرمايي، الكتريكي و انرژي كسب شده توسط ديگ گازي را شرح مي‌دهد معرفي مي‌شوند.

در  سيستم هاي گرمايي، هيت پمپ مستقيم از هيت پمپ غير مستقيم اقتصـــادي تر و موثرتر مي‌باشد. با كنترل هدفمند وبا استفاده از يك حسگر برف در يك سيستم ذوب برف مقدار آب گرم و هزينه عمليات كاهش مي‌يابد.

معرفي

متاسفانه اخيراً  همه احتياجات سوخت لهستان براي گرمايش از سوزاندن زغال سنگ   قهوه اي تأمين مي‌شود. مهمترين نتيجه سوزاندن چنين سوختهاي فسیلي تخريب محيط زيست است.

براي مهار رشد سريع آلودگي محيط زيست، صاحب نظران تمايل زيادي بسمت جايگزيني منابع انرژي (بازگشت پذير) كه در ميان آنها انرژي زمين گرمايي نقش مؤثري ايفاء مي‌كند دارند. لهستان يك كشور غني در منابع آب زمين گرمايي با آنتالپي متوسط مي‌باشد. حجمي از اين آبهاي گرمايشي ، در حدود تقريباً  6500 Km3 (در سوكولوسكي) دمايي بين 30 تا 120 درجه سانتيگراد دارند.آب در محدودة دمايي  50 oc  تا  90 oc از ميان سوراخهايي با عمق km 1.5 تا  3km به سطح زمين آورده مي‌شوند.

كم و بيش منابع زمين گرمايي بطور يكنواخت در قسمت هایي از لهستان در حوزه يا زير حوزه هاي زمين گرمايي مخصوصي كه به مناطق و ايالات زمين گرمايي خاصي تعلق دارد توزيع شده اند. بهترين شرايط مناسب و دلخواه زمين گرمايي در  Podhale and  Studety, Polish Low land  مي‌تواند يافت شود.با وجود چنين انرژي با پتانسيل بالا در منابع زمين گرمايي، بهره برداري گسترده از يك دهه پيش شروع شده است.

تا اين زمان، آب زمين گرمايي فقط براي منظورهاي استحمام درماني مورد استفاده بوده است.  مثال هايي از ، مراكز مهمي كه آب زمين گرمايي را براي درمان بيماري به كار مي‌بردند Spas:

 Ladek zdroj , cieplice , ciechocink  هستند.

بين سالهای 1993 تا 2001 ، چهار سيستم گرمايي بزرگ بر اساس انرژي زمين گرمايي درلهستان ساخته و نصب شده اند.  (Banska  Nizna, Pyrzyce ,Mszczonow ,Uniejow) محاسبات طراحي پروژه بر اساس كاربرد انرژي زمين گرمايي توسط يك مبدل حرارتي و يك هيت پمپ در آرايش هاي متفاوت ارائه شده است.از آب گرم توليد شده براي رادياتور وگرمايش آب معرفي و همچنين براي انتقال حرارت به منظور نصب يك سيستم ذوب برف در فرودگاه GOLENIOW استفاده خواهد شد.

اين عمل امكان كاهش انتشار گازهاي گلخانه اي را نسبت به سوختهاي معمولي ايجاد مي‌كند. ذوب يخ (برف) پياده رو توسط آب و بخار زمين گرمايي در چندين كشور، از جمله ايسلند، ژاپن و ايالات متحده استفاده مي‌شود.اين تأسيسات مي‌توانند شامل پياده روها، جاده ها، سراشيبي ها، باند فرودگاه ها، ميدان ها، محوطه پارگينك و پل‌ها باشند.

اغلب اين كار توسط يك محلول گليكول انجام مي‌شود. آب يا بخار گرم درون لوله هاي زیر پياده رو به گردش در مي‌آيد.اين مقاله سعي دارد احتياجات كلي طرح براي يك سيستم ذوب برف را معرفي كند و يك راه حل براي فرودگاهي كه سيستم آب گرم زمين گرمايي اش توسط مبدل هاي حرارتي تأمين مي‌شود پيشنهاد مي‌كند.از فوايد آشكار چنين سيستم هايي اين است كه احتياج به برف روبي از بين مي‌رود. آرامش و راحتي بيشتر براي پياده‌ها و وسايل نقليه، كاهش زحمت برف روبي و شرايط كاري بهتر در فرودگاه ايجاد مي‌شود.

2.هيت پمپ‌ها در سيستم گرمايش

هيت پمپ  وسايل انتقال حرارتي هستند كه به استفاده از كار يا گرماي ورودي قادر هستند كه جهت نرمال انتقال حرارت را معكوس كنند و در يك دماي پايين گرما را جذب و آن را در يك دماي بالاتر دفع نمايند.هيت پمپ‌ها در طرح هاي گرمايش زمين گرمايي در دماي پايين براي افزايش گرماي خروجي از سيال استفاده مي‌شوند، اما نقش مشخص آنها در هر طرح به دماي سيالي كه مورد استفاده قرار مي‌گيرد بستگي دارد.

بنابراين با سيالات دما متوسط در محدوده oc  40تا 70 oc ، گرماي خارج شده توسط مبدل اوليه تقويت مي‌شود. با اين وجود ، با سيالات با دماي پايين تر از  40 oc ، تقريباً مبادله گرما بصورت مستقيم مشكل و غير ممكن مي‌شود و با نصب پمپ حرارتی این کار ممکن میشود.

-2-1 قواعد اساسي

معمولي ترين هيت پمپ‌ها از نوع تراكم بخار هستند كه از يك كمپرسور متحرك مكانيكي با شرح زير استفاده مي‌کنند. وقتي گاز بدون افت گرما متراكم مي‌شود، دما و فشارش بخاطر كاري كه توسط كمپرسور روي گاز انجام مي‌شود افزايش مي‌يابد ، برعكس ، وقتي گاز منبسط مي‌شود، دما و فشارش كاهش مي‌يابد.تبديل مايع به گاز تبخير ناميده مي‌شود و اين عمل در دماي ثابت با جذب گرما از محيط اطراف اتفاق مي‌افتد.گرماي جذب شده باعث افزايش انرژي جنبشي مولكولي مي‌شود.

مقدار گرماي مورد نياز براي تبديل يك واحد جرم از مايع به بخار گرماي نهان تبخير ناميده مي‌شود.در يك ظرف آب جوش روي خوراك پزي وقتي كه از گرماي گرفته شده از خوراك پزي به عنوان گرماي نهان تبخير براي تبديل آب به بخار استفاده مي‌شود، مايع (آب) در دماي جوش باقي مي‌ماند. براي آب مقدار گرماي مورد نياز   است.

 وقتي گاز به فاز مايع بر مي‌گردد (فرآيندي شناخته شده به نام تقطير) گرماي آزاد شده گرماي نهان تقطير ناميده مي‌شود. گرماي نهان تقطير و گرماي نهان تبخير براي هر سيال داده شده اي با هم برابر هستند،‌ بنابراين سيال همان اندازه گرما را در تقطير از دست مي‌دهد كه در تبخير نياز دارد.

.

.

 

6 . طراحي سيستم برف آب كن

اين سيستم برف آب كن براي كار در دماي  -16oc  و  3oc  دماي خارجي طراحي شده است. ماكزيمم بار حرارتي برابر با  200 w/m2  و دماي رفت و برگشت آب  25oc , 55 oc در نظر گرفته شده است. در دماي  0 oc و كمتر اگر برف نبارد سيستم در حال در جا كار كردن است يعني مقداري گرما به سطح منتقل مي‌شود تا در صورت ريزش برف آن آب شود، گرماي در جا كار كردن برابر با با  100w/m2  و دماي رفت و برگشت آب    15 oc ,30 oc فرض شده است. دبي جرمي ثابت براي هر دو حالت برابر با  5.7 lit/m2h در نظر گرفته شده است.

– يك طراحي رادياتوري (شبكه ايي) شامل انتخاب اجزاي زير است:

  1. سيال ناقل حرارت
  2. سيستم لوله كشي
  3. گرم كن سيال
  4. پمپ براي به جريان انداختن سيال
  5. كنترل كننده ها

در طراحي پياده روهاي بتوني  تنش حرارتي هم از پارامترهاي مهم طراحي مي‌باشد.

-6-1 سيال ناقل حرارت

تعداد زيادي سيال وجود دارند كه مي‌توانند ناقل حرارت از گرمكن به پياده رو باشند كه عبارتند از آب نمك ، روغن، آب گليكول. سيال بايد حتماً ضد يخ باشد زيرا سيستم هميشه در دماهاي زير صفر كار مي‌كند. بدون حالت ضديخ بودن ، حرارت تلف شده و از كار افتادن پمپ باعث  منجمد شدن

لوله‌ها و خرابي سطح مي‌شود.

  • آب نمك ارزانترين سيال است اما ظرفيت گرمايي آن نسبت به گليكول كمتر است. استفاده از آب نمك به علت خاصيت خورندگي آن در سيستم نااميد كننده است.

گليكول (اتيلن و پروپيلن) بيشتر در سيستم هاي برف آب كن استفاده مي‌شوند، به علت ارزاني نسبي آنها ، ظرفيت گرمايي بالا و ويسكوزيته كم و عدم خورندگي آنها.

گليكولهاي ماشيني به علت داشتن سيليكاتها پيشنهاد نمي شوند زيرا باعث جمع شدن مواد آلوده، خرابي واشرهاي پمپ‌ها و انعقاد سيال مي‌شود.

گليكول بايد بطور ساليانه از نظر مقدار قليايي بودن و مقدار ضد يخ بودن بررسي شود.  تنها بازدارنده هاي پيشنهادي شركت سازنده بايد بر گليكول اضافه شود. دماي سطح مبدل حرارتي بايد كمتر از  140oc باشد كه متناسب با فشار  280kpa است.

دماي بالاتر از   150oc باعث تسريع در خراب شدن كيفيت بازدارنده‌ها مي‌شود.

-6-2 ساختار پياده رو

هم سطح آسفالت و هم بتون مي‌تواند براي ذوب برف استفاده شود. ضريب انتقال حرارت آسفالت از بتون كمتر است.

بدون در نظر گرفتن تمهيدات لازم آسفالت داغ مي‌تواند لوله هاي پلاستيكي سيستم ذوب برف را از بين برود.

اجزاء سيستم ذوب برف شبكه اي در سطوح بتوني بايستي طوري طراحي شوند كه شامل زيرسازي، اتصالات تماسي، انبساطي، تقويت كننده، زهكشي براي جلوگيري از ترك خوردن سطح مي‌باشد. از طرف ديگر، تركها باعث تحريك شدن نيروهاي كششي و برش مي‌شوند كه باعث شكستن لوله‌ها مي‌شود.

لوله‌ها نبايد در جهت اتصالات انبساطي و اتصالات كليدي و اتصالات كنترل خوابانيده شود.

با اين وجود لوله‌ها بايد حداقل  3mm پايين تر از اجزاي فوق الذكر باشد. اتصالات كنترل بايد در محلهاي تغيير سايز سطح و يا سطح شيب دار قرار بگيرند. فاصله بين اتصالات كنترل براي سطوحي كه روي زمين قرار دارند بايد كمتر از  4.6m و طول نبايد بزرگتر از 2 برابر عرض باشد. در سطوح روي زمين اكثر تركها در طي تعميرات اخير اتفاق مي‌افتد. وابسته به مقدار آبي كه در مخلوط بتون بكار رفته است، انقباض بايد بيشتر از  60mm به ازاي 100 متر در نقاط تعميري باشند. اگر طول سطح بيشتر از 4/6m باشد، بتون نبايد استحكام كافي براي غلبه بر اصطحكاك بين آن و زمين، در طول مدت زمان انقباض داشته باشد.

اگر سطح به دو لايه جدا تقسيم شده باشد، لايه بالايي كه شامل اجزاء ذوب برف مي‌باشد، نبايد تمام نيروهاي وارده را به تنهايي تحمل كند.

بنابراين، سطح پايين بايد طوري طراحي شود كه همه نيرو را تحمل كند.

تركيب بتون در سطح بالايي بايد تمام ويژگي هاي آب و هوايي را تحمل كند.

مقاومت فشاري بايد در حدود 28 تا 34 Mpa باشد.

انحناي پيشنهادي بايد ماكزيمم  50m  و مينيمم  75 m باشد.

لوله‌ها بايد در تماس با يك سطح سالم قرار بگيرد و سپس پوشيده شود.

لوله‌ها نبايد در تماس با اتصالات انبساطي و كنترل قرار بگيرند. بهترين درجه آسفالت بايد براي سطح بالايي به كار برده شود. و قطر سنگ ريزه‌ها نبايد بيشتر از  10mm باشد.

يك مانع رطوبت (و رطوبت گير) بايد بين عايق‌ها قرار بگيرد.

سيستم هاي ذوب برف بايد داراي سطح زهكشي شده معقول باشند. وقتي كه دماي هوا صفر درجه مي‌باشد، يخ در سطوح بالايي ناحيه ايجاد مي‌شوند.

هرگاه آب بتواند در سطوح زيري پياده رو نفوذ كند و يخ بزند، هنگامي كه سيستم خاموش شود، باعث برفك زدن شديد مي‌شود.

ناحيه اي كه توسط برف آب كن محافظت مي‌شودبايد ابتدا اندازه گيري و نقشه كشي شود.

براي حذف تمام برف، شبكه هاي گرمايي بايد در كل ناحيه پخش شوند.

در سيستم هاي بزرگتر ممكن است مطلوب تر باشد كه برف و يخ را فقط در ناحيه هاي پر استفاده تر آب كنيم.برنامه ريزي براي مدارهاي جداگانه بايد طوري باشد كه سطوح يا ناحيه‌ها بطور جداگانه بتوانند گرم شوند. در جايي كه لوازم ذوب برف بايد در كنار موانع قرار بگيرند فاصله بين لوله‌ها بايد بطور يكنواخت كاهش يابد، زيرا مقدار توده بيشتري از برف در نزديكي ديوارها جمع مي‌شود و گرماي مورد نياز بيشتري براي اين اين نواحي لازم است.

-6-3 سيستم لوله كشي

  سيستم لوله كشي مي‌تواند فلزي يا پلاستيكي باشد، لوله هاي فولادي و آهني مدت زمان زيادي است كه استفاده مي‌شوند فولاد و آهن ممكن است بسرعت خورده شوند، اگر سطح آنها توسط پوشش رنگ نشده باشد و يا محافظ كاتدي نشده باشد. همانطور كه در شكل 10 نشان داده شده است .

مطلوبست كه لوله هاي  20mm و مجراهاي 300mm هم مركز بعنوان Coil استاندارد استفاده شود.

 

شكل 10 :

اگر پمپ به اصطحكاك لوله‌ها غلبه كند، سايز لوله‌ها بايد تا m m 25 افزايش يابد.

اما عمق پياده رو هم بايد مطابق آن افزايش يابد. لوله‌ها بايد حداقل  mm 50 زير بتون قرار بگيرند. فاصله بين لوله‌ها براي لوله هاي 130mm, 20mm و براي لوله هاي  140mm  , 25mm مي‌باشد. شكل 11 بارگرمايي يك برف آب كن را بر حسب تابعي از عمق لوله و فاصله بين آنها نشان مي‌دهد.

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد.

پاسخ دهید