Effect of the external temperature on the performance of an earth-air heat exchanger

Abstract

In this study, we have taken into account air conditioning through geothermal energy from the ground, which is a simple and cost-effective process but not currently implemented. This process reduces oil consumption, leading to a reduction in pollution. This renewable technology utilizes the geothermal energy from the ground through an air-to-ground heat exchanger called the Canadian or Provencal exchanger. We use it to heat or cool the air passing through buried pipes located a few meters underground. the internal temperature was measured in four cases: 301 Kelvin, then 306 Kelvin, then 311 Kelvin, and finally 317 Kelvin, under laminar flow conditions. The stability of the external temperature was determined for each case, and it was found that the best cooling condition was achieved with an internal temperature of 301 Kelvin at a Reynolds number of 1000. Additionally, it is possible to reduce the high temperatures such as 317 Kelvin to 294.1 Kelvin in this case. We can indeed design a heat exchanger that can handle high temperatures and effectively cool them. The design of the heat exchanger involves selecting suitable materials, optimizing flow patterns, and considering factors such as heat transfer coefficients and pressure drop. By incorporating these design considerations, it is possible to create a heat exchanger that can efficiently transfer heat and effectively cool high temperatures.

Dans cette étude, nous avons pris en compte la climatisation par le biais de la géothermie, une source d'énergie renouvelable provenant de la chaleur de la Terre. Ce processus est simple, économique et écologique. Cependant, il n'est pas encore largement utilisé. Il permet de réduire la consommation de pétrole et de limiter la pollution. Cette technologie utilise un échangeur de chaleur air-sol, appelé échangeur canadien ou provençal, pour exploiter la chaleur géothermique du sol. Nous l'utilisons pour chauffer ou refroidir l'air qui circule à travers des tuyaux enterrés à quelques mètres sous terre. Nous sommes déjà en mesure de concevoir un échangeur de chaleur capable de gérer efficacement des températures extérieures élevées et de les refroidir. La conception de l'échangeur de chaleur implique le choix de matériaux appropriés, l'optimisation des schémas de circulation et la prise en compte de facteurs tels que les coefficients de transfert de chaleur et la perte de pression. En intégrant ces considérations de conception, il est possible de créer un échangeur de chaleur capable de transférer efficacement la chaleur et de refroidir de manière efficace les températures élevées. La température interne a été mesurée dans quatre cas : 301 Kelvin, puis 306 Kelvin, puis 311 Kelvin et enfin 317 Kelvin, dans des conditions d'écoulement laminaire. La stabilité de la température externe a été déterminée pour chaque cas, et il a été constaté que la meilleure condition de refroidissement était obtenue avec une température interne de 301 Kelvin à un nombre de Reynolds de 1000. De plus, il est possible de réduire les températures élevées telles que 317 Kelvin à 294.1 Kelvin dans ce cas.