TY - JOUR T1 - Toprak kaynaklı ısı borularıyla kaldırımlardaki buzlanmanın önlenmesinin ısıl analizi TT - Thermal analysis of anti-icing on pavements with ground source heat pipes AU - Yıldırım, Ragıp AU - Özsoy, Ahmet PY - 2018 DA - August JF - Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi PB - Pamukkale Üniversitesi WT - DergiPark SN - 2147-5881 SP - 591 EP - 596 VL - 24 IS - 4 LA - tr AB - Kış aylarında derinliklere inildikçe topraksıcaklığı artmakta ve belirli derinlikten sonrada değişmemektedir. Buçalışmada, toprağın sahip olduğu enerjiden, toprak kaynaklı ısı borularıylakaldırımlardaki buzlanmanın önlenmesi araştırılmıştır. İlk olarak dış ortamsıcaklığının -1 ile -7 °C arasında, rüzgâr hızının ise 0 m/s ve 3 m/s olarakdeğiştiği 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 ve50 mm olarak seçilmiştir. Isı borusu malzemesi paslanmaz çelik ve iş akışkanıda amonyak olarak kabul edilmiştir. Yapılan çalışmada, başlangıç olarak 3 mderinlikteki toprak sıcaklığının 8 °C olduğu kabul edilmiştir. Rüzgar hızı 0m/s, dış ortam sıcaklığı -1 °C olduğu durumda, 25 mm çapındaki ısı borusu ile1.2 m2’lik alanı buzlanmaya karşı önlendiği bulunmuştur. Aynışartlarda 3 m derinlikteki toprak sıcaklığının 12 °C olduğu durumda 25 mm veya50 mm çapındaki ısı borularının buzlanmaya karşı koruyabileceği alan sırasıyla2 m2 ve 2.7 m2 olarak bulunmuştur. Isı borusu çapının vekaynak sıcaklığının artması ısı borusunun ısı taşıma kapasitesini artırmış vedolayısıyla ısı borusunun buzlanmaya karşıdaha etkili olduğu görülmüştür. KW - Isı borusu KW - İki fazlı kapalı termosifon KW - Toprak sıcaklığı KW - Buzlanma N2 - During the winter months,the soil temperature increases as the soil depth increase, and after a certaindepth it does not change. In this study, the prevention of icing on pavementsby heat pipes which uses the energy of the ground has been investigated.Firstly, the variation of the soil temperature is investigated when the ambienttemperature varies between -1 to -7 °C and the wind speed 0 and 3 m/s. Foranti-icing, the evaporator, condenser and adiabatic section lengths of the heatpipe to be used were chosen as 3 m, 1 m and 0.1 m respectively and diameters ofthe heat pipe were determined as 25 mm and 50 mm. The heat pipe material wasselected 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 windspeed 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 pipeswere calculated as 2 m2 and 2.7 m2 respectively for 3 mdepth and with 12 °C soil temperature. Heat transfer rate was increased by theincrease of the heat pipe diameter and ground source temperature, consequentlyit was seen that the heat pipe was more effective to prevent icing. CR - Faghri A. Heat Pipe Science and Technology. Washington, USA, Taylor and Francis, 1995. CR - Özsoy A. Isıtma Sistemlerinden Isı Geri Kazanımında Isı Boruların Uygulanabilirliği, Ekserji ve Ekonomik Analizi. Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2005. CR - Yıldırım, R. Buzlanmayı Önlemek için Toprak Kaynaklı Isı Borularının Teorik İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2014. CR - Özbek A, Yılmaz T, Yılmaz A, Büyükalaca O. 2009. “Yatay Katmanlı Topraklarda Katman Fiziksel Özelliklerinin Toprak Sıcaklığına Etkisi”. 9. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, Türkiye, 7-10 Mayıs 2009. CR - Özbek A, Yılmaz T, Yılmaz, A, Büyükalaca O. 2011. “Tek katmanlı toprakta dip, maksimum, minimum sıcaklıklar ve bunların derinlikleri ile ilgili bağıntılar”. 10. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, Türkiye, 13-16 Nisan 2011. CR - Özbek A, Yılmaz T, Yılmaz, A, Büyükalaca O. 2011. “Tek katmanlı toprakta dip, maksimum, minimum sıcaklıklar ve bunların derinlikleri ile ilgili bağıntılar”. 10. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, Türkiye, 13-16 Nisan 2011. CR - Mauro A, Grossman JC. “Street-heat: controlling road temperature via low enthalpy geothermal energy”. Applied Thermal Engineering, 110, 1653-1658, 2017. CR - Zenewitz JA. “Survey of Alternatives to the Use of Chlorides for Highway Deicing”. Federal Highway Administration, Offices of Research and Development, Rep. No. FHWA-RD-77-52, 1977. CR - Donnelly D. “Geothermal Energy for Highway Snow and Ice Control”. Colorado Department of Highways Summary Report, CDH-DTP-R-81-13, Colorado, USA, 25, 1981. CR - Lee RC, Sackos JT, Nydahl JE, Pell KM. “Bridge Heating Using Ground-Source Heat Pipes”. Transportation Research Board, Transportation Research Record. 962, DC, 51-57. 1984. CR - Zorn R, Steger H, Kolbel T. “De-Icing and snow melting system with innovative heat pipe technology”. World Geothermal Congress, Melbourne, Australia, 19-25 April 2015. CR - Wang X, Zhu Y, Zhu M, Zhu Y, Fan H, Wang Y. “Thermal analysis and optimization of an ice and snow melting system using geothermy by super-long flexible heat pipes”. Applied Thermal Engineering, 112, 1353-1363. 2017. CR - Ochsner K. “Carbon dioxide heat pipe in conjunction with a ground source heat pump (GSHP)”. Applied Thermal Engineering, 28(16), 2077-2082, 2008. CR - Yang ZJ, Yang T, Song G, Singla M. “Experimental Study on an Electrical Deicing Technology Utilizing Carbon Fiber Tape”. Alaska University Transportation Center, Final Report, DTRT06-G-0011. 2012. CR - Erdin E, Alten A, Şirin G. “Isıtmak ve soğutmak için yer ısısının kullanılması”. IV. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu. İstanbul, Türkiye, 16-18 Ekim 2002. CR - Esen H, Inalli M, Esen M. “Technoeconomic appraisal of a ground source heat pump system for a heating season in eastern Turkey”. Energy Conversion and Management, 47(9-10), 1281-1297, 2006. CR - Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü. “İllere Ait Toprak ve Dış Ortam Sıcaklık Verileri”. Ankara, Türkiye, 2012. CR - Duffie JA, Beckman WA. Solar Engineering of Thermal Processes. NY, USA, Willey, 1991. UR - https://dergipark.org.tr/tr/pub/pajes/issue//454059 L1 - https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/524890 ER -