Thermal Performance Comparison of Working Fluids for Geothermal Snow Melting with Gravitational Heat Pipe
Notice bibliographique
Résumé
Snow and ice accumulation on transportation infrastructure presents significant safety and maintenance challenges in cold regions, while conventional removal methods are both energy-intensive and environmentally detrimental. This study proposes a passive Heat Pipe–Coupled Geothermal Snow Melting System (HP-GSMS) that harnesses shallow geothermal energy to maintain snow-free surfaces without external energy input. Using Fluent-based CFD simulations, the system’s thermal performance was evaluated under various working fluids (ammonia, carbon dioxide, water) and pipe materials (stainless steel, aluminum). A one-dimensional thermal resistance model validated the CFD results under ammonia–stainless steel conditions, predicting a heat flux of 358.6 W/m2 compared to 361.0 W/m2 from the simulation, with a deviation of only 0.66%, confirming model accuracy. Ammonia demonstrated superior phase-change efficiency, with the aluminum–ammonia configuration yielding the highest heat flux (up to 677 W/m2), surpassing typical snow-melting thresholds. Aluminum pipes enhanced radial heat conduction without compromising phase stability, while water exhibited poor phase-change performance and CO2 showed moderate but stable behavior. Additionally, a dynamic three-node RC thermal network was employed to assess transient performance under realistic diurnal temperature variations, revealing surface heat fluxes ranging from 230 to 460 W/m2, with a daily average of approximately 340 W/m2. These findings demonstrate the HP-GSMS’s practical viability in cold climates and underscore the importance of selecting low-boiling-point fluids and high-conductivity materials for scalable, energy-efficient, and low-carbon snow-melting applications in urban infrastructure.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».