Numerical Investigation of Ultra-Long Gravity Heat Pipe Systems for Geothermal Power Generation at Mount Meager
Notice bibliographique
Résumé
The Super-long Gravity Heat Pipe (SLGHP) is an efficient geothermal energy utilization technology that can transmit thermal energy by fully utilizing natural temperature differences without external energy input. This study focuses on the high-altitude geothermal environment of Mount Meager, Canada, and employs numerical simulations and dynamic thermal analysis to systematically investigate the thermal transport performance of the SLGHP system under both steady-state and dynamic operating conditions. The study also examines the impact of various structural parameters on the system’s performance. Three-dimensional CFD simulations were conducted to analyze the effects of pipe diameter, length, filling ratio, working fluid selection, and pipe material on the heat transfer efficiency and heat flux distribution of the SLGHP. The results indicate that working fluids such as CO2 and NH3 significantly enhance the heat flux density, while increasing pipe diameter may reduce the amount of liquid retained in the condenser section, thereby affecting condensate return and thermal stability. Furthermore, dynamic thermal analysis using a three-node RC network model simulated the effects of diurnal temperature fluctuations and variations in the convective heat transfer coefficient in the condenser section on system thermal stability. The results show that the condenser heat flux can reach a peak of 5246 W/m2 during the day, while maintaining a range of 2200–2600 W/m2 at night, with the system exhibiting good thermal responsiveness and no significant lag or flow interruption. In addition, based on the thermal output of the SLGHP system and the integration with the Organic Rankine Cycle (ORC) system, the power generation potential analysis indicates that the system, with 100 heat pipes, can provide stable power generation of 50–60 kW. In contrast to previous SLGHP studies focused on generalized modeling, this work introduces a site-specific CFD–RC framework, quantifies structural sensitivity via heat flux indices, and bridges numerical performance with economic feasibility, offering actionable insights for high-altitude deployment. This system has promising practical applications, particularly for providing stable renewable power in remote and cold regions. Future research will focus on field experiments and system optimization to further improve system efficiency and economic viability.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».