SlideShare a Scribd company logo
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Heated Driveway Slab 
MEMS 1065 
 
Analysis Performed by: 
Never Slippin’ 
 
Engineers: 
Matt Hilger 
Taylor Koffke 
Thomas Reuss 
John Claudy 
   
1 
Table of Contents 
Abstract ………………………………………………………………………………….. 2 
Problem Description …………..……………………………………………………….... 3 
Design of Heat Transfer System ………………………………………………………… 4 
Thermal Analysis of Piping Network …………………………………………………….6 
Heat Exchanger Design ……………………………………………………………….... 20 
Plate Heat Exchanger Analysis ……………………………………………………….... 21 
Pump Analysis …………………………………………………………………………..31 
Storage Vessel Selection ……………………………………………………………….. 37 
Layout of Proposed Solution ……………………………………………………………38 
Structural Analysis of Slab ……………………………………………………………...43 
Economics …………………………………………………………………………….....47 
Conclusion ………………………………………………………………………………54 
Works Cited ………………………………………………………………………...….. 56 
Appendix ………………………………………………………………………………...60 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
Abstract 
The purpose of this project is design a heat transfer system within a 20’X40’ driveway 
that can melt away ice and snow during winter months. While full electrical heating systems for 
driveways exist, they tend to have high yearly operating costs. The proposed solution will 
involve a pump, heat exchanger, and a series of parallel tubes buried beneath the concrete that 
will carry a 40% propylene glycol and water mixture. This fluid transfers heat through the 
driveway and is continuously reheated by the heat exchanger to provide continuous heat to the 
driveway for much lower yearly operating costs.  
 
While these systems are becoming more common, they often require a hot water boiler 
(180 ℉) to provide enough heat to the propylene glycol. A unique aspect of this proposal is 
utilizing hot water from a standard hot water heater (140 ℉) to heat the glycol in the heat 
exchanger. While this requires higher hot water flow rates, and more pipes within the driveway, 
the total cost will be substantially less than if a boiler system had to be purchased and installed.  
 
The governing requirement was that the driveway surface had to be heated to 40 ℉ in 0 ℉ 
ambient temperature with a 10 mph wind. From there, standard governing heat transfer equations 
were utilized to calculate the heat transfer from the pipes to the driveway surface to ensure this 
condition was met. A plate heat exchanger was designed based on heating the glycol back up to 
its original temperature. Pipe lengths along with any needed valves and fittings allowed for the 
calculation of pressure drop and the sizing of the pump. All calculations were performed using 
Engineering Equation Solver (EES) so the process could be repeated multiple times for different 
inputs.  
 
The final recommended design includes a series of 27 parallel pipes laid lengthwise 
within the driveway 3” below the driveway surface, a 60 plate compact heat exchanger, a ¾ 
horsepower centrifugal pump, and an additional five gallon storage vessel for the propylene 
glycol. In addition a tankless water heater was required to boost the temperature of the hot water 
from a traditional tank. In addition, it is highly recommended to install a control system that 
adjusts hot water flow rate based on the glycol outlet temperature of the heat exchanger to save 
hot water costs. A structural analysis was completed on the driveway slab to ensure that it would 
not fail at the hole locations. 
 
A full economic analysis was completed on both initial and operating costs. Overall, this 
designed system will cost $16 per square foot for initial installation and an additional $.20 cents 
per square foot of operating costs every year. These metrics fall well within the range of current 
driveway snow melt systems, but the ability of this system to heat the driveway without a boiler 
makes it the more impressive option. 
3 
Problem Description 
The purpose of this project is to propose a possible solution to the following problem 
statement: 
It is not uncommon to see concrete driveways laid out on an incline. Snow and ice 
accumulate on driveway surface during winter months. If the snow and ice remain unattended, it 
becomes difficult to control an automobile on the driveway. The owner can manually clear the 
driveway or install a heating system within the slab when it is poured. A proposed heating 
system is the subject of this project. 
Consider a driveway that is 20 ft wide and 40 ft long. It is desired to embed within the 
driveway a tubing system through which water is circulated. The water provides heat to the 
concrete so that ice and snow melt and flow away. Embedded tubes must not detract from the 
strength of the driveway. 
 
To be designed, selected, or determined: 
1. A layout for the tubes over which the concrete is poured, including braces if needed. 
2. The tube material and size and joining method. (Should refrigeration tubing be used so 
that fewer joints are needed?) 
3. The method used to move water through the tubing. (Is a pump preferable?) 
4. The source of the water. (Should water be pumped through and discharged to a drain, or 
should water be pumped from and back to a sump tank?) 
5. The heat source needed to warm the water, if any is necessary. 
6. The appropriate fluid to use. (Water has been suggested above, but would a mix of water 
and antifreeze be better? Is oil a better choice?) 
7. Determine the total cost of the system, including installation. 
To solve the problem statement, we broke the project into several different sections and 
also added additional functional requirements. First, the thermal analysis of the piping layout 
shown below was performed to determine: the concrete sizing parameters, pipe sizing 
parameters, and necessary fluid parameters. After the appropriate dimensions were determined, a 
structural analysis was conducted to make sure the slab would not fail under normal loading 
conditions. 
The function requirements are as follows: 
1. The concrete slab must support the weight of the average large vehicle (25kN) with a 
factor of safety of 5 
2. The concrete slab is considered compromised if the holes in the concrete for the piping 
fail 
3. The entire project must be done in the least expensive fashion possible, while still 
maintaining safe working conditions 
4. The piping system must be able to melt snow when the ambient temperature is 0 degrees 
F with a wind speed of 10 mph. 
4 
 
Below is a simple layout of the proposed solution.  
 
Figure 1: Simple Layout of proposed solution 
 
Design of Heat Transfer System 
 
Approach 
 
There are three important components necessary to consistently transfer adequate heat 
through the concrete to melt the snow: a network of pipes, a heat exchanger, and a pump. The 
pipe network will be analyzed first to determine the flow rate, the number of pipes, the surface 
temperature of the concrete, and the temperature loss of the fluid as it heats up the concrete. 
From there, a heat exchanger can be selected to ensure that this temperature loss is recovered so 
the fluid can re­enter the piping network at its desired initial temperature. Lastly, the pressure 
loss through the piping network and heat exchanger, along with the losses due to fittings and 
valves, can be calculated to find the total pressure loss. Then a pump can be selected to recover 
this pressure loss at the desired flow rate.  
 
Fluid Selection 
 
Before any design takes place, a proper fluid for heating the driveway must be selected. 
The choices came down to four options: water, oil, ethylene glycol, and propylene glycol. Water 
was quickly disregarded due to the fact that it has a much higher freezing point than the other 
options, which could lead to the pipes bursting and tremendous structural damage to the 
driveway. In addition oil was briefly considered but eliminated as an option. While oil is an 
excellent heat transfer fluid, it has to be treated exactly the same as the oil in a vehicle. The oil 
would need to be filtered constantly, and changed on a regular basis. While there are ~5 quarts of 
oil in a car, the total volume in the network will be many times that. Changing that amount of oil 
in a residential household creates disposal problems, and would be very difficult as a do it 
5 
yourself job. Most likely a professional would have to be hired. All these factors negate any 
benefits of the improved heat transfer. 
 
With water and oil now out of the picture, the two anti­freezes needed to be compared to 
see which option would be better for this project. First, the freezing points of ethylene glycol and 
propylene glycol water based solutions were compared. At various percentages of 
ethylene/propylene glycol to water, the ethylene glycol had a slightly lower freezing temperature 
than the propylene glycol, but this test was almost negligible in helping decide.  
 
When comparing the heat transfer capabilities and efficiency of the two liquids, ethylene 
glycol is clearly better. Since ethylene glycol has a lower viscosity than propylene glycol, its heat 
transfer efficiency is better compared to propylene glycol. The only benefit that propylene glycol 
has over ethylene glycol is that it has the higher specific heat. This means it will take more 
ethylene glycol circulating in the pipes to produce the same amount of energy as the propylene 
glycol. However, ethylene glycol is cheaper than propylene glycol, so even though more 
ethylene glycol is needed it will probably cost the same amount as using propylene glycol.  
 
The one issue with using ethylene glycol as opposed to propylene glycol is that ethylene 
glycol is very toxic, while propylene glycol is not. When taken orally, ethylene glycol not only 
attacks the kidneys, but can also affect the brain, heart, and lungs as well. If not taken care of this 
can lead to death. Luckily, for this project no one would ever be in contact with the ethylene 
glycol because it will be running through pipes underground. However, should the pipes ever 
break or burst, something to consider would be how to properly dispose of the ethylene glycol 
without it harming anyone. 
 
Another aspect of ethylene glycol that needs to be considered, is if it will cause any 
corrosion on either aluminum or copper piping depending on what is used. If copper experiences 
high temperatures, the material can begin to weaken and the ethylene glycol will begin corroding 
the material at a rapid pace. However, the temperatures at which copper’s strength begins to 
weaken are at temperatures well over 120℉, so this can be neglected and not worried about. For 
aluminum, corrosion from ethylene glycol occurs when aluminum is above 150℉ unless a 
galvanized coating is applied to prevent corrosion. So, similarly to copper, corrosion for 
aluminum should not be an issue because temperatures will most likely never reach that high and 
if they do, there is a good chance people living in that area will not need this product. Propylene 
glycol is often used as a corrosion inhibitor, and will actually protect both copper and aluminum.  
 
After weighing all these options, propylene glycol is the safer choice. Although its heat 
transfer capabilities are lesser, this system is designed for use in a household where children and 
pets could be running around. The system is ultimately going to need a small supply tank to 
6 
prime the pump. Most of the connections will be threaded and the pipes underneath the driveway 
will see some significant stresses. It would be reckless to assume that not even a tiny leak will 
occur throughout the lifetime of this system, and even a tiny amount of ethylene glycol can have 
drastic consequences. 40% propylene glycol will be the fluid of choice, due to freeze protection 
up to approximately ­8 ℉. 
 
Thermal Analysis of Piping Network 
 
The goal of the analysis of the piping network is to determine how much heat the fluid 
moving through the pipe transfers through the concrete to the driveway surface. The transfer of 
heat will allow for calculation of the surface temperature of the driveway, to ensure that it will be 
above 40 ℉ to meet the functional requirements. In addition, the pressure drop will be analyzed 
through the piping system to properly size the pump. At this point, the temperature drop across 
the network is more important than knowing the exact inlet parameters. Thus, the calculations 
were completed using Engineering Equation Solver (EES), and arranged in such a way that just a 
few inputs are needed, and the program will output accurate values of heat transfer, pressure loss, 
and surface temperature along the length of the driveway. A minimum inlet temperature to 
satisfy the functional requirements will be found. Thus, the temperature drop can be found and 
the heat exchanger will be appropriately sized. 
 
Two piping networks were considered: a serpentine design where the pipes snake back 
and forth across the driveway, and a parallel piping system as shown above in Figure 1. The 
parallel piping system is much simpler, causes less pressure drop, and provides a more uniform 
temperature across the driveway. The serpentine design, however, could be utilized to transfer 
more heat if necessary. As seen through the calculations below, the parallel circuit proved to be 
adequate for our design, and thus, will be the selected layout. 
 
Cross Sectional View and Resistance Circuit 
 
Some idealizations were made in the analysis of the network. The following shows a 
visual of the cross­sectional view of the driveway to understand the idealizations. 
 
7 
 
Figure 2: Cross­Sectional View of Driveway 
 
As can be seen, the hot fluid flows through the piping network in the tubes embedded in the 
concrete. The cold ambient air flows over the surface of the driveway. One of the difficult 
aspects of this analysis is the different directions of heat transfer. The heat transfer from the fluid 
through the pipes is radial, but the heat transfer to the surface can be looked at as a plane wall 
conduction analysis. However, the heat transfer is not proceeding vertically up to the plane­wall, 
it is leaving radially, thus turning this analysis into a 2­D heat transfer problem once the heat 
leaves the pipes.  
To convert the problem to one­dimensional, an idealization was made. Imagine, the 
driveway as a series of overlapping concrete tubes surrounding the hot piping. If the hot piping is 
able to heat the outer surface of the concrete tube to 40 ℉, than it can be safely assumed that the 
piping will also heat the flat driveway surface to 40 ℉. The spacing is given by the geometric 
relationships of the overlapping equivalent concrete pipes.  
 
*It should be noted that every heat transfer equation listed in this report was taken from 
Fundametals of Heat and Mass Transfer ​by Incropera and Dewitt [1].  
 
Resistance Network 
 
To calculate the heat transfer, the thermal resistance analogy was utilized. The resistance 
network is shown below.  
 
8 
 
Figure 3: Resistance Network and Heat Transfer Flow 
 
As can be seen, the heat is transferred from the hot fluid through the pipe and concrete and 
eventually lost to the air. The equivalent resistance of the system is given by: 
 
(1) 
 
In addition, the equivalent resistance up to the surface will be needed to calculate the surface 
temperature. 
 
 (2) 
 
Once, the equivalent resistance is found, the fluid and ambient temperatures are given design 
parameters, so the heat transfer can be found by: 
 
(3) 
 
And since the heat transfer is the same through the circuit, the surface temperature will be given 
by: 
 
(4) 
 
These basic equations will define the heat transfer through the driveway once the thermal 
resistances are determined. 
 
Note that there will be a contact resistance between the concrete and the piping, however, 
there is no reliable experimental data to quantify this resistance. However, the idealizations make 
this analysis inherently conservative, since the heat transfer is only being considered for one 
concrete pipe at a time, but the adjacent pipes contribute heat as well. 
9 
Convection Resistance of Internal Flow through a Pipe 
 
The convection resistance for internal flow will be given by: 
 
(5) 
where ​h ​is the convection heat transfer coefficient and ​A​s ​is the surface area in contact with the 
fluid. The convection heat transfer coefficient is a function of the thermal conductivity (​k​), 
geometry of the pipe, and the Nusseldt number (​Nu​). The relationship is given as: 
 
(6) 
 
where ​D ​will be the inside diameter of the pipe. The Nusseldt number is a dimensionless ratio of 
how the fluid convects versus conducts heat. The flow through the pipe networks will almost 
certainly be turbulent, thus, empirical correlations for the Nusseldt number are required to 
evaluate the convection coefficient. The most accurate empirical correlation for the Nusseldt 
number for flow through circular ducts is given by the Gnielinski equation. 
 
    (7) 
 
where ​f ​is the friction factor, ​Re​D​ ​is the Reynold’s number, and ​Pr ​is the Prandtl Number. The 
friction factor is a dimensionless evaluation of the friction within the pipe and can be read off of 
a typical Moody Chart. However, it is most accurately evaluated by iteration of the Colebrook 
equation. 
 
(8) 
 
where ​e ​is the pipe roughness. The Reynold’s number is a ratio of inertial to viscous forces and is 
calculated by: 
 
   (9) 
 
where ​V ​is the flow velocity and ᵱ is the kinematic viscosity. The Prandtl number is a ratio of 
momentum diffusivity to thermal diffusivity and calculated by: 
10 
 
(10) 
where ᵯ is the thermal diffusivity of the fluid. With the flow rate, internal diameter of the pipe, 
temperature, and pressure of the fluid given as design parameters, working backwards through 
the equations listed will allow for determination of the thermal convective resistance of the fluid. 
 
Conduction Resistance through Pipe Walls 
 
The following figure shows the standard cross section of a pipe with fluid flowing 
through it. 
 
 
Figure 4: Cross Section of a Pipe 
 
For a pipe with this given cross­section, Length ​L, ​and thermal conductivity ​k​pipe ​the thermal 
conductive resistance is given simply by: 
 
(11) 
 
Conduction Resistance through Concrete 
 
The conduction resistance through the concrete of the system will add another resistor in 
series with the convection and conduction of the fluid and the pipe.  This resistance is modeled 
by Equation 12: 
 
(12) 
 
11 
for the given concrete material length, L=r​2​­r​1​, conduction coefficient, k​concrete​, distance from 
center of the pipe to the outer diameter of the pipe, r​1​, and the distance from the center of the 
pipe to the intersection of adjacent conduction circles, r​2​.  The radius, r​1 ​is constant, while the 
outer radius, r​2​ changes along the surface of the driveway. 
 
Convection Resistance of Air 
 
In order to account for the natural convection of air that the driveway will experience on 
any given day, the heat transfer needs to be calculated using the following equation: 
 
AΔTQ = h   (13) 
 
where A is the area of the driveway, and ΔT is the difference in temperature between the air and 
the driveway surface, and h is the convection heat transfer coefficient. The area of the driveway 
has already been predetermined to be 40’x20’ and the range of temperature values for the air 
have also been decided on. The range of temperature values for the air that is significant for this 
project is any temperature that could cause the liquid passing through the pipes to freeze. As a 
result the temperature range for the air will be from 0℃ to ­20℃. From the analysis on 
conduction of the driveway, the surface temperature of the driveway is also known, which will 
be used to solve for the difference in temperature between the air and the driveway. This leaves 
the convection heat transfer coefficient (h) as the only variable that needs to be solved for.  
 
To find the convection heat transfer coefficient for natural convection, the Nusselt 
number (Nu) needs to be used. In order to solve for the Nusselt number the following 
dimensionless parameters need to be calculated: Grashof number (Gr), Prandtl number (Pr), and 
Rayleigh number (Ra). The first equation that needs to be solved for is the Grashof number, 
which can be solved for using the equation below: 
 
(14) 
 
where β is the coefficient of thermal expansion for air, c​p​ is the specific heat, μ is the dynamic 
viscosity, and L is the length of the driveway.  
 
Next, the Prandtl number needs to be solved for, which is found using the following 
equation: 
 
12 
(15) 
 
with k being the symbol for thermal conductivity of air. Once both the Grashof number and the 
Prandtl number are solved for, they are multiplied together to get the Rayleigh number. Then to 
get the Nusselt number, the Rayleigh number is then multiplied by a constant (C) and powered 
by a certain value (n). These two variables depend on how the driveway is oriented and whether 
the driveway is being heated or cooled. These two equations can be seen below: 
 
(16) 
 
(17) 
 
Nusselt’s number does not only equal that equation, but it is also related to the convection 
heat transfer coefficient by this equation: 
 
(18) 
 
As a result, once the the Rayleigh’s number is used to solve for Nusselt’s number that can be 
taken and applied to the equation above. Since the length and the thermal conductivity of air is 
already known, the convection coefficient can be solved for. This can then be taken and applied 
to the heat transfer equation to find the heat transfer between the air and the driveway surface. 
 
While the previous equations covers natural convection of air on a calm day, the 
following can be utilized to calculate the forced external convection of flow over a plate, such as 
our driveway. The Nusseldt number in this case is given by: 
 
(19) 
 
The reynold’s number is calculated similarly to equation 9, using the velocity of the air along 
with the length of the driveway as the characteristic length. Once, the Nusseldt number is found, 
equation 18 can be utilized again to find the convection heat transfer coefficient.  
 
 
 
 
13 
Accounting for Temperature Changes 
 
The resistance equations listed above are simple to use if the fluid and air remain at a 
constant temperature. However, the fluid loses heat as it travels along the pipe network and 
decreases in temperature. The air can be considered an infinite body whose temperature will not 
change. As the fluid temperature decreases and the air remains the same, the temperature 
difference decreases, meaning the heat transfer at the end of the network is less than the heat 
transfer at the start of the network. In addition, as the temperature changes the heat transfer 
convection coefficient of the fluid will also change. Thus, a method must be created to properly 
evaluate the change in temperature of the fluid.  
 
A valid approach to this problem is to break the length of the pipe into small segments 
and analyze each segment. The following image shows the length of one pipe broken down into 
5 segments. 
 
 
Figure 5: Pipe broken up into Five Segments 
 
T​i ​is given so the heat transfer for the first segment, ​q​1​, can be calculated using the resistance 
analogy outlined above. In addition, the following equation is valid for the fluid at any point 
along the length of the pipe. 
 
(20) 
 
where ​C​p​ ​is the constant pressure specific heat of the fluid. Rearranging, T​1​ can be found to be: 
 
(21) 
 
And now, using the new temperature, the resistances are recalculated so ​q​2​ can be found, and 
then T​2​. This process is repeated until the outlet temperature is found. Obviously, the greater 
14 
number of segments analyzed the more accurate the solution. EES was utilized to divide the 
pipes into a large number of segments to approach an accurate solution.  
 
Pressure Drop 
 
The chosen layout was a parallel piping configuration and an example can be seen in the 
figure below. 
 
 
Figure 6: Sample Parallel Piping Arrangement 
 
The direction of flow can be seen and the solid lines represent the pipes providing heat to the 
driveway. Now, there will be pressure drops along the inlet and outlet manifolds, which will 
cause slight pressure and temperature differences across the pipes as they run down the 
driveway. This pressure drop will be accounted for in the minor losses section under the pump 
design. But for the pressure drop through the network, it can be said that the pressure and 
temperature is the same at any point in the pipes along the dotted lines, and the flow rate in each 
pipe is simply the total flow rate divided by the number of pipes. The manifold pressure drops 
will be taken into account for the final design.  
 
The two causes of pressure drop in the piping network: 
1. Losses due to friction 
2. Losses due to gravity 
The pump is utilized to overcome the frictional pressure losses and also pump it back up to it’s 
original height to overcome gravity, so it is important to accurately quantify the pressure drops to 
accurately size the pump. 
15 
 
Since the pressure is the same along the dotted lines, essentially this means that the 
pressure drop is equal in each pipe as they run down the driveway. So the pressure drop analysis 
of one run of pipe will determine the pressure drop of the entire network.  
The frictional losses can be quantified by the following equation: 
 
(22) 
 
where ​h​f​ ​is the head loss in units of length. The losses due to gravity is simply the change in 
elevation, which in this case is simply dependent on the geometric properties of the driveway. 
 
(23) 
 
Note that any head loss can be converted to pressure loss as follows: 
 
(24) 
 
EES Results 
 
The goal of the piping network was to have minimal pressure loss, maximum heat 
transfer, minimum inlet temperature, and minimum price while meeting the necessary surface 
temperature requirements for the driveway. From previous analysis heat transfer correlates 
positively with larger pipe sizes and higher flow rates. Lower pressure drops correlates positively 
with lower flow rates and larger pipe sizes. The minimum surface temperature requirement will 
be more easily achieved as the number of pipes within the driveway increases. Cost obviously 
increases with a greater number of pipes, and larger size pipes. Since the requirements listed 
above often conflict with each other, an ideal balance must be found. Thus the following 
analyses will keep the surface temperature requirement fixed, and vary flow rate and number of 
pipes.  
 
To determine the pipe size, the smallest diameter pipe that minimizes pressure loss and 
transfers the most heat should be utilized. The holes within the concrete should be as small as 
possible to minimize stress concentrations. The following shows the effect of changing the pipe 
size for an inlet temperature of 50 ℃ and a flow of 3.0 gpm within the pipe. 
16 
 
Figure 7: Frictional Pressure Losses and Heat Transfer vs. NPS 
 
Looking at the figure, ¾” NPS pipe sizes create minimal pressure drops while still 
transferring a good amount of heat.Now that the pipe size is determined, the inlet temperature, 
number of pipes, and desired flow rate must be determined. The following table lists the 
parameters utilized for the EES analysis. Aluminum was selected for initial analysis since it has 
worse heat transfer ability than copper. If it is eventually decided that copper is the material of 
choice, the analysis will not have to be performed again since it is already known to work for 
aluminum. 
 
Table 1: Inlet Conditions for Analysis of Runs of Pipes 
Parameter  Value 
T​∞  0 ℉ 
Wind Speed  10 mph 
Fluid  40% Propylene Glycol 
Pipe Size  3/4” NPS, Sch 40 
Pipe Material  Aluminum 
 
To determine the required inlet temperature, the flow rate was held constant at 1.0 gpm and the 
number of pipes was varied to acquire the 40 ℉ surface temperature requirement. The figure 
17 
below shows the required number of pipes at each temperature to achieve the surface 
temperature requirement. 
 
Figure 8: Inlet Temperature versus Required Number of Pipes 
 
A few things can be noted from the figure. The first is that 60 ℃ is equivalent to 140 ℉. 
This temperature is generally the max temperature that a hot water heater can be set to for safety 
reasons. Since water will be the heating fluid for the heat exchanger, the fluid must be 
considerably lower than 60 ℃ so the heat exchanger can recover the lost heat. In addition, 
greater than 30 pipes through the driveway starts to get a little crowded. Using these two 
considerations, it can be seen that an inlet temperature of 40 ℃ with 24 pipes could prove to be 
an adequate solution. Since the flow rate may have to be varied lower than 1.0 gpm, more pipes 
may be needed so 27 pipes will be chosen.  
 
Now the number of pipes can be held constant at 27 with an inlet temperature of 40 ℃ 
and the flow rate varied to see how the surface temperature is affected. The minimum surface 
temperature requirement is also shown. 
 
Figure 9: Surface Temperature versus Flow Rate 
 
18 
It appears that a flow rate of about 0.50 gpm through each pipe will achieve the surface 
temperature requirement. Recall that the design is conservative, so choosing 0.50 gpm exactly is 
ok even if the calculated surface temperature is barely above 40 ℉. In addition, the flow rate 
should be kept as low as possible to minimize pressure drops and reduce the load on the heat 
exchanger. Lastly, the heat transfer and pressure drop (for one pipe) were plotted against the 
flow rate for the same inlet conditions as above. 
 
 
Figure 10: Heat Transfer and Pressure Drop versus Flow Rate for one pipe 
 
The part of the graph where the data flattens out represents the transition region from 
laminar to turbulent flow. While it would have been nice to have a flow rate that would exchange 
more heat, the 0.5 gpm flow rate is still acceptable and will adequately heat the driveway up to 
the surface temperature requirements.  
 
One last consideration to be made is the fact that copper and aluminum will wear at high 
flow velocities. The velocity of fluid moving through the pipes should be 5 feet per second or 
less to prevent erosion. For 0.5 gpm per pipe, the flow velocity is well below 5 feet per second. 
However, it has to be considered that each pipe will enter into a manifold which will have a 
larger flow rate(0.5gpm*27 pipes=13.5 gpm). If the flow velocity calculations are performed it is 
found that the flow velocity will be just over 4 feet per second, which is still within the required 
range. But to slow down the flow a bit more and adhere to general manifold design, the manifold 
pipe size will be increased to 1” NPS. 
 
With all considerations above, along with the EES analysis, the following parameters are 
acceptable and will heat the driveway surface up to a minimum of 40 ℉ with an ambient air 
temperature of 0 ℉ and a wind speed of 10 mph.  
 
19 
Table 2: Pipe Network Final Values 
Parameter  Value 
Inlet Temperature  40 ℃ (104℉) 
Flow Rate per pipe  0.50 gpm 
Fluid  40% Propylene 
Glycol 
Parallel Pipe Size  3/4” NPS, Sch 40 
Number of Pipes  27 pipes 
Pipe Spacing  9.2” 
Distance from Pipe to Surface  3” 
Manifold Pipe Size   1.0” NPS, Sch 40 
Pipe Material  Aluminum 
Minimum Surface Temp  40.05 ℉ 
Total Heat Transfer  88,500 Btu/hr 
Pressure Drop  3.13 psi 
 
   
20 
Heat Exchanger Design 
 
Approach 
 
For the design of the heat exchanger, some research was done into heat exchangers for 
home use. While shell and tube heat exchangers are excellent for industrial process, it is 
unreasonable to have such a large heat exchanger in a garage or basement. The most common 
compact heat exchanger is a plate heat exchanger, which has a series of plates of which cold and 
hot fluids travel past each other. A picture can of a plate heat exchanger can be seen below [2]. 
 
 
Figure 11: Layout of a Plate Heat Exchanger 
 
The benefits of a plate heat exchanger is how small they can be, and their large areas of 
heat transfer. The plates can be separated by as small of a gap as 2 mm which allows for a lot of 
plates to fit in as small of a volume as possible.  
 
The cold propylene glycol inlet temperature will be known based on the temperature drop 
through the piping network in addition to any extra temperature loss from the network to the heat 
exchanger inlet. The hot water inlet temperature is known to be 140 ℉ which is the max 
temperature setting for hot water use. From there, the Log Mean Temperature Difference method 
will be utilized to find the two outlet temperatures. If the brine outlet temperature is greater than 
40 ℃ than the heat exchanger will be suitable for this service. In addition, the pressure drop will 
be calculated to contribute to the pump head requirements.  
 
21 
Note that the hot water demands of each household are very different. Lucky houses will 
have a boiler system which can output 180 ℉ and makes reheating of the propylene glycol very 
easy. However, standard houses may only have a 50 gallon hot water tank which can use up its 
supply pretty quickly. This is the situation that will be designed for and most likely, an additional 
water heat boost, such as a tankless water heater will be required to maintain the water inlet 
temperature. 
 
Inlet Propylene Glycol Temperature 
 
The outlet temperature of the propylene glycol from the parallel piping network is known 
from the analysis described in the previous section and is calculated through EES to be ~29 ℃. 
In addition, the pipe has to travel back from the outlet manifold up through the length of the 
driveway, plus through some additional piping to the heat exchanger inlet. The analysis of this is 
exactly the same as the temperature drop outlined in the pipe network design. The extra length of 
piping will be assumed to be ~50 ft and is uninsulated for a conservative estimate. Still there is 
little temperature change, and the inlet temperature is found to be ~27 ℃.  
 
Plate Heat Exchanger Analysis 
 
Before an actual heat exchanger was selected, arbitrary dimensions were selected to 
ensure that a plate heat exchanger will be a suitable design. A cubic plate heat exchanger of 
length, height, and width 0.35 m with 100 stainless steel plates was selected for analysis.  
 
Flow and Heat Transfer Geometry 
 
To find the flow area of the fluids, the width (​a)​ of each gap must be known. It can be 
calculated as follows by knowing the height of the heat exchanger along with the number of 
plates. 
 
a = h
Nplates
(25) 
The velocity of each fluid is given as: 
 
V = V˙
a w*
(26) 
where ​w ​is the width of the heat exchanger and  is the volumetric flow rate of the fluid. TheV˙  
entire heat exchanger area is given as follows 
 
  L )(N )AHE = ( * w plates − 1 (27) 
22 
  Since the flow area of a plate heat exchanger is a rectangular cross section rather than a 
circular cross section, an important quantity that needs to be defined is the hydraulic diameter. 
 
DH = 4 Flow Area*
Wetted Perimeter ≈ 2 * a (28) 
 
Flow Type Selection 
 
Almost all heat exchangers can be designed to operate in parallel or counterflow mode. 
The figures below show the difference in how they operate [1]. 
 
 
Figure 12: Counterflow Heat Exchanger Temperature Distribution 
 
 
Figure 13: Parallel Heat Exchanger Temperature Distribution 
 
The benefits of a parallel heat exchanger is that the largest temperature difference exists 
at the beginning of the heat exchanger, where the hot inlet and cold inlet is transferring heat. This 
allows the fastest transfer of heat. The benefits of a counterflow heat exchanger is that the 
temperature difference stays more constant as the fluids travel through the heat exchanger. It is 
23 
seen that an infinitely long parallel heat exchanger will converge to a temperature until there is 
no temperature difference and thus no heat transfer. Since the outlet temperature is the most 
important parameter for this system, a counterflow style plate heat exchanger will be necessary. 
In this case, the outlet propylene glycol temperature can actually exceed the outlet hot water 
temperature because there is still a temperature difference between the fluids at propylene glycol 
exit, which is receiving heat from the hot water inlet. Thus a counterflow heat exchanger has the 
best chance of recovering the lost heat to boost the propylene glycol temperature back to its 
desired initial value. 
 
Outlet Temperature Guess Values and Average Temperatures 
 
Since the LMTD method requires knowledge of both the inlet and outlet temperatures for 
both fluids, guesses for the outlet temperature must be made in this case since they are unknown. 
A logical choice for the outlet temperature of the propylene glycol is 40 ℃. For the water, the 
flow rate will most likely be smaller due to hot water system capacities, so the outlet water 
temperature will probably be lower than the glycol so a decent guess is 30 ℃. Now that values 
have been assigned for all temperatures, the average temperatures can be calculated as such. 
 
Tave = 2
T  + Tout in
(29) 
The LMTD method will now be carried out utilizing these average calculations and an 
actual outlet temperature will be calculated. If this outlet temperature does not equal the original 
guess, the guess is changed and the calculations are repeated until the guess temperature and 
calculated temperatures converge. 
 
Fluid Properties 
Now that the average temperature is known, the following properties for propylene glycol 
and water must be found. 
● Density (⍴) 
● Specific Heat ( )Cp  
● dynamic viscosity (ᵰ) 
● Prandtl Number (​Pr) 
● kinematic viscosity ( )ν = ρ
μ
 
● thermal conductivity ( ​)kf  
 
Convection Coefficient Calculations 
Before the convection coefficients are found a couple of dimensionless numbers are 
required. The first is the Reynold’s number which is given by the following. 
 
24 
eR = ν
V D* H
(30) 
Next, the Nusseldt Number had to be calculated. The flow turned out to be turbulent, thus the 
following equation is a relatively accurate empirical correlation to use for non­circular turbulent 
flow regimes.  
 
u  0.023 Re ) Pr )N =   * ( 4/5
* ( n (31) 
 
where   for propylene glycol since it is being heated, and   for the hot water since it.4n = 0 .3n = 0  
is being cooled. 
The convection coefficient for each fluid will be given by: 
 
h = DH
Nu k* (32) 
 
Heat Exchanger Performance 
 
The total resistance is determined by the convection resistances in addition to the 
resistances provided by the heat exchanger plates. The total resistance is given by: 
 
RHE = 1
h Abrine* HE
+ 1
h Awater* HE
+
tplate
k Aplate* HE
(33) 
The total resistance is related to the overall heat exchanger coefficient (​U​) by the following. 
 
1
U A* HE
= RHE (34) 
Thus, the heat exchanger area cancels out and the overall heat exchanger coefficient of a plate 
heat exchanger is given by. 
 
]U = [ 1
hbrine
+ 1
hwater
+
tplate
kplate
−1
(35) 
 
Log Mean Temperature Difference 
 
Referencing Figure 13, there are two temperature differences that are required to evaluate 
a counterflow heat exchanger and they are shown below. 
 
TΔ 1 = Twater,i − TPG,o (36) 
TΔ 2 = Twater,o − TPG,i (37) 
The log mean temperature difference is utilized for analysis of heat exchangers because the 
temperature difference does not change linearly, so analyzing the temperature difference as a log 
25 
mean is more accurate in describing the actual temperature difference. The log mean temperature 
difference can be calculated as follows: 
 
MTD L =   ln( )ΔT2
ΔT1
ΔT −ΔT1 2
(38) 
 
Total Heat Transfer 
 
The total heat transfer of the counterflow plate heat exchanger is calculated as: 
 
MTDqHE = U * AHE * L (39) 
Note that there is no log mean temperature difference correction factor since the flow regime can 
be assumed to be purely counterflow. 
 
Calculation of Actual Outlet Temperature 
 
Assuming the heat exchanger is kept well insulated, the heat transfer from equation 39 
will be equal to the individual fluid heat transfers and thus the outlet temperature can be solved 
for as follows: 
 
C T )qHE = qc = ṁPG  p,PG * ( brine,o − Tbrine,i (40) 
C T )qHE = qh = ṁwater p,water * ( water,i − Twater,o (41) 
All values are known except for the outlet temperatures so simple arithmetic yields the actual 
outlet temperatures. As mentioned before, if this outlet temperature does not equal the initial 
guess, the guess must be changed and the entire process must be repeated. 
 
EES Iteration Process 
 
To easily iterate, the process above was coded into EES. To change the guess value, a 
portion of the difference between the inlet and outlet temperatures was added to the initial guess. 
Thus, as the program ran, the guess slowly approached the actual answer. The equations are 
shown below. 
 
[i ] [i]Tguess + 1 = Tguess + 32
T [i]−T [i]actual guess
(42) 
 
Thus, the guess value was changed by approximately 3% of the difference between the 
actual value and the guess value. Although at times over 80 iterations were required for 
convergence, the small temperature difference ensured that the most accurate solution was 
26 
approached. In addition, larger changes to the guess values sometimes made equations 36 and 37 
negative, leading to an error when the natural log had to be taken. 
 
EES Analysis 
 
For the cubic 100 plate heat exchanger as described above, the hot water flow rate was 
varied until the propylene glycol outlet temperature was greater than 40 ℃. This required 
approximately 9.2 gpm of hot water. For reference, the flow rate of a shower head is 
approximately 2.5 gpm, so an addition to the existing hot water system will most likely be 
needed and explained in a following section. Ultimately, this analysis shows that a plate heat 
exchanger can effectively transfer enough heat to consistently cycle the propylene glycol until 
the snow on the driveway has melted.  
 
Heat Exchanger Selection 
 
Bell and Gosset ​is a heat exchanger company that makes compact brazed heat 
exchangers. Below is an example of their heat exchangers showing some of the intricate features, 
along with highlighting their small size [3].  
 
Figure 14: ​Bell and Gosset ​Brazed Plate Heat Exchanger 
 
One of their recommended uses is for a snow melt application, and for the flow rate of propylene 
glycol required in this system (13.5 gpm) they recommend their BP412 model brazed plate heat 
exchanger. The following figure and table below show the dimensions of this heat exchanger. 
 
27 
 
Figure 15: Drawing of Model BP412 
 
Table 3: Dimensions of Model BP412 Heat Exchanger (All dimensions in mm) 
Model #  A  B  C  D  E  F  Max # of Plates 
BP412  310  250  50  112  24  2  150 
 
EES Analysis of Selected Heat Exchanger 
 
Once again, EES was utilized to analyze the BP412 heat exchanger with listed 
dimensions above. Again, the biggest factor that affected the outlet temperature of the propylene 
glycol was the hot water flow rate. The number of plates could be varied to negate this effect, but 
the price increases greatly as the number of plates increase. 
 
Table 4: Final Selection for Variable Parameters 
Hot Water Flow Rate (gpm)  Number of Plates  Height (mm) 
8.0  60  240 
 
The screen shot below shows the iterative calculations performed by EES and shows the 
convergence of the outlet temperature guesses.  
28 
 
Figure 16: Converging EES History 
 
Note that  and  are the guess values and  and  are theTwater,o Tbrine,o Twater,out Tbrine,out  
calculated values. It can be seen that the initial guess of the outlet temperatures were extremely 
off, resulting in absurd calculated values. This is why the guesses were only changed by a small 
amount. If the guesses were changed by a large amount, the water outlet temperature guess 
would have been set to less than the brine inlet temperature, which would be impossible and 
results in an error. 80 Iterations were calculated and the results converged to the following 
performance parameters for the BP410 Heat Exchanger. 
29 
 
(℃)TPG,out   (℃)Twater,out   U ( )/mW 2
* K   LMTD (℃)  q (Btu/hr) 
40.8   28.3  2542  11.0  ~227,000 
 
As a self check, ​Bell and Gosset​ rates this model heat exchanger for a maximum heat 
transfer output of 400,000 Btu/hr when boiler supply water is utilized (180 ℉). Since lower 
temperature water had to be utilized, it makes intuitive sense that the heat transfer output of this 
particular design would be lower. The calculated heat transfer appears to be accurate and very 
reasonable.  
 
Pressure Drop 
 
Since the flow regime within the plates of the heat exchanger turns out to be turbulent, 
pressure drop calculations become difficult since friction factor methods break down for 
turbulent regimes and non­circular flow areas. A calculation was ran utilizing the method of 
pressure drop outlined in the pipe network section, but a pressure drop greater than 300 psi on 
the brine side was calculated which is not accurate at all. 
 
Luckily, ​Bell and Gosset​ has supplied tabulated information of pressure drops for all their 
heat exchangers. For the BP412 model with 40 plates and 28.6 gpm of propylene glycol, 
approximately 3.4 psi of pressure loss is expected. While there is less expected flow rate for this 
particular design, there are more plates so 3.4 psi is most likely a decent approximation for the 
pressure drop in this system. 4.0 psi will be selected as a conservative estimate. 
 
Existing Hot Water System 
 
As a point of reference, most household fixtures require less than 2.0 gpm so it is easy to 
imagine how quickly the hot water would run out at 8.0 gpm, rendering the heat exchanger 
useless. For houses without a boiler, it is absolutely recommended to install a tankless water 
heater at the inlet to the heat exchanger to provide a boost of hot water. 
 
Tankless hot water heaters heat water as you need it with high powered burners, rather 
than store it continuously in a tank. Some homes have completely done away with traditional 
water heaters and switched to complete tankless systems. However, for a traditional home with 
the traditional water heater with a tank the tankless water heater will be used as a heat boost for 
the snow melt application. 
 
30 
Rheem ​is rated as one of the best tankless hot water heater companies and their RTGH95 
model is rated for 8.4 gpm of water at a 45 ℉ temperature rise [4]. This essentially means that the 
traditional hot water heater will heat water to a much lower temperature of 95 ℉ and the tankless 
water heater will do the rest of the work. Essentially as long as the water flow rate stays at 8.4 
gpm or lower, the tankless water heater will be able to provide continuous amounts of 140 ℉ inlet 
water to the heat exchanger. A picture of the recommended model is shown below.  
 
 
Figure 17: ​Rheem ​RGH95 Tankless Water Heater 
 
Tankless Water Heater Considerations 
 
The heating supply for the specified tankless water heater is natural gas, so additional 
natural gas piping will need to be run from an existing line to the water heater. Water piping of 
course will need to be ran from the existing water heater to the tankless heater inlet line. There 
will be yearly costs associated with the tankless water heater from Natural gas pricing in addition 
to the initial cost. 
31 
Pump Analysis & Design 
 
Approach 
The pump is necessary in this cycle to overcome the pressure losses induced by the brine 
simply flowing through the system. In this cycle, there are two major sources of pressure drop; 
from the piping network and through the heat exchanger. In addition the minor losses induced 
through the flow contacting valves and fittings must also be accounted for. Once all losses are 
taken care of, the pump selection simply comes down to finding a pump that operates well at the 
required flow rate and necessary head generation. The pressure drop of the pipe network and heat 
exchanger have already been explained in their respective sections. The minor losses will be 
explained in this section. 
 
Minor Losses  
Minor losses are calculated similar to frictional losses, except a modified version of the 
friction factor is utilized called a ​K ​value. ​Crane Engineering ​has published an extensive and 
widely accepted study on these ​K ​values. For example, a flow through the run of a pipe tee as 
shown below will result in the following ​K ​value [5]. 
 
 
 
Figure 18: Flow through the Run of a Pipe Tee 
 
0K = 2 * f (43) 
where ​f ​is the previously defined friction factor. For this system, the minor losses will occur at 
pipe bends, valves, tees, entrances, exits, expanders, and reducers. Once all ​K ​values are found, 
the following formula can be used to calculate the head from minor losses. 
Khm = Σ V 2
2 g*
(44) 
 
32 
Manifold Pressure Drop 
 
Ideally, the propylene glycol will enter the piping network through the manifold at the 
top of the driveway and an equal amount of glycol will flow through each pipe in the piping 
network. However, as outlined above, as the glycol enters the manifold and flows through tees a 
pressure drop will occur. Thus, the pressure will be lowest at the last pipe in the piping network, 
which also means the flow rate through the final pipe will be the greatest, since the flow will take 
the path of least resistance. To find the max pressure drop through the system, the pressure drop 
of the glycol following the path through the last pipe will be analyzed. 
 
If equation 43 is evaluated, the ​K​ value for the manifold flow through a tee is 0.53. Now, 
the flow hits 26 tees before reaching the final pipe so adding up the sum of the tee ​K​ values 
allows for evaluation of equation 44. The total flow rate is 13.5 gallons per minute through 1” 
NPS schedule 40 manifold piping giving a velocity of 1.5 m/s. Evaluation equation 44 and 
converting to pressure utilizing equation 24 yields a 2.4 psi drop across the manifold due to 
minor losses. Major friction losses cause an additional 1.1 psi drop across the manifold. 
Considering the nominal pressure will be ~65 psig at the manifold, the total 3.5 psi pressure drop 
across the manifold is small and will not cause unreasonable flow diversion.  
 
Note that if there was a large pressure drop, a different method of supplying the piping 
network would need to be considered since the flow rate is very critical to supplying the proper 
surface temperature.  
 
Summary of Minor Losses 
 
The following table provides the minor losses that occur in the propylene glycol as it 
follows the path of greatest pressure drop outlined in the previous section. 
 
 
Type  K­Value  Number 
90 Degree Bends  4K = 1 * f   9 
Sharp Entrance  .78K = 0   1 
Sharp Exit  .0K = 1   1 
Ball Valve  .0K = 3 * f   4 
Tee ­ Through Run  0K = 2 * f   26 
33 
Tee ­ Through Branch  0K = 6 * f   2 
1”X2” Reducer  .48K = 2   1 
1”X2” Expander  .06K = 6   1 
 
*All ​K​ values calculated from Crane Engineering’s Report on Flow Through Fittings 
 
Overall Pressure Loss 
 
This section will walk through the path of largest pressure drop of the propylene glycol 
and calculate the pressure drop along the way. Refer to the EES section of the appendix for 
calculation details. 
 
1. Leaves the pump and passes through a 90 degree elbow and 1 ball valve before entering 
the expander into the heat exchanger. (0.43 psi) 
2. Passes through the 1”X2” expander. (1.05 psi) 
3. Passes through the heat exchanger. (4 psi) 
4. Travels from the outlet of the heat exchanger through a 1”X2” reducer, four 90 degree 
elbows, and approximately 25 feet of piping to the manifold inlet. (2.0 psi) 
5. Passes through 26 tees and ~20 feet of piping to the last pipe in the network. (3.5 psi) 
6. Enters the pipe through a 90 degree elbow. (0.0004 psi) 
7. Travels through the run of pipe to the outlet manifold. (3.13 psi) 
8. Travels through a tee branch before entering the outlet manifold. (0.0004 psi) 
9. Flows through five 90 degree bends and approximately 80 feet of piping before 
approaching the entrance to the glycol storage tank. (4.6 psi) 
10. Flows through the sharp entrance and exit of the storage tank (0.31 psi) 
11. Flows through one more 90 degree bend before entering the pump. (0.06 psi) 
 
Adding up all the pressure drops at each stage, the total pressure drop is 19 psi through the 
propylene glycol cycle. This corresponds to 42.7 feet of head required for the pump to generate.
 
Calculation of Required Horsepower 
 
The most important parameter for properly sizing a pump is the horsepower that the 
pump has to generate. The power in watts can be calculated through the following equation [1]. 
 
(45) 
 
34 
where  is the volumetric flow rate (m​3​
/s) and ​h​p​ ​is the required pump head. The required head 
can be calculated in the pressure loss section of the piping analysis. The horsepower, the english 
standard for power, of the pump can be found through the following relationship.  
 
(46) 
 
Using these two relationships and the results of the previous section, the required pump 
horsepower is approximately 0.15 hp. Thus, the pump required will be a low horsepower pump 
that functions efficiently at an operating point of 13.5 gallons per minute and 42.7 feet of 
generated head. 
 
Pump Selection 
 
Cole Parmer ​has a great selection of small centrifugal pumps that would work excellent 
for this application. Below is a pump chart of one family of stainless steel centrifugal pump [6].  
 
 
35 
Figure 19: Pump Performance Curve from Cole Parmer 
 
If the families of pumps are compared, it can be seen that type I and H could be good selections. 
At 13.5 gpm the generated head of I will be very close to the minimum value of 42.7 feet. Thus, 
type H (Model # 70761­02) with ¾ hp. At the desired capacity of 13.5 gpm, this pump can 
supply approximately 55 feet of head of water. Since the density of brine (1026 kg/m^3) is 
slightly greater than water, the expected head generation will be a little smaller at 53 feet of 
head. The pump horsepower given in the table is essentially the inlet power required to power 
the pump. So using the values from the pump curve, the expected efficiency can be calculated 
through the following equation: 
 
(47) 
 
The efficiency of this pump is calculated to be only 25%. While this seems poor, there 
were not many other great options available. The pump design for this problem is unique in that 
such a low horsepower is needed but a lot of head generation is necessary. Options that were 
more efficient were often 5x more expensive in terms of initial cost which will almost never be 
worth the investment especially for a small residential application. Thus, pump type H will be 
utilized for this operation, even though there will be some extra costs associated with running an 
inefficient pump off of electricity. The pump can be seen below. 
 
36 
Figure 20: Stainless Steel Centrifugal Pump from Cole Parmer, Model 70761­02 
   
37 
Storage Vessel Selection 
 
The last major piece of equipment needed before everything is connected together is a 
small storage vessel for the propylene glycol. The storage vessel will mainly be used to prime the 
system and the pump, as there is no other way to fill the pipes up with the amount of propylene 
glycol needed. No analysis is really necessary for the storage vessel, as the two requirements are 
listed below. 
1. Can withstand the pressure of the propylene glycol (~65 psig max) 
2. Has a small capacity of ~5.0 gallons 
The capacity requirement should essentially be the smallest tank available that is easy enough for 
the user to fill. An extra small tank would be difficult to pour large amount of propylene glycol 
into, while a large tank would cause unnecessary extra volume within the system. Even though 
propylene glycol is safe for residential applications, there should not be a ton of it sitting around. 
 
McMaster Carr ​had a selection of small vertical tanks that can handle pressures up to 200 
psig, well within the required pressure rating [7]. The tank and its dimensions are shown below. 
 
 
Figure 21: Small Vertical Steel Pressure Vessel 
 
Table 5: Dimensions of Selected Storage Vessel 
Capacity  Diameter  Overall Height  J  L  H 
5 gallons  10”  19”  ¾”  ½”  1” 
 
 
 
   
38 
Layout of Proposed Solution 
 
This section shows the final design selected for the heated driveway. Details of the more 
intricate features will also be explained. Throughout the drawings temperatures and pressures are 
shown to visually show how these values change throughout the cycle. The drawing layout is 
very accurate however not everything is to scale. 
 
Below are the pictures of the main equipment which will sit in the driveway of the 
residential household, and of the layout of the pipes beneath the driveway. 
 
Figure 22: Layout of Major Equipment 
39 
 
Figure 23: Layout of Driveway Piping Network 
 
Control System 
 
The first feature that needs to be explained is the control system with a zoom­in on the 
important features shown below. 
 
Figure 24: Control System 
 
40 
So in this system, hot water leaves the hot water tank at 95 ℉ and enters the tankless water heater 
where it is heated to 140 ℉. The propylene glycol enters the heat exchanger and leaves at 104 ℉ 
providing enough heat to the driveway as explained in the design sections. However, this is only 
applicable for when the ambient temperature is 0 ℉ with a 10 mph wind. The necessary hot water 
flow rate drops off considerably when the temperature is higher than 0 ℉. It is undesirable to heat 
the driveway up well past 40 ℉ since that will add thermal stresses to the concrete.  
 
There are two options for control here: 
1. Constant propylene glycol outlet temperature 
2. Variable glycol outlet temperature (as seen above) 
 
For option 1, the temperature transmitter at the outlet of the heat exchanger on the glycol side 
will read the temperature to the flow controller and adjust the hot water flow rate accordingly to 
maintain 104 ℉. The theory behind this method is that as the ambient temperature heats up, the 
propylene glycol temperature will not drop all the way to 69 ℉ so not as much hot water is 
needed to heat the glycol back to 104 ℉ saving some money in hot water usage. 
 
Option 2 is slightly more complicated but can result in higher savings. An additional 
temperature transmitter reads the ambient temperature (along with the wind velocity) and adjusts 
the desired outlet temperature accordingly. Now that the outlet temperature is set, the flow 
controller adjusts the hot water flow rate to output this desired outlet temperature. The following 
graph shows a possible calibration curve for a set­up like this. The outlet glycol temperature is 
the required glycol temperature leaving the heat exchanger that will still heat the driveway up to 
the required surface temperature requirements.  
 
 
Figure 25: Possible Calibration Curve for Control System 
 
41 
As can be seen, as the ambient temperature increases beyond 20 ℉, only about 2.0 gpm of 
hot water is required which is about the same requirement for a standard shower. A true 
calibration curve for the control system would be much more detailed and would include 
variations in wind velocity. But, the reduction in hot water usage is very clear through option 2. 
 
Additional Features for Hot Water and Heat Exchanger 
 
Referring to the previous layout, there are a few troubleshooting features added in. There 
are temperature gauges on both inlets to the heat exchanger to ensure that the temperatures are 
what they should be. There is a 3/4”X2” expansion and 1”X2” reducer on the inlet and outlet of 
the heat exchanger respectively. This is simply because the connections of the heat exchanger are 
2” NPT and the pipes need to be adjusted accordingly. The outlet of the pump is ¾” NPT hence 
the larger expansion versus the reducer. The outlet water from the heat exchanger can be 
relatively hot (82 ℉ max ) so that water is circulated back to the inlet of the hot water heater. This 
hotter inlet water temperature helps the hot water tank recover the heat back up to 95 ℉ more 
easily.  
 
Features of the Pump and Storage Vessel 
 
A closer view of the pump and storage vessel is shown below. 
 
 
Figure 26: Zoom­In of Pump and Storage Tank 
 
Looking at the storage tank it can be seen that there are four connections. The bottom connection 
“J” is a ¾” NPT and is what the propylene glycol will flow out of. There is a ¾”X1.25” 
expansion into the inlet of the pump to accommodate the necessary 1.25” NPT pump inlet. The 
propylene glycol will flow into the top of the storage tank which is a 1” NPT connection. There 
is a ball valve on the inlet to block the inlet flow if needed. There are also two ¾” connections on 
the tank. One connection will be for a pressure relief valve set for ~150 psig. The tank is rated 
for 200 psig so the set pressure of the relief valve is safe for the tank design. The relief valve 
simply drains to wherever the user desires. It is never expected to go off and even if it does 
propylene glycol can be safely drained to most locations. The final ¾” connection will be 
42 
utilized to initially fill the storage. The ball valve on the outlet of the tank will be kept closed 
while filling the tank, and then opened to prime the system.  
 
For the pump, there are pressure gauges on the inlet and outlet to monitor the 
performance of the pump and ensure it is generating enough pressure. The temperature gauge on 
the outlet of the pump reads off the propylene glycol entering the heat exchanger. The ball valve 
on the outlet of the pump will be closed while the pump builds up pressure and slowly opened to 
prime the rest of the system. The flowmeter on the outlet of the pump will read off the required 
13.5 gpm flow rate. As the outlet valve of the pump is slowly opened, propylene glycol will 
continue to be added until the desired flow rate is reached.  
 
Features of the Piping Network 
 
The piping network is quite simple and has been discussed at length in its respective 
section. As seen in figure 23, the hot propylene glycol leaving the heat exchanger loops outside 
of the garage and then enters the driveway. The reason for this is simply easy of construction. It 
is probably easiest to drill a small hole through the side wall of the garage then it is too dig up 
the driveway floor and have the glycol enter there. The inlet manifold itself is 1” NPS piping 
with 26 1”X3/4” reducing tees to deliver the glycol to each pipe within the driveway. The final 
pipe has a 90 degree bend rather than a tee.  
 
The outlet manifold is the exact same layout as the inlet manifold. An extra feature is the 
valve protruding out at the end of the driveway. This serves as two purposes. An obvious one is 
to allow for complete drainage of the system. Another purpose is to allow the air to bleed off. 
When the pump is started up and the propylene glycol is pushed through the pipes, it is pushing a 
volume of air in front of it. This extra air negatively affects heat transfer can cause cavitation 
within the pump. To bleed off the air, the valve should be slowly opened on startup until a small 
amount of glycol leaks out. Once the glycol is leaking, it is known that no air is in the system and 
the valve can be closed. Lastly, there is an extra ball valve where the glycol line re­enters the 
garage in case the supply to the tank needs to be cut.  
 
   
43 
Structural Analysis of Slab 
 
The slab of concrete in the proposed design will see large stresses from vehicles driving 
on it. Since one of the design criteria of the project is that the structural integrity of the slab must 
not be compromised, we had to do an in­depth structural analysis. The holes in the concrete pose 
the largest portion of stress for the slab, so they will be analyzed first. 
The figure below shows a representation of the forces the slab will see when a car is 
parked on it. The pink circles on either side of the hole shows the place where there will be a 
stress concentration. 
 
 
Figure 27: Stress Concentrations in the concrete 
 
To account for this stress concentration, a factor is applied to the stress that is based off 
of empirical material studies. The next figure shows how to determine the stress concentration in 
a thin slab with a hole in it. The only problem with this proposed structural analysis of the slab is 
that the slab cannot be considered a thin plate. The solution to a thick plate with a hole through it 
is beyond the scope of undergraduate engineering, so instead we decided to use the finite element 
analysis found on Solidworks to determine if the slab would be within safe working conditions 
[8]. 
44 
 
Figure 28: Stress concentration on a thin slab with a hole 
 
Solidworks allows the user to create 3D models and then run finite element analysis to 
determine the stresses on the object. To allow for rapid model testing, we took advantage of the 
DesignTable found on Solidworks, which allows the user to enter different sizing parameters to 
see different versions of the model. The slab was sized to be 480”x240” (40’x20’) in the problem 
statement. The problem statement also calls for a sloped driveway to allow the melted snow to 
run away from the house, so we assumed a 10 degree slope for our project. It was also decided 
that the concrete should be 5” in thickness, and the rest of the dimensions were dictated by the 
thermal analysis. The final dimensions are depicted in figure 29. Not seen in the figure is the 
number of holes in the slab for the tubes, which ended up being 28. 
 
 
Figure 29: Dimensions of holes and their spacing 
 
45 
 After working with the model and entering the parameters the thermal analysis allotted for, we 
were able to use the SimulationExpress Study program in Solidworks to test how the structure 
will be affected by different forces. Concrete data was pulled from EngineeringToolbox [9] for 
typical strength concrete, allowing us to accurately portray how the driveway would react to 
vehicle being on it. Also, a “tire” was added to the piece as seen in figure 30. This ‘tire’ piece 
allotted for the angle of the slope, and allowed the driveway to see a more appropriate version of 
the 25kN max is would see from a typical heavy truck. The angle was built to see the typical area 
a tire has in contact with the ground, to accurately portray the force the tire would press onto the 
concrete. 
 
Table 6: Properties of normal strength Portland cement concrete  
Density  2400 kg/m​3 
Compressive Strength  40 MPa 
Flexural Strength  5 MPa 
Tensile Strength  5 MPa 
Modulus of Elasticity  41000 MPa 
Poisson’s Ratio  0.21 
Shear Strength  17 MPa 
 
 
Figure 30: Angle to represent slope and tire 
 
46 
The simulation shows a deformation so the user knows if they are receiving the desired stress. 
The deformation of the concrete driveway with a 25kN force applied to the tire gives us figure 31. 
 
 
Figure 31: Deformation of driveway 
 
Figure 31 shows the desired deformation, so we go on to see if the stresses cause a failure in the slab or 
not. Figure 32 shows the von Mises stresses calculated by the simulation. 
 
 
Figure 32: Von Mises stresses on the driveway 
As we see in this deformation, the highest point of stress is 6.652x10​5​
 N/m​2​
 ​which is well below the 
compressive strength of the concrete. A factor of safety of 5 was chosen for the analysis to check for, and 
47 
figure 33 is the Solidworks representation of this. The factor of safety for this part of the project actually 
ends up to be around 20, because of the assumption that the full weight of the car is on only one tire, but 
that’s not really how the weight of a car is distributed. 
 
 
Figure 33: Factor of Safety for the concrete slab 
 
 
Economics 
 
After all this analysis, it is important to quantify how much this system will cost a 
homeowner. There are a few different layers to the overall cost of the system. 
 
1. Initial Cost of the System 
a. Pipes, Valves, Fittings 
b. Heat Exchanger, Pump, Storage Vessel 
c. Control System 
d. Pressure and Temperature Gauges 
e. Initial propylene glycol supply 
2. Installation of the System 
a. Plumber costs to run new water and natural gas lines 
b. Tearing Up Driveway and Laying Pipes 
c. Connecting each component together 
d. Rebuilding Driveway 
3. Yearly Costs 
a. Electrical costs of hot water from tankless and tank water heater 
b. Natural Gas costs 
c. Electrical Cost of Pump 
48 
4. Maintenance Costs 
a. Propylene Glycol resupply  
b. Any yearly repairs needed 
5. Future Worth 
a. Increases value of residence 
 
Each of these points will be evaluated. Note there is really no yearly savings for this type of 
system. It can be associated as a luxury item or necessary for safety but having this system will 
not save money over time versus not having this system. There are small cost benefits such as 
not needing any rock salt each winter. There are also larger benefits in that the driveway will not 
deteriorate as quickly since it is being kept clear of salt, snow, and ice. However, these savings 
are either small or difficult to quantify so they will not be included in the analysis. 
 
Initial Cost 
 
All piping for this system will be aluminum. The amount needed and costs are outlined 
below. Lengths were calculated based on actual length plus a small additional amount in case 
any extra was needed. The prices were gathered from ​Metals Depot​ [10]. 
 
Table 7: Prices of Necessary Piping 
Type  Length Needed 
(ft) 
Price per 
Unit 
Total Price 
¾” NPS ­ Sch 40  1100  $31.60/ 20 ft  $1738 
1” NPS ­ Sch 40  200  $51.60/ 20 ft  $516 
1 ¼” NPS ­ Sch 40  4  $23.20/ 4 ft  $23.20 
2” NPS ­ Sch 40  10  $68.20/ 10 ft  $68.20 
  
The prices for the major equipments were all received from the vendors themselves. 
 
Table 8: Major Equipment Pricing 
Unit  Price 
BP412­60 Heat Exchanger  $1105.14 [11] 
316 SS Centrifugal Pump Model #: 70761­02  $495.00 [6] 
ASME Code Small Vertical Pressure Tank  $354.55 [7] 
49 
 
The pricing for valves and fittings is included below. Note that for the reducers, more 
than one will have to be placed in series. For example, to go from ¾” to 2”, a ¾”X1”, 1”X1.5”, 
and 1.5”X2” reducer will be needed. A short piece of piping will be placed in between each 
section. Note that steel was chosen as the material of choice for the reducing tees because they 
were extremely cheap and there are so many tees. Aluminum reducing tees of the same size were 
approximately 5 times greater. The conductivity of steel is much lower than aluminum, but the 
area of heat transfer of the tees is miniscule compared to the aluminum that no difference in heat 
transfer will be noticed. 
 
Table 9: Prices of Pipe Fittings and Valves 
Type  Material  Required 
Number 
Price per 
Unit 
Total Cost 
¾” Brass Ball 
Valve 
Brass  2  $15.83 [12]  $31.66  
1” Brass Ball 
Valve 
Brass  3  $24.24 [12]  $72.72 
¾”X1” Reducer  Aluminum  2  $9.42 [13]  $18.84 
1”X1.25” 
Reducer 
Aluminum  1  $14.36 [13]  $14.36 
1”X1.5” Reducer  Aluminum  2  $19.26 [13]  $38.52 
1.5”X2” Reducer  Aluminum  2  $25.73 [13]  $51.46 
1”X3/4” Inline 
Reducing Tee 
Steel  53  $6.46 [14]  $342.38 
 
The control system involves a variable flowmeter, a flow controller, and a couple 
temperature transmitters. 
 
 
 
 
 
 
 
 
50 
 
 
 
Table 10: Prices of Control System 
Equipment  Quanity  Price per Unit  Total Price 
Multifunction Flow Computer  1  $815.00 [15]  $815.00  
Magnet Mount Thermocouples  2  $65.00 [16]  $130.00 
¾” Variable Area Flowmeter for water 
up to 10.0 gpm with Analog Output 
1  $430.00 [17]  $430.00 
 
There will also be a few extra temperature, pressure, and flow gauges for the system.  
 
Table 11: Prices of Extra Gauges 
Equipment  Quanity  Price per Unit  Total Price 
¼” NPT Standard dial Pressure Gauge 
(100 psi max) 
2  $23.00 [18]  $46.00 
Magnet Mount Thermocouples  2  $65.00 [16]  $130.00 
Clear in­line Flowmeter (up to 15 GPM)  1  $161.00 [19]  $161.00 
 
For the propylene glycol estimated cost, the total volume of glycol needed was estimated 
by calculating the total volume of the piping system (from table 7) and adding it to the capacity 
of the tank. An extra 5% was added to account for the capacity needed in the heat exchanger. 
Overall, the system will need approximately 48.6 gallons of 40% propylene glycol and water 
mixture. Thus approximately 20 gallons of that mixture is propylene glycol while the remaining 
volume is water.  
 
Table 12: Propylene Glycol Cost 
 
Item  Amount  Price per Unit  Total Cost 
Food Grade 99.5% 
Propylene Glycol 
20 gallons  $341.50/ per 15 
gallons [20] 
$455.33 
 
Simply adding up the costs 7 through 12 yields an initial equipment cost of $7037.36. 
51 
 
 
 
Installation Costs 
 
This is a very labor intensive installation job and the labor costs will reflect that. The 
person installing the system will have to add piping, dig up a driveway, bend and form the 
piping, thread piping, and weld if necessary. It will be assumed that three skilled employees 
making $20/hour for a residential piping specialist company will perform the work over the 
course of 10 eight hour work days. The digging up of the existing driveway and laying of the 
aluminum pipes will take the most time. This yields $4800 in laboring expenses. In addition 
supervision and extra fees to the installation company will be 20% of the laboring expenses. 
Overall, this is a $5760 installation procedure. This is approximately 80% of the initial 
equipment cost which makes sense for the difficulty of the job.  
 
Overall Initial Cost 
 
The initial cost of the installation and equipment purchases is approximately $12,797.  
 
Maintenance Costs 
 
Since propylene glycol is a corrosion inhibitor, it will actually protect each component in 
the system. For this reason, it is not necessary to flush the system and replace with new 
propylene glycol each year. If the homeowner would prefer the glycol is not left stagnant in 
pipes for long periods of time, it is recommended that the glycol is pumped into a storage 
container at the end of winter and then recharge the system the following winter. Otherwise, it is 
quite expensive to replace the fluid while also unnecessary.  
 
In terms of maintenance, the system operates at relatively low pressure and temperature 
and is constructed of high quality material. Thus only 0.5% of the initial investment will be 
designated as the maintenance cost per year. This cost come out to $63.90 per year. 
 
Yearly Operating Costs 
 
The yearly operating costs will be estimated based off of the average run time for the 
system which will vary based on location. Pittsburgh for example averages almost 40 days per 
winter when there is snowfall. However, if it only snows for one hour on a certain day it will get 
counted so the days of snowfall is difficult to judge the exact length of snowfall. If we assume 
52 
that the system is needed for approximately 10 hours a day on these days that equates to 400 
hours of operation each year.  
 
 
Electrical Costs 
Electrical costs were taken from Duquesne Light’s energy pricing ($7.97 cents per 
kW*hr [22]). The following table shows the estimated costs of each component. The Hot Water 
heater pricing here is the extra costs associated with owning this system, not the total cost of the 
hot water system.  
 
The pump is powered off of ¾ horsepower which can be simply converted to watts and 
the price can be calculated. The standard hot water heater tank was not analyzed in this project. 
The energy costs associated with the hot water tank were assumed to be $585 year. based on the 
average for a 50 gallon electric water heater. The extra costs associated with pre heating the 
water for the driveway were then based off of the 400 extra hours of necessary run time. The 
flow computer and miscellaneous gauges requiring electricity were assumed to require 
approximately 100 W of power each and calculated accordingly since there was no specific data 
on the power that these will draw.  
 
Table 13: Electricity Costs 
Unit  Total Price 
per year 
Pump  $17.83 
Hot Water Heater  $26.71 
Tankless Water 
Heater (Display 
Only) 
$3.20 
Flow Computer  $3.20 
Analog Flowmeter  $3.20 
 
Natural Gas Costs 
 
The Tankless Water Heater receives its fuel from natural gas. While it is difficult to 
predict how much natural gas the tankless water heater will use, there are industry standards for 
calculating the yearly estimated energy cost [23]. That formula is given by the following: 
 
53 
ost  365 1045 ost of Fuel/EFC =   * 4 * C (48) 
The cost of fuel is given in dollars per btu and the energy factor (EF) is determined by the 
manufacturer which is an indication of how much hot water the heater can produce per unit of 
fuel. Current natural gas prices are approximately $2.63 per million Btus. The energy factor for 
the selected tankless water heater is 0.94 [4]. Using equation 46, the cost per year of the tankless 
water heater will be approximately $42.  
 
Total Yearly Costs 
 
Including the maintenance and operating costs, the total yearly costs is approximately 
$159.95. 
 
Comparing to Current Systems 
 
The average costs associated with snow melt driveway systems, and the total costs of this 
system are compared in the following table. 
 
 
Metric  Our System  Average 
Initial Cost per Square Foot  $16  $14­24 [25] 
Yearly Cost per Square Foot  $.20  $0.12­0.25 [26] 
 
Comparing the expected costs of our design versus typical average values, our system was within 
the range for both metrics. Some other considerations is again that there was no boiler utilized 
for our driveway system. Many companies would have recommended an electrical heating 
system however the yearly operating costs of full electrical systems are much higher. In addition, 
the outline of a usable control system for our system was included in the pricing, which is not 
always included with snow melt systems such as these. Overall, the system designed here is a 
very cost effective design that does not sacrifice quality. 
 
Present Worth Calculations 
 
There is very little information on standard payment plans for snow melt systems since 
they are still relatively uncommon. The most accurate way to estimate the payment plans would 
be through a similar type of luxury residential application such as a pool. Pool loans are available 
up to $50,000 at 3.99% interest rate [27]. For this calculation, it will be assumed that the 
homeowner was able to pay 20% of the initial cost as a down payment and then took out an 
54 
approximately $11,000 loan at a 4% interest rate. The homeowner is planning to pay off the loan 
within three years. 
 
In addition, there is an additional salvage cost associated with this system. It can be 
assumed that the system will last for 20 years at which point the homeowner sells his house. It is 
estimated that the snowmelt system will add 20% of the initial cost of the system to the selling 
value of the home.  
 
The present worth factor and series present worth factor are given by the following 
equations. is given by: 
 
1 )f
P
= ( + i
m
m n*
(48) 
 
a
P
= i (1+ )*
i
m
m n*
(1+ ) −1i
m
m n*
(49) 
 
The annual operating costs is $159.65, the salvage value is $2560, the monthly payment to meet 
the 3­year loan deadline will be $306, and the initial down payment is $2560. The following 
calculation details the present worth of the system: 
 
W − 2560 159.65 ( , 0 years) 306 ( ,  years) 2560 , 0 years)P = $ − $ * a
P
12
4%
2 − $ * a
P
12
4%
3 + $ * f
P
* (12
4%
2   
 
­$38,118WP =  
 
So with the rates set as shown above, the present worth of this system is an expense of 
approximately $38,000. 
 
Conclusion 
 
In conclusion, an efficient and cost effective heated driveway slab has been designed. 
The driveway has been proven feasible to work even with standard hot water being used to heat 
the propylene glycol. The driveway surface is expected to reach 40 ℉ in a varying range of 
ambient conditions. A cost effective heat exchanger and pump have been selected to 
continuously cycle the propylene glycol through the system. There are troubleshooting features 
in the form of pressure and temperature gauges throughout the line to help the user dissect any 
performance issues. There are also a number of block valves to immediately shut off the system 
if necessary.  
 
55 
The initial and operating costs are in­line with currently designed systems. A control 
system has been proposed to lower operating costs even further than the expected values. 
Research has shown that the heated driveway will increase the future value of the home if it is 
ever planned to be sold. 
 
Overall, this heated driveway system would be a cost effective method to improve safety 
in any residential home. No longer will homes be forced to require a boiler to install an effective 
snow melt system. This design will function for the majority of household and would make an 
excellent addition anywhere cold winters are expected.   
 
 
   
56 
Works Cited 
 
1.​     ​Incropera, Frank P., and David P. DeWitt. ​Fundamentals of Heat and Mass Transfer​. New 
York: Wiley, 1990. Print. 
2.​     ​"Plate Heat Exchanger Layout." ​PHE ­ Nordic​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.phe­nordic.com/graphics/interface/pic_223.jpg>. 
3.​     ​Pool Heating BPX Brazed Plate Heat Exchangers​ (n.d.): n. pag. ​BPX Heat Exchangers​. Bell 
and Gossett. Web. <http://s3.supplyhouse.com/product_files/BP410­20MT­Selection.pdf>. 
4.​     ​"Rheem Tankless Water Heater." ​Rheem​. N.p., n.d. Web. 
<http://www.rheem.com/docs/fetchDocument.aspx?id=4c3b81d7­856a­4c81­a08e­f0b47a1372fd
>. 
5.​     ​"Crane Engineering ­ Flow Through Pipes, Valves, Fittings." (n.d.): n. pag. Web. 
<https://uolab.groups.et.byu.net/files/pipefitt/hints/1965Crane.pdf>. 
6.​     ​"High­Flow 316 SS Straight Centrifugal Pump; 57 GPM/63 Ft, 115/230V." ​High Flow 316 
SS Straight Centrifugal Pump 57 GPM 63 Ft 115 230V from Cole­Parmer​. N.p., n.d. Web. 14 
Apr. 2015. 
<http://www.coleparmer.com/Product/High_Flow_316_SS_Straight_Centrifugal_Pump_57_GP
M_63_ft_115_230V/EW­70761­02>. 
7.​     ​"McMaster­Carr ­ Storage Vessels." ​McMaster­Carr​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.mcmaster.com/#1584k3/=wqlhnn>. 
8.​     ​Budynas, Richard G., J. Keith. Nisbett, and Joseph Edward. Shigley. ​Shigley's Mechanical 
Engineering Design​. New York: McGraw­Hill, 2011. Print. 
57 
9.​     ​"Concrete Properties." ​Concrete Properties​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.engineeringtoolbox.com/concrete­properties­d_1223.html>. 
10.​  ​"Metals Depot – Aluminum Pipe Pricing.” ​MetalsDepot®​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.metalsdepot.com/products/alum2.phtml?page=pipe>. 
11.​  ​"BP412­60­LCA Bell & Gossett BPX ASME Heat Exchanger." ​National Pump Supply​. N.p., 
n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.nationalpumpsupply.com/bp412­60­lca­bell­gossett­bpx­asme­heat­exchanger/>. 
12.​  ​"McMaster­Carr – Ball Valves." ​McMaster­Carr​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.mcmaster.com/#ball­valves/=wqzhnl>. 
13.​  ​"McMaster­Carr ­ Reducers." ​McMaster­Carr​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.mcmaster.com/#aluminum­pipe­fitting­thread­reducers/=wqzi00>. 
14.​  ​"McMaster­Carr ­ Tees." ​McMaster­Carr​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.mcmaster.com/#standard­metal­pipe­tees/=wqzinj>. 
15.​  ​"Multifunction Flow Computers." ​Multifunction Flow Computers​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 
2015. <http://www.omega.com/pptst/FC21_22.html>. 
16.​  ​"Magnet Mount Thermocouples." ​Magnet Mount Thermocouples​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 
2015. <http://www.omega.com/pptst/MP1_MP2.html>. 
17.​  ​"Flowmeters with Analog Display." ​Omega Engineering​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. 
<http://www.omega.com/pptst/FLMH_FLMW.html>. 
18.​  ​"Commercial Grade Pressure Gauges, Type C." ​Pressure Gauges, Air Pressure Gauge, Dial 
Gauge, Dial Gage​. N.p., n.d. Web. 14 Apr. 2015. <http://www.omega.com/pptst/PGC.html>. 
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report
Snow Melt System Final Report

More Related Content

Similar to Snow Melt System Final Report

MH - FINAL - CS
MH - FINAL - CSMH - FINAL - CS
MH - FINAL - CS
Lulu Buford
 
Solar Energy Equipment: Design of a solar plant for a building
Solar Energy Equipment: Design of a solar plant for a buildingSolar Energy Equipment: Design of a solar plant for a building
Solar Energy Equipment: Design of a solar plant for a building
Pietro Galli
 
CERN-THESIS-2012-056
CERN-THESIS-2012-056CERN-THESIS-2012-056
CERN-THESIS-2012-056
Alejandro Alonso
 
Mech_Project
Mech_ProjectMech_Project
Mech_Project
Nishant Patel
 
Meen 442 Journal Final Pdf V2
Meen 442 Journal Final Pdf V2Meen 442 Journal Final Pdf V2
Meen 442 Journal Final Pdf V2
halfmann4
 
SR988C1-20101106+Ultisolar New Energy Co Ltd Solar Pump Station Solar Water H...
SR988C1-20101106+Ultisolar New Energy Co Ltd Solar Pump Station Solar Water H...SR988C1-20101106+Ultisolar New Energy Co Ltd Solar Pump Station Solar Water H...
SR988C1-20101106+Ultisolar New Energy Co Ltd Solar Pump Station Solar Water H...
Shandong iSentrol Electronic Technology Co., Ltd
 
SR988C1-20101106 Solar Water Heater Controller Manual for Split Solar Water H...
SR988C1-20101106 Solar Water Heater Controller Manual for Split Solar Water H...SR988C1-20101106 Solar Water Heater Controller Manual for Split Solar Water H...
SR988C1-20101106 Solar Water Heater Controller Manual for Split Solar Water H...
Shandong iSentrol Electronic Technology Co., Ltd
 
KINEMATICS, TRAJECTORY PLANNING AND DYNAMICS OF A PUMA 560 - Mazzali A., Patr...
KINEMATICS, TRAJECTORY PLANNING AND DYNAMICS OF A PUMA 560 - Mazzali A., Patr...KINEMATICS, TRAJECTORY PLANNING AND DYNAMICS OF A PUMA 560 - Mazzali A., Patr...
KINEMATICS, TRAJECTORY PLANNING AND DYNAMICS OF A PUMA 560 - Mazzali A., Patr...
AlessandroMazzali
 
Cac he dong luc hoc rat hay
Cac he dong luc hoc rat hayCac he dong luc hoc rat hay
Cac he dong luc hoc rat hay
Đức Hữu
 
Spring 2017 Senior Design - Medaka Corporation
Spring 2017 Senior Design - Medaka CorporationSpring 2017 Senior Design - Medaka Corporation
Spring 2017 Senior Design - Medaka Corporation
Cullen Billhartz
 
sp_3400_series.pdf
sp_3400_series.pdfsp_3400_series.pdf
sp_3400_series.pdf
SergioCaceres37
 
rac module.pdf
rac module.pdfrac module.pdf
rac module.pdf
Tsegaye Getachew
 
Static analysis of power systems
Static analysis of power systemsStatic analysis of power systems
Static analysis of power systems
Jhon Miranda Ramos
 
Final Graduation Project.
Final Graduation Project. Final Graduation Project.
Final Graduation Project.
Sher Baz Ali Shah
 
Heat exchanger - Training course material
Heat exchanger - Training course materialHeat exchanger - Training course material
Heat exchanger - Training course material
Bassem Eleaba, MEng
 
Kim thesis
Kim thesisKim thesis
Kim thesis
Tran Duc Giang
 
iosdft
iosdftiosdft
Ali-Dissertation-5June2015
Ali-Dissertation-5June2015Ali-Dissertation-5June2015
Ali-Dissertation-5June2015
Ali Farznahe Far
 
Thermal and statistical physics h. gould, j. tobochnik-1
Thermal and statistical physics   h. gould, j. tobochnik-1Thermal and statistical physics   h. gould, j. tobochnik-1
Thermal and statistical physics h. gould, j. tobochnik-1
Petrus Bahy
 
report
reportreport

Similar to Snow Melt System Final Report (20)

MH - FINAL - CS
MH - FINAL - CSMH - FINAL - CS
MH - FINAL - CS
 
Solar Energy Equipment: Design of a solar plant for a building
Solar Energy Equipment: Design of a solar plant for a buildingSolar Energy Equipment: Design of a solar plant for a building
Solar Energy Equipment: Design of a solar plant for a building
 
CERN-THESIS-2012-056
CERN-THESIS-2012-056CERN-THESIS-2012-056
CERN-THESIS-2012-056
 
Mech_Project
Mech_ProjectMech_Project
Mech_Project
 
Meen 442 Journal Final Pdf V2
Meen 442 Journal Final Pdf V2Meen 442 Journal Final Pdf V2
Meen 442 Journal Final Pdf V2
 
SR988C1-20101106+Ultisolar New Energy Co Ltd Solar Pump Station Solar Water H...
SR988C1-20101106+Ultisolar New Energy Co Ltd Solar Pump Station Solar Water H...SR988C1-20101106+Ultisolar New Energy Co Ltd Solar Pump Station Solar Water H...
SR988C1-20101106+Ultisolar New Energy Co Ltd Solar Pump Station Solar Water H...
 
SR988C1-20101106 Solar Water Heater Controller Manual for Split Solar Water H...
SR988C1-20101106 Solar Water Heater Controller Manual for Split Solar Water H...SR988C1-20101106 Solar Water Heater Controller Manual for Split Solar Water H...
SR988C1-20101106 Solar Water Heater Controller Manual for Split Solar Water H...
 
KINEMATICS, TRAJECTORY PLANNING AND DYNAMICS OF A PUMA 560 - Mazzali A., Patr...
KINEMATICS, TRAJECTORY PLANNING AND DYNAMICS OF A PUMA 560 - Mazzali A., Patr...KINEMATICS, TRAJECTORY PLANNING AND DYNAMICS OF A PUMA 560 - Mazzali A., Patr...
KINEMATICS, TRAJECTORY PLANNING AND DYNAMICS OF A PUMA 560 - Mazzali A., Patr...
 
Cac he dong luc hoc rat hay
Cac he dong luc hoc rat hayCac he dong luc hoc rat hay
Cac he dong luc hoc rat hay
 
Spring 2017 Senior Design - Medaka Corporation
Spring 2017 Senior Design - Medaka CorporationSpring 2017 Senior Design - Medaka Corporation
Spring 2017 Senior Design - Medaka Corporation
 
sp_3400_series.pdf
sp_3400_series.pdfsp_3400_series.pdf
sp_3400_series.pdf
 
rac module.pdf
rac module.pdfrac module.pdf
rac module.pdf
 
Static analysis of power systems
Static analysis of power systemsStatic analysis of power systems
Static analysis of power systems
 
Final Graduation Project.
Final Graduation Project. Final Graduation Project.
Final Graduation Project.
 
Heat exchanger - Training course material
Heat exchanger - Training course materialHeat exchanger - Training course material
Heat exchanger - Training course material
 
Kim thesis
Kim thesisKim thesis
Kim thesis
 
iosdft
iosdftiosdft
iosdft
 
Ali-Dissertation-5June2015
Ali-Dissertation-5June2015Ali-Dissertation-5June2015
Ali-Dissertation-5June2015
 
Thermal and statistical physics h. gould, j. tobochnik-1
Thermal and statistical physics   h. gould, j. tobochnik-1Thermal and statistical physics   h. gould, j. tobochnik-1
Thermal and statistical physics h. gould, j. tobochnik-1
 
report
reportreport
report
 

Snow Melt System Final Report