Modelowanie termo i hydrofizycznych zmian w glebie ogrzewanej powietrzem

• Autorzy: Kurpaska S , Bozek B.

Warianty tytułu

EN

Modelling of the thermo-and hydrophysical changes in a soil heated by air

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono porównanie zmian temperatury i zawartości wody w glebie ogrzewanej ciepłym powietrzem. Do opisu ruchu ciepła i masy wykorzystano dwa modele: uproszczony model Łykowa i model Philipa i de Vriesa. Analizę przepływu ciepła i wody glebowej przeprowadzono w elemencie powtarzalnym instalacji z przyjętymi warunkami symetrii oraz izolacyjności na obydwu brzegach elementu. Obliczenia symulacyjne przeprowadzono dla piasku. Na podstawie analizy stwierdzono, że tendencje zmian analizowanych wartości opisujących stan fizyczny piasku są porównywalne ze sobą, zgodność między obliczonymi wartościami temperatury i zawartości wody uzyskanymi z rozwiązania analizowanych modeli waha się od 61% do 92%. W zbudowanych algorytmach numerycznych (zarówno w uproszczonym modelu Łykowa jak i modelu Philipa i de Vriesa) istnieje możliwość zmian parametrów wejściowych modelu, w wyniku czego można przeprowadzić eksperymenty symulacyjne, jednakże algorytm uproszczonego modelu Łykowa z racji występowania sprzężenia jednostronnego jest prostszy do rozwiązania.

EN

The paper presents quantitative comparison of results conceming temperaturę and water content changes in a soil heated by air. In description of the heat and soil water movement two models have been used: simplificated model of Luikov and model of Philip and de Vries. An analysis of the heat and soil water flow has been madę in a reproducible element of the installation, assuming symmetry and isolation of both edges of the element. Calculations by means of simulation have been madę for the sand. On the basis of achieved results has been stated that trends of changes of the analysed values describing the physical State of the sand are comparable. Compatibility between values of temperaturę and water content calculated by means of the analysed models amounts from 61% to 92%. The developed numerical algorithms (both for drying model and de Vries model) make possible to introduce changes of the model input parameters and to carry out experiments by means of simulation. Nevertheless, solution of the algorithm for drying model is morę simple because a unilateral feedback takes place. Keywords: air, soil, heating, mathematical models.

Słowa kluczowe

PL

gleby; woda glebowa; zawartosc wody; zmiany hydrofizyczne; zmiany termofizyczne; ogrzewanie gleby; ogrzewanie powietrzne; modele matematyczne

EN

soil; soil water; water content; hydrophysical change; thermophysical change; soil heating; air heating; mathematical model

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 1999
• Tom: 22
• Opis fizyczny: s.115-129,tab.,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Kurpaska S

• Akademia Rolnicza, Krakow

autor

Bozek B.

Bibliografia

• Abdel- Hadi O., Mitchel J.K.: Coupled heat and water flows around buried cables. Journal of the Geotechnical Engineering Division, 107, 1461-1487, 1981.
• 1. Ahmed E., Ahmed M.Y., Roller W.L., Elwell D.L.: Technical feasibility of utilizing reject heat from power stations in greenhouses. Transactions of the ASEA, 26, 200-206, 1983.
• 2. Baladi R.J., Ayers D.L., Schoenhals R.J.: Transient heat and mass transfer in soils. Int. Jour­nal Heat Mass Transfer. 24, 449- 458. 1981.
• 3. Cary J.W., Taylor S.A.: Thermally driven liąuid and vapour phase transfer of water and energy in soil. Soil Science Society Proceedings, 417-420, 1962.
• 4. Dakshanamurthy V., Fredlund D.G.: A methematical model for predicting moisture flow in a an unsaturated soil under hydraulic and temperaturę gradients. Water Resources Research, 17(3), 714- 722, 1981.
• 5. Jury W. A., Miller E.E.: Measurment of the transport coefficients for coupled flow of heat and moisture in medium sand.. Soil Sci. Soc. Am. 38, 551- 557, 1974.
• 6. Kurpaska S.: Model and simulation of the process of heat and mass exchange during heating of greenhouse substrate with warm air. Annual reviev of Agricultural Engineering, 1(1), 61-77, 1996.
• 7. Nasar I.N., Horton R.: Simultaneous transfer heat, water and solute in porous media: I. The- oretical development. Soil Sci. Soc. Am. 56, 1350-1356, 1992.
• 8. Nowacki W., Olesiak Z.S.: Termodyfuzja w ciałach stałych. PWN, Warszawa, 1991.
• 9. Pabis S.: Teoria konwekcyjnego suszenia produktów rolniczych. PWRiL, Warszawa, 1982.
• 10. Philip J.R., de Vries D.A.: Moisture movement in porous materials under temperaturę gra­dients. Transactions American Geophysical Union, 38(2), 222-232, 1957.
• 11. Przesmycki Z., Strumiłło Cz.: Mechanizm ruchu wilgoci w procesie suszenia materiałów kapilarno- porowatych. Inżynieria Chemiczna i Procesowa, 4(2), 365-378, 1983.
• 12. Puri Y.M.: Heat and mass transfer analysis and modeling in unsaturated ground soils for bu­ried tubę Systems. Energy in Agriculture, 6, 179- 193, 1987.
• 13. Radhakrishna H.S., Lau K.Ch., Crawford A.M.: Coupled heat and moisture flow through soils. Journal ofthe Geotechnical Engineering Division, 110(12), 1766-1784, 1984.
• 14. Rajtar J.: Analiza zjawisk dyfuzji i dyspersji gazów w ośrodkach porowatych w oparciu o modele teoretyczne. Pr. Doktorska, AGH, 1985.
• 15. Schaefer R.: Rozwiązanie nieliniowych przypadków filtracji metodą elementów skończonych. Polit. Krakowska, 1987.
• 16. Sęki H., Komori T.: Heat and moisture transfer in soil warming by circulating warm water in a buried pipę linę. J. Agr. Met., 45(4), 217-226, 1990.
• 17. Siemek J.: Przepływ gazu w ośrodku porowatym z uwzględnieniem efektów termodynamicz­nych. Zeszyty Problemowe Górnictwa, 7(2), 3-44, 1969.
• 18. Slegel D.L., Davis L.R.: Transient heat and mass transfer in soils in vicinity heated porous pipes. Journal Heat Transfer, 99, 541- 546, 1977.
• 19. Walczak R., Reszetin O., Czachor H.: Przenoszenie wody i ciepła w glebie. Problemy Agro­fizyki, 10, 66-67, 1973.
• 20. Wróbel M.: Analiza sprzężeń termodyfuzyjnych na przykładzie rozwiązania pewnego zadania początkowo- brzegowego w warstwie. Mechanika teoretyczna i stosowana, 3-4, 635- 659, 1991.
• 21. Zaradny H., Sutor J.: Wpływ gradientu temperatury na przepływ wody w nienasyconych gruntach i glebach. Archiwum Hydrotechniki, XX (1), 35-43, 1973.