Михаил Васильевич Павлов, доцент, канд. техн. наук, доцент кафедры теплогазоводоснабжения
Author ID SCOPUS: 57204361039; WoS ResearcherID AAN-5773-2021; ID РИНЦ 564419
160000, г. Вологда, ул. Ленина, 15
Mikhail V. Pavlov, Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Heat and Gas Supply
Author ID SCOPUS: 57204361039; WoS ResearcherID AAN-5773-2021; ID РИНЦ 564419
15 Lenin St., Vologda, 160000
Денис Федорович Карпов, старший преподаватель кафедры теплогазоводоснабжения
Scopus ID: 57210325021; WoS Researcher ID: AAF-2092-2021
160000, г. Вологда, ул. Ленина, 15
Denis F. Karpov, Senior Lecturer at the Department of Heat and Gas Supply
Scopus ID: 57210325021; WoS Researcher ID: AAF-2092-2021
15 Lenin St., Vologda, 160000
Цель исследований – нахождение, прогнозирование и регулирование температурно-влажностного режима почвы для условий лучистого отопления культивационных сооружений с применением потолочных инфракрасных излучателей темного типа. В работе без промежуточных математических преобразований представлена общепринятая система дифференциальных уравнений (как в размерном, так и в безразмерном видах), учитывающая основные и перекрестные процессы тепломассопереноса в дисперсных средах. Для данной системы уравнений рассмотрено частное аналитическое решение, которое учитывает не только основные, происходящие независимо друг от друга явления тепломассопереноса, но и влияние переноса водяных паров на формирование температурного поля слоя почвы. На примере фрезерного торфа представлены результаты решения данной задачи в виде одномерных нестационарных полей температуры и влагосодержания. С учетом заданных условий однозначности (геометрических, физических, начальных и граничных условий) установлено, что достижение требуемых значений влагосодержания и температуры произойдет через 6 ч. При этом изменение влагосодержания практически отсутствует в течение рассматриваемого периода на координатном отрезке z ∈[0;6,0] см. Решение математической задачи, реализованное в программной среде, позволяет контролировать тепловой и влажностный режимы почвы путем регулирования теплового потока на ее поверхности (в случае очевидной зависимости между величиной теплового потока и интенсивностью испарения с поверхности почвы). В силу того, что предложенное в статье решение является частным и не учитывает термодиффузию в слое почвы, то есть влияние разности температур на перенос влаги, представляется целесообразным и имеет научный интерес рассмотрение в дальнейшем общего решения системы дифференциальных уравнений взаимосвязанного тепломассопереноса.
The purpose of the research is to find, predict and regulate the temperature and humidity regime of the soil for the conditions of radiant heating of cultivation facilities using dark-type ceiling infrared radiators. In the work, without intermediate mathematical transformations, a generally accepted system of differential equations (both in dimensional and dimensionless forms) is presented, taking into account the main and cross processes of heat and mass transfer in dispersed media. For this system of equations, a particular analytical solution is considered, which takes into account not only the main phenomena of heat and mass transfer that occur independently of each other, but also the effect of water vapor transfer on the formation of the temperature field of the soil layer. Using the example of milling peat, the results of solving this problem are presented in the form of one-dimensional unsteady fields of temperature and moisture content. Taking into account the given unambiguity conditions (geometric, physical, initial and boundary conditions), it is established that the required values of moisture content and temperature will be reached in six hours. At the same time, there is practically no change in moisture content during the time period under consideration on the coordinate segment z ∈[0;6,0]sm. The solution of the mathematical problem, implemented in a software environment, allows you to control the thermal and humidity conditions of the soil by regulating the heat flow on its surface (in the case of an obvious relationship between the magnitude of the heat flux and the intensity of evaporation from the soil surface). Due to the fact that the solution proposed in the article is a particular one and does not take into account thermal diffusion in the soil layer, i.e.the influence of temperature differences on moisture transfer seems appropriate and of scientific interest to consider further the general solution of the system of differential equations of interrelated heat and mass transfer.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.