Heat and mass transfer effects of ice growth mechanisms in a fully saturated soil

برای کنترل انتقال گرما و جرم در طی انجماد، برای شناخت رفتار تغییر فاز بلورهای یخ ضروری است. با این حال، تحقیقات محدود شده بر روی اثرات اتصال درگیر در سینتیک هسته ی هسته ی کریستال یخ و رشد با جریان مایع و انتقال حرارت در رسانه های متخلخل انجام شده است. در این مقاله، شرایط هسته زدایی و رشد کریستال، که باید در طی فرایند کریستال ییل مورد بررسی قرار گیرد، مورد بررسی قرار گرفت. در فرایند انجماد آب، تصور می کنیم که فعالیت آب، عامل القاء تبدیل فاز یخ و آب است. بر اساس معیار «فعالیت آب»، یک مدل کینتیکی کریستال یخ کریستال یخ ایجاد شد که برای اندازه گیری فرآیندهای هسته ای و رشد همراه با جریان سیال و انتقال حرارت مفید است. نیروی محرکه مهاجرت رطوبت، شیب پتانسیل شیمیایی تحت دمای مختلف بر اساس ترمودینامیک است که متفاوت از فرم معمولی است که از قانون دارسی گرفته شده است. علاوه بر این، یک مدل ریاضی انتقال حرارت حرارتی در خاک کاملا اشباع شده با تغییر فاز پیشنهاد شده است. از آنجا که این مسئله به طور قابل توجهی غیر خطی است، یک روش عددی برای راه حل آن اعمال شد و درجه حرارت، رطوبت و فراست از یک ستون خاک در طی فرآیند انجماد محاسبه شد. اعتبارسنجی مدل با مقایسه مقادیر شبیه سازی و نتایج تجربی نشان داده شده است. از این مطالعه مشخص شده است که درجه حرارت تاثیر زیادی بر توزیع مقدار کل آب در طی کریستالیزاسیون یخ و مهاجرت رطوبت دارد و ارتباط بین سرعت آب و دما می تواند برای توضیح توزیع محتوای آب استفاده شود. مقادیر پیش بینی شده با داده های تجربی سازگار است و صحت روش سینتیک بلوری را بررسی می کند که انتقال گرما و جرم در رسانه های متخلخل همراه است.