Modelling Heat & Mass Transfer in Freezing Porous Media - 9781621007630

Wymiana ciepła i masy w ośrodkach porowatych w warunkach przejścia fazowego ma duże znaczenie naukowe i praktyczne w rozwiązywaniu problemów inżynieryjnych i technicznych. Wiele procesów przemysłowych wymaga badania modeli matematycznych dla rozwoju zarówno technologii opartych na przejściach fazowych w ośrodkach porowatych, jak i urządzeń eksperymentalnych do badania tych procesów. Głównym celem książki jest sekwencyjne i systematyczne rozpatrywanie z jednolitego punktu widzenia procesów wymiany ciepła i masy zachodzących w heterogenicznych ośrodkach porowatych (gleba-woda-lód) w warunkach przejścia fazowego. Wprowadzono nowe rozwiązania, a także modele analityczne i numeryczne do analizy procesów zamrażania (rozmrażania) w glebach, które zachodzą w różnych regionach, takich jak Kanada, Stany Zjednoczone i Azja Północno-Wschodnia. Dla ośrodków wielofazowych wyprowadza się układ równań różniczkowych z uwzględnieniem kinetyki przejścia fazowego. W przeciwieństwie do większości badań, uwzględniających dwustrefowy model rozwiązania (podejście klasyczne), zakładamy istnienie obszaru intensywnych przejść fazowych strefy zamarzania lub strefy kinetycznej, która charakteryzuje się niechwilową kinetyką krystalizacji. Nowym i ważnym wynikiem jest wyprowadzenie kryterium powstawania strefy przemarzania w funkcji właściwości gleby i warunków zamarzania. W książce zawarto także nową metodę eksperymentalną oraz wyniki dotyczące wyznaczenia istotnej charakterystyki kinetycznego modelu czasu krystalizacji wody w zamarzających ośrodkach porowatych. Zaproponowano i szczegółowo opisano nowe podejście do modelowania wtórnego wezbrania mrozu. Zaprezentowano nowe wyniki dotyczące rozkładu wezbrań i ich intensywności. Na podstawie metody zaburzeń w dwuwymiarowym sprzężonym modelu wymiany ciepła i masy po raz pierwszy wyprowadzono kryteria analityczne w postaci bezwymiarowej zarówno dla niestabilności dynamicznej, jak i morfologicznej. Stosując syntezę Fouriera, oblicza się rzeczywistą ewolucję kształtu frontu. W ten sposób uzyskuje się nowe wyniki fizyczne. Wszystkie wyniki modelowania przedstawione w książce posiadają odpowiednie uzasadnienie matematyczne, zilustrowane są poprzez porównanie z odpowiednimi danymi eksperymentalnymi oraz, tam gdzie jest to możliwe, z wynikami obliczeń innych autorów. Modele i wyniki zaprezentowane w tej książce można wykorzystać do przewidywania głównych cech inżynieryjnych dla problemów praktycznych.