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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.54.1990.tde-10042015-153106
Document
Author
Full name
Adolfo Nicolas Posadas Durand
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 1990
Supervisor
Committee
Crestana, Silvio (President)
Faria, Roberto Mendonça
Traina Junior, Caetano
Title in Portuguese
Estudo da cinética de fusão e de congelamento da água em um meio poroso não-saturado: experimentação e simulação
Keywords in Portuguese
Não disponível
Abstract in Portuguese
No presente trabalho, um programa em linguagem Fortran foi desenvolvido utilizando-se o método das diferenças finitas, para a solução da equação diferencial parcial não-linear que governa o transporte unidimensional de calor em uma coluna de areia não-saturada com condições de fronteira variáveis (no intervalo de temperatura compreendido entre -20°C a 25°C). O problema da transição de fase da água líquida para o gelo e vice-versa também foi considerado. O programa simulou o movimento da frente de fusão e de solidificação ocorrido ao longo da coluna, acompanhando-se os resultados experimentais obtidos através de imagens por tomografia de NMR, validando o modelo adotado no caso particular deste experimento. O passo do programa relativo à posição da frente de fusão/solidificação foi constante durante toda a simulação. Usou-se o conceito de balanço de massa para controlar o passo do programa referente a variável tempo. Medidas da condutividade térmica para a amostra de areia não-saturada de porosidade total igual a 37% e umidade volumétrica 25%,foram realizadas no intervalo de temperatura entre 20°C a 25°C, usando-se o método transiente da sonda cilíndrica. Os resultados obtidos concordaram com os de Gori and G. Grazzini (1981) e H. Inaba (1983). Também foi realizado um estudo, utilizando-se o método da análise térmica diferencial, para o fluxo de calor na região próxima a transição de fase da água contida na coluna de areia. A partir destes resultados e das condições iniciais e de fronteira deste experimento ficou evidente a importância do meio poroso sobre as propriedades térmicas da água
Title in English
Not available
Keywords in English
Not available
Abstract in English
In this work, a Fortran program was developed using a finite difference method for the solution of a non-linear partial differencial equation governing the unidimensional heat transport in a column of non-satured sand with variable boundary conditions (temperature interval considered -20°C to 25°C). The problem of the phase transition from liquid water to ice and vice versa was also considered, the program simulated the fusion and solidification that occurs along the column, accompanied by experimental results obtained by NMR tomographic images, validating the model adopted in the particular case of this experiment. The increments considered by the program relative to the position of the fusion/solidification front was maintained constant throughout the simulation. The concept of a mass balance was used to control the increments of the program with respect to the time variable. Thermal conductivity measurements for the non-satured sand sample of 37% total porosity and 25% volumetric humidity, were performed within the -20°C to 25°C temperature interval, using the transient method for a cylindrical probe. The results agrred with those of Gori and G. Grazzini (1981) and H, Inaba (1983). A study was also made using the method of differential thermal analysis, for the heat flux in the region adjacent to the water transition phase contained in the sand column. From these results and from the initial boundary conditions of this experiment the importance of the porous medium over the thermal properties of water was evident
 
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Publishing Date
2015-04-13
 
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