An experimental determination of the heat and mass transfer coefficients in moist, unsaturated soils

• Published in: International journal of heat and mass transfer Vol. 27; no. 7; pp. 1075 - 1085
• Main Authors: Shah, D.J., Ramsey, J.W., Wang, M.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford Elsevier Ltd 01.01.1984; Elsevier
• Subjects: Applied sciences; Energy; Energy. Thermal use of fuels; Exact sciences and technology; Fundamental areas of phenomenology (including applications); Heat transfer; Other topics in heat transfer, thermal and thermodynamic processes; Physics; Theoretical studies. Data and constants. Metering; Coefficient; Experimental study; Porous medium; Heat mass transfer
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(84)90123-6

Ratios of the thermal diffusion coefficient to the moisture diffusion coefficient were experimentally determined for two types of soils. The ratio of the diffusion coefficients was found to increase with increasing moisture content, reach a broad maximum, and thereafter decrease. Except for the drier regions near the warm end, the ratio was found to be in the range 10 −3-10 −20C −1. Analytical predictions for the thermal diffusion coefficients were combined with the experimental results to determine the moisture diffusion coefficients. The thermal diffusion coefficient was predicted to decrease with both decreasing temperature and increasing moisture content. For the soils used in this study, the moisture diffusion coefficient was estimated to be in the range 10 −5-10 −4 g s −1 cm −1. Les rapports du coefficient de diffusion thermique au coefficient de diffusion d'humidité sont déterminés expérimentalement pour deux types de sol. Le rapport des coefficients de diffusion croît avec le contenu d'humidité, atteint un maximum et décroît ensuite. Excepté pour les régions les plus sèches proches de l'extrémité chaude, le rapport est dans le domaine 10 −3-10 −20C −1. Des précisions analytiques pour les coefficients de diffusion thermique sont combinés avec les résultats expérimentaux, pour déterminer les coefficients de diffusion de l'humidité. Le coefficient de diffusion thermique est calculé en décroissance avec á la fois la température décroissante et le contenu en humidité croissant. Pour les sols considérés dans cette étude, le coefficient de diffusion d'humidité est estimé dans le domaine 10 −5−10 −4 g s −1 cm −1. Für zwei Bodensorten wurde experimentell das Verhältnis eines Transportkoeffizienten für thermisch bedingte Diffussion und eines Feuchteleitkoeffizienten bestimmt. Es zeigte sich, dass das Verhältnis der Transportkoeffizienten mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt zunächst zunimmt, ein breites Maximum erreicht und dann abnimmt. Mit Ausnahme der trockenen Gebiete am warmen Ende lag das Verhältnis im Bereich 10 −3 bis 10 −20C −1. Zur Bestimmung des Feuchteleitkoeffizienten wurden die experimentellen Ergebnisse mit Rechenwerten für den ‘thermischen Diffussionskoeffizienten’ kombiniert. Die Berechnung des ‘thermischen Diffussionskoeffizienten’ ergab eine Abnahme mit abnehmender Temperatur und mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt. Für die hier untersuchten Böden wurden die Feuchteleitkoeffizienten zu 10 −5 bis 10 −4gs −1 cm −1 abgeschätzt. Измepeны oтнoщeния кoзффициeнтa диффyзии тeплa и влaги для двyч видoв пoчв. зтo oтнoшeниe yвeличивaeтcя c pocтoм влaгocoдepзaния, дocтитaeт ycтoйчивoгo мaкcимyмa, a зaтeм cнизaeтcя. зa иcключeниeм бoлee cyчич мecт тeплoпoдвoдa вeличинa oтнoшeния лeзит в диaпaзoнe 10 −3- 10 −2 C −1. Pacчeтныe вeличины кoзффициeнтoв тepмичecкoй диффyзии coглacyютcя c измepeниями кoэффициeнтoв диффyзии влaги. Пoкaзaнo, чтo кoэффициeнт тepмичecкoй диффyзии cнизaeтcя пpи пoнизeнии тeмпepaтypы и yмeиьшeнии влaгocoдepзaния. Для иccлeдoвaнныч пoчв вeличинa кoэффициeнтa диффyзии влaги нaчoдитcя в лиaпaзoнe 10 −5-10 −4 ceк −1cm cм −1.