ناقشت رسالة ماجستير في كلية الهندسة بجامعة بابل حساب انتقال الحرارة بالحمل الطبيعي خلال وسط مسامي بتغير الزمن للباحثة إسراء جاسم محمد باشراف عميد الكلية الاستاذ الدكتور عادل عباس علوان الموسوي.
تضمنت الرسالة دراسة انتقال الحرارة بالحمل الطبيعي خلال الوسط المسامي بتغير الزمن والبنية الداخلية لعينة مكونة من طورين (صلب وسائل) مرتبة في طبقات متوازية لتمثيل التركيب الداخلي للوسط المساموتكون العينة معزولة من الجانبين سخنت من الاسفل كشرط حدي خارجي حيث تم افتراض أن العينة مكونة من طورين (الصلب والسائل) في حالة عدم اتزان حراري لذلك تم توقع توزيع درجات الحرارة لكلا الطورين باستخدام معادلتين للحرارة للطور الصلب وتم استخدام heat equation من أجل تحليل عملية التوصيل الحراري وبالنسبة للطور السائل قد تم استخدام energy equationفي التحليل مع الأخذ في الاعتبار سرعة الهواء داخل مساحة الفراغ باستخدام قانون دارسي مع Oberbeck-Boussinesq approximation بعد احتساب قيم ضغط الهواء داخل الفراغ.
وجدت الدراسة ان قيم ضغط وسرعة الهواء داخل الوسط المسامي تقل قيمهما مع زيادة سمك الطبقة الصلبة ونقصان طبقة المائع وإن تأثير عملية التسخين جاء لزيادة ضغط الهواء داخل فراغ الوسط المسامي كما تم حساب Reynolds number الذي تزداد قيمته خلال عملية التسخين لاعتماده على قيم سرعة الهواء داخل الوسط المسامي وتم من خلال المحاكاة حساب معاملات انتقال الحرارة ( , , , )للمادة المسامية ولفترات زمنية مختلفة من التسخين مع ملاحظة تأثير تغير الزمن على قيمها حيث وجد ان معامل انتقال الحرارة يتناقص مع زيادة وقت التسخين بينما يزداد كلما زاد سمك الطبقة الصلبة وكلما انخفض سمك طبقة السوائل اعتماداً على قيم المسامية كذلك تبين أن قيم تقل مع نقصان قيم خلال عملية التسخين كما تم حل المعادلات التفاضلية عدديا للنماذج في ظل الظروف الابتدائية والمحيطة المناسبة باستخدام طريقة الفروقات الحدية (الحل العددي البائن) التي تعطي نتائج اكثر دقة واقل نسبة خطأ خلال المحاكاة.
اشتملت الدراسة تنفيذ جانب عملي لغرض قياس توزيع درجة الحرارة في مواقع مختلفة لثلاث نماذج باستخدام جهاز تسجيل درجة الحرارة. تم قياس فرقالضغط للهواء داخل الفراغ باستخدام جهاز لقياس الضغط كما تم ايضا حساب سرعة الهواء و Reynolds number عملياً داخل الفراغ للوسط المسامي .
توصلت الدراسة الى تطابق وتقارب جيد في النتائج بين الجانبين النظري والعملي حيث كانت نسبة الخطأ بالنسبة لقيم درجة الحرارة بين الجانبين النظري والعملي تتراوح بين (0.15-28) في المئة ووجد نظريا وعملياً أن قيمReynolds number اصغر من 10 كما تم ايضا الحصول على قيم مقبولة لفرق الضغط و سرعة الهواء داخل الفراغ للوسط المسامي حيث كانت سرعة الهواء لا تتجاوز 0.12 متر/ثانية.
بقلم / رافع عبد القادر