این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
پژوهش های خاک، جلد ۲۰، شماره ۲، صفحات ۲۷۱-۲۸۱
عنوان فارسی بررسی نفوذ گرمای ناشی از سوزاندن بقایای گیاهی وعملیات شعله افکنی در خاکهای زراعی، با استفاده از روش جسم نیمه بینهایت
چکیده فارسی مقاله پژوهشگرانی که روی فیزیک حرارت در خاکهای زراعی تحقیق کرده اند، اثر رژیمهای حرارتی بلند مدت شبانه روزی و یا فصلی را مورد مطالعه قرار داده و مدلهای مناسبی ارائه نموده‌اند. اما این مدلها برای ارزیابی انتقال حرارت زودگذر، مانند خسارات ناشی از شعله افکنی و سوزاندن بقایای گیاهی، قابل استفاده نیست. به همین دلیل در مقاله حاضر فرایند زود گذر انتشار گرمای ناشی از عملیات شعله افکنی و سوزاندن بقایای گیاهی در خاکهای زراعی مورد تحلیل قرار می‌گیرد. در این راستا، از معادله موسوم به جسم نیمه بینهایت[1] استفاده شده است. به این صورت که خاک زراعی به عنوان یک جسم نیمه بی نهایت در نظر گرفته شده که از طرف سطح زمین محدود، و از سایر جهتها، تا بینهایت گسترده شده است. سپس با اِعمال فرضها ی ساده کننده، که مبتنی بر فیزیک مسئله و تحقیقات سایر پژوهشگران است، نفوذ گرمای ناشی از سوزاندن بقایای گیاهی و شعله افکنی را در لایه های سطحی خاک، مورد تحلیل ریاضی قرار گرفته. آنگاه معادلات نسبتاً پیچیدهُ حاصل، به منظور استفاده در شرایط عملی، بر مبنای بافت و رطوبت خاک بصورت یک مدل آماری، شبیه سازی شده است. در نهایت، نتایج حاصل از معادلات و مدلهای پیشنهادی، با نتایج آزمایشاتِ تجربی سایر محققین مقایسه شده و بصورت نظری، اعتبارسنجی[2] گشته‌اند. مدل ارایه شده که به اسم SDS نامگذاری شده، نشان می‌دهد که دو عامل زمان تداوم شعله و شرایط خاک (شامل رطوبت و بافت آن)، در آهنگ نفوذ گرما به خاک، دارای نقش اصلی بوده و شدت گرمای شعله سطحی، در اولویت بعدی قرار دارد. از نظر شرایط خاک نیز، حداقل آهنگ نفوذ، در خاک خشک و کم شن رخ داده و حداکثر آن نیز، مجدداً در خاک خشک، اما کاملاً شنی اتفاق می‌افتد. بنابراین بااستفاده از مدل ارائه شده در این مقاله، در هنگام سوزاندن بقای گیاهی می‌توان رطوبت مناسب خاک را با توجه به بافت موجود به نحوی توصیه نمود که نفوذ عمقی گرما در خاک، به حداقل برسد. نتایج دیگر حاصل از عدد گذاری در مدل نشان می‌دهد که در شرایط مرسوم، اثر عملیات شعله افکنی از عمق 5/0 سانتیمتری خاک، پائین‌تر نمی‌رود، در حالی که در هنگام سوزاندن بقایای گیاهی، با وجود کمتر بودن دمای شعله، دامنه تأثیر گرمای سطحی، تا عمق 5/2 سانتیمتری ادامه دارد. حتی در بدترین شرایط، حد اکثر عمق نفوذ گرما ناشی از سوزاندن بقایا در خاک زراعی، کمتر از 5 سانتی متر بوده و مواد آلی خاک نیز حداکثر تا عمق 4 سانتی متری تحت تأثیر دمای بحرانی (که در این مقاله50 درجه سانتیگراد فرض شده) قرار می‌گیرند. در عملیات شعله افکنی، به علت زمان کوتاه ابقای گرمای سطحی، حداکثر عمق نفوذ گرما در خاک، به حدود 12 میلی متر محدود شده و میکرو ارگانیسم‌های پائین‌تر از عمق 7 میلی‌متری، از آسیب گرمای بحرانی در امان می‌مانند. نتایج این مطالعه، برای درک مکانیسم نفوذ گرما در خاک و اِ شراف برشرایط تسریع کننده آهنگ نفوذ، مناسب بوده و از منحنی‌های حاصل از مدل، می‌توان برای پیش‌بینی عواقب احتمالی عملیات سوزاندن بقایا و شعله افکنی استفاده کرد. همچنین می‌توان شرایط را در مزرعه به نحوی مدیریت نمود که در هنگام عملیات فوق، حداقل آسیب به میکروارگانیسمهای خاک وارد گردد. 2- Semi-infinite object 3- Verification
کلیدواژه‌های فارسی مقاله انتشار گرما در خاک، سوزاندن بقایای گیاهی، شعله افکنی، موادآلی، جسم نیمه بینهایت،
عنوان انگلیسی Estimation of Field Soil Heat Diffusion due to Crop Residual Burning and Flaming by Semi-Infinite Solid Method
چکیده انگلیسی مقاله Effect of long period and seasonal heat regimes on field soils were studied by the researchers who work on thermal soil physic. Although, they were presented some suitable models, they are not applicable for short-time heat transfer evaluation in the shallow field soils. In this paper transient heat transfer during residual burning and flaming on field soils were analyzed by using the semi-infinite solid method. Field soil was assumed as a semi-infinite object by considering the ground surface as a boundary condition and depth of soil as an infinite direction. Thermal diffusion in soil layers due to residual burning and flaming was analyzed mathematically by simplification based on the physical condition and the results of other researchers. The complex derived mathematical equations were simplified by statistical models. These models were function of soil moisture content and texture. Finally the resulted models were verified theoretically by empirical experiments of other studies. The presented model that was called SDE (Soil Diffusivity Estimator) showed that flame remaining time period and soil conditions (moisture content and texture) are more important than surface flaming heat intensity. Minimum heat transfer occurred at dry and low sandy soil, and maximum heat transfer was at dry but high sandy soil. Therefore, the resulted model of this study can be used to find the best soil moisture content, depends of soil texture, during residual burning for minimum heat diffusivity in the soil. Another result showed that in conventional condition, the effect of heat flaming was not diffused lower than 0.5 cm depth of the soil. But during residual burning, although the fire temperature was low, the effect of surface temperature was up to 2.5 cm soil depth. At the worse condition, during residual burning, the maximum depth thermal diffusivity was lower than 5 cm, which soil micro organisms were affected by critical temperature (50°C was assumed in this study) at maximum depth of 4 cm. In flaming operations, because of short period heating time, depth of heat diffusivity was limited to 12 mm and this condition was not harmful for micro organism at lower than 7 mm. The results of this study can be used for understanding the mechanism of short-time heat transfer in shallow field soil and increase our knowledge about the condition of thermal rate diffusivity. Also the derived graphs from the model can be used to estimate the harmful condition in residual burning and flaming. Also, the field conditions can be managed for minimum damage of soil micro organism during those thermal treatments.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله انتشار گرما در خاک, سوزاندن بقایای گیاهی, شعله افکنی, موادآلی, جسم نیمه بینهایت
نویسندگان مقاله افشین ایوانی |
دانشجوی دکتری

محمد هادی خوش تقاضا |
استادیار گروه مکانیک ماشینهای کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس.

نشانی اینترنتی https://srjournal.areeo.ac.ir/article_127213_e7ad0240888ee51096f3eb8dfdcd4f22.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات