Концептуальні основи аналізу тепло- і масопереносу у шаруватих капілярно-пористих тілах

Abstract

Явища контактного тепло- і масообміну між матеріалами різної фізико-хімічної структури досить широко розповсюдженні у технологічних процесах різних галузей промисловості, що спонукає до необхідності подальших досліджень їх кінетики, наприклад, при сушінні капілярно-пористих тіл. Встановлено, що багатьма дослідниками вивчалися нестаціонарні задачі тепло- і масообміну кусково-однорідної необмеженої двошаруватої плити з оточуючим середовищем, проте окремі деталі цих процесів досі не встановлені. Авторами статті наведено аналітичний розв’язок нестаціонарної задачі тепло- і масопровідності кусково-однорідної необмеженої двошаруватої плити, яка однією поверхнею приймає участь у конвективному тепло- і масообміні з оточуючим середовищем з постійними потенціалами тепло- й масопереносу, а іншою поверхнею є тепло- та вологоізольована. Дана модель адекватно описує процеси тепло- та масообміну у художньому полотні, виставленому у приміщенні музею, до якого рухається потік відвідувачів. Перший прошарок моделює фарби, котрі нанесені на полотно художньої картини, а другий – безпосередньо основу картини (саме художнє полотно). У результаті розв’язку поставленої задачі методами математичної фізики встановлено вплив окремих тепло- та масообмінних критеріїв на тепло- й масоперенос у даній плиті. Отримані авторами результати можуть бути використані для уточнення й вдосконалення існуючих інженерних методів розрахунку параметрів нестаціонарного тепло- і масообміну у шаруватих капілярно-пористих тілах, а також для розроблення більш досконалих алгоритмів керування штучним мікрокліматом приміщень музею на основі сучасних інформаційних технологій та нечітких логічних регуляторів/контролерів, як на стадіях проектування (конструювання) систем штучного інтелекту управління мікрокліматом музейних приміщень, так і у режимах їх реальних експлуатацій.

Явления контактного тепло- и массообмена между материалами различной физико-химической структуры достаточно широко распространены в технологических процессах различных отраслей промышленности, что побуждает к необходимости дальнейших исследований их кинетики, например, при сушке капиллярно-пористых тел. Установлено, что многими исследователями изучались нестационарные задачи тепло- и массообмена кусочно-однородной неограниченной двослойной плиты с окружающей средой, однако отдельные детали этих процессов до сих пор не установлены. Авторами статьи приведено аналитическое решение нестационарной задачи тепло- и масопроводности кусочно-однородной неограниченной двослойной плиты, которая одной поверхностью принимает участие в конвективном тепло- и массообмене с окружающей средой с постоянными потенциалами тепло- и массопереноса, а другая её поверхность является тепло- и влагоизолированной. Данная модель адекватно описывает процессы тепло- и массообмена в художественном холсте, выставленном в помещении музея, к которому движется поток посетителей. Первый слой моделирует краски, которые нанесены на холст художественной картины, а второй – непосредственно основу картины (именно художественный холст). В результате решения поставленной задачи методами математической физики установлено влияние отдельных тепло- и массообменных критериев на тепло- и массоперенос в данной плите. Полученные авторами результаты могут быть использованы для уточнения и усовершенствования существующих инженерных методов расчета параметров нестационарного тепло- и массообмена в слоистых капиллярно-пористых телах, а также для разработки более совершенных алгоритмов управления искусственным микроклиматом помещений музея на основе современных информационных технологий и нечетких логических регуляторов / контроллеров, как на стадиях проектирования (конструирования) систем искусственного интеллекта управления микроклиматом музейных помещений, так и в режимах их реальной эксплуатации.

The phenomena of contact heat and mass transfer between materials of different physical and chemical structures are quite widespread in the technological processes of various industries, which leads to the need for further studies of their kinetics, for example, when drying capillary-porous bodies. It has been established that many researchers studied non-stationary problems of heat and mass exchange of a piecewise-homogeneous unbounded two-layered plate with the surrounding medium, but some details of these processes have not yet been established. The authors of the paper give an analytical solution of the non-stationary problem of heat and mass conductivity of a piecewise homogeneous unbounded double-layered plate, which, with one surface, takes part in convective heat and mass transfer with the surrounding medium with constant potentials of heat and mass transfer, while the other surface is heat and moisture-insulated . This model adequately describes the processes of heat and mass exchange in a canvas, exhibited in the museum's premises, to which the flow of visitors moves. The first layer simulates the paints that are applied of the picture, and the second one – directly the basis of the painting (the art painting itself). As a result of the solution of the problem by mathematical physics, the influence of individual heat and mass transfer criteria on heat and mass transfer in this plate is established. The results obtained by the authors can be used to specify and improve the existing engineering methods for calculating the parameters of nonstationary heat and mass transfer in layered capillary-porous bodies, as well as to develop more advanced algorithms for controlling the artificial microclimate of museum premises on the basis of modern information technologies and fuzzy logic controllers / controllers, as in the stages of designing (constructing) artificial intelligence systems for the management of the climate of museum premises, and in their real modes their operation.