Modelado matemático del proceso de transferencia de calor en objetos esféricos con defectos planos, cilíndricos y esféricos
Autores: Balabanov, Pavel; Egorov, Andrey; Divin, Alexander; Ponomarev, Sergey; Yudaev, Victor; Baranov, Sergey; Abu Zetoonh, Huthefa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado matemático del proceso de transferencia de calor en objetos esféricos con defectos planos, cilíndricos y esféricos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Pruebas térmicas
Tejidos vegetales
Defectos en la superficie
Defectos subsuperficiales
Cámaras de imagen térmica
Modelos matemáticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un método para determinar los parámetros óptimos para las pruebas térmicas de tejidos vegetales de frutas y verduras que contienen defectos superficiales y subsuperficiales en forma de áreas de tejidos vegetales con diferentes características termofísicas. Basándose en modelos matemáticos conocidos para objetos de formas predominantemente planas, cilíndricas y esféricas que contienen regiones planas, esféricas y cilíndricas de defectos, se encontraron soluciones numéricas de campos de temperatura tridimensionales y no estacionarios, lo que permitió medir la potencia y el tiempo de exposición térmica de la superficie de la muestra a la radiación de lámparas infrarrojas utilizando el método de elementos finitos. Esto permitió garantizar la detección fiable de un contraste de temperatura de hasta 4 grados Celsius entre las regiones con defectos y sin defectos del objeto de prueba utilizando cámaras termográficas modernas. En este caso, los defectos subsuperficiales pueden detectarse a una profundidad de hasta 3 mm desde la superficie. Para determinar los parámetros de los modelos matemáticos de campos de temperatura, como la conductividad térmica y un coeficiente de difusividad térmica de los tejidos vegetales, se propone un nuevo método de flujo de calor pulsado desde un calentador plano; esto difiere en el método de procesamiento de datos experimentales y permite determinar las características requeridas con alta precisión durante la etapa activa del experimento en un período que no excede de 1 a 3 minutos.
Descripción
Este documento propone un método para determinar los parámetros óptimos para las pruebas térmicas de tejidos vegetales de frutas y verduras que contienen defectos superficiales y subsuperficiales en forma de áreas de tejidos vegetales con diferentes características termofísicas. Basándose en modelos matemáticos conocidos para objetos de formas predominantemente planas, cilíndricas y esféricas que contienen regiones planas, esféricas y cilíndricas de defectos, se encontraron soluciones numéricas de campos de temperatura tridimensionales y no estacionarios, lo que permitió medir la potencia y el tiempo de exposición térmica de la superficie de la muestra a la radiación de lámparas infrarrojas utilizando el método de elementos finitos. Esto permitió garantizar la detección fiable de un contraste de temperatura de hasta 4 grados Celsius entre las regiones con defectos y sin defectos del objeto de prueba utilizando cámaras termográficas modernas. En este caso, los defectos subsuperficiales pueden detectarse a una profundidad de hasta 3 mm desde la superficie. Para determinar los parámetros de los modelos matemáticos de campos de temperatura, como la conductividad térmica y un coeficiente de difusividad térmica de los tejidos vegetales, se propone un nuevo método de flujo de calor pulsado desde un calentador plano; esto difiere en el método de procesamiento de datos experimentales y permite determinar las características requeridas con alta precisión durante la etapa activa del experimento en un período que no excede de 1 a 3 minutos.