بررسي فرآيند انتقال حرارت دو بعدي در چوب راش (Fagus orientalis) و صنوبر (Populus deltoides) با استفاده از مدل‏سازي رياضي

Two dimensional heat transfers in wood using mathematic model; a case study: Beech (Fagus orientalis) and Poplar wood (Populus deltoides)

اين پژوهش به منظور مدل‎سازي دوبعدي رياضي انتقال حرارت در عمق‏ها‎ و دانسيته‏ها‎ي مختلف چوب در حين حرارت‎دهي با استفاده از معادلات ديفرانسيل پاره‏ا‎ي و مقايسه آن با اندازه‏گيري آزمايشگاهي طراحي گرديده است. براي ارزيابي اثر دانسيته چوب بر انتقال حرارت از گونه‏ها‎ي راش (Fagus orientalis) و صنوبر (Populus deltoides) با دانسيته 67/0 و 43/0 گرم بر سانتي‏متر و رطوبت 12 درصد استفاده شده است. گره‏ها‎يي به عمق 5 ميلي‎متر در فواصل معين تخته‏ها براي اندازه‏گيري دما با ترموكوبل ايجاد شد. نتايج نشان داد كه مطابقت خوبي بين نمودارهاي حاصل از پيش‎بيني‎‏ها‎ي مدل رياضي و نمودارهاي حاصل از اندازه‏گيري مستقيم درجه حرارت در گره‏ها‎ي مختلف شبكه وجود دارد. تلفات حرارتي لبه‏ها‎ي قطعه چوبي تحت تاثير شرايط محيطي نيز توسط مدل شناسايي گرديد. اگر چه هنوز براي افزايش مدل اصلاحاتي در آن ايجاد گردد، مدل طراحي شده در اين مرحله از توانايي خوبي براي پيشگويي درجه حرارت در عمق‏ها‎ي مختلف چوب برخوردار خواهد بود. با افزايش دقت مدل در كاربردهايي مثل چوب خشك‏كني و تيمارهاي حرارتي اصلاحي چوب مي‎توان از مدل اصلاح شده استفاده نمود.

In this study, two dimensional mathematic models were developed for predicting wood temperature at different depth and density of wood during heating process. Fractional differential equations were applied for development of the model. For evaluating effect of wood density on heat transfer, Beech wood (Fagus orientalis) and poplar wood (Populous deltoides) with densities of 0. 67 g cm-3 and 0. 43 g cm-3 and moisture content of 12% was applied. Holes of 5 mm diameter were made on the board specific distances to measure the temperature using thermocouple. Good agreement was found between model predictions and experimental data. Heat loss from edges of wood block under effect of environmental conditions was identified by model. However, model has to be modified for increasing its accuracy. It had high ability for temperature prediction at different depth of wood during heating by increase of model accuracy, it can be used for wood drying and heat treatment applications.