Um protocolo para a concepção e construção de um tanque de solo interface com uma pequena clima controlado túnel de vento para estudar os efeitos de forçantes atmosféricas sobre a evaporação é apresentado. Tanto o tanque de solo e túnel de vento são instrumentados com tecnologias de sensores para a medição in situ contínua das condições ambientais.
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Artigo de método
Explorando os efeitos de forçantes atmosféricas sobre evaporação: Integração Experimental da Camada Limite Atmosférica e Raso Subsurface
Neste artigo
Resumo
Resumo
A evaporação é diretamente influenciada pelas interações entre a atmosfera, a superfície terrestre e a subsuperfície do solo. Este trabalho tem como objetivo estudar experimentalmente a evaporação sob várias condições de contorno superficial para melhorar nossa compreensão e caracterização atual desse fenômeno multifásico, bem como validar teorias numéricas de transferência de calor e massa que acoplam o fluxo de Navier-Stokes na atmosfera e o fluxo darciano no meio poroso. Os dados experimentais foram coletados usando um aparato de tanque de solo exclusivo em interface com um pequeno túnel de vento climatizado. O aparato experimental foi instrumentado com um conjunto de tecnologias de sensores de última geração para a coleta contínua e autônoma de umidade do solo, propriedades térmicas do solo, temperatura do solo e do ar, umidade relativa e velocidade do vento. Este aparato experimental pode ser usado para gerar dados sob condições de contorno bem controladas, permitindo um melhor controle e coleta de dados precisos em escalas de interesse não viáveis no campo. O fluxo de ar induzido em várias velocidades distintas do vento sobre a superfície do solo resultou em um comportamento único de transferência de calor e massa durante os diferentes estágios evaporativos.
Introdução
Entender a interação entre a terra ea atmosfera é fundamental para a nossa compreensão de muitos problemas do mundo atual, tais como vazamento de dióxido de carbono geologicamente retido no solo, alterações climáticas, água e abastecimento de alimentos, a detecção precisa de minas terrestres, bem como a reabilitação das águas subterrâneas e do solo. Além disso, as principais trocas de calor e de água que impulsionam condições meteorológicas global e regional ocorrem na superfície da Terra. Muitos fenómenos meteorológicos e climáticos (por exemplo, furacões, El Ni & # 241; o, secas, etc.) são principalmente impulsionadas por processos associados atmosférico-terra interações de superfície 1. Como mais de metade da superfície terrestre na Terra é árido ou semi-árido 2-4, descrevendo com precisão o ciclo da água nessas regiões, com base em calor e trocas de água entre o ar atmosférico e superfície do solo é fundamental para melhorar a nossa compreensão da as questões acima mencionadas,particularmente em regiões vulneráveis à seca prolongada e desertificação. No entanto, apesar de décadas de pesquisas, ainda permanecem muitas lacunas de conhecimento na compreensão atual de como a subsuperfície rasa ea atmosfera interagem 5.
Processos de transporte que envolvem água em estado líquido, vapor de água e calor no solo são dinâmicas e fortemente acoplado com respeito às interações com o solo e aplicadas condições de contorno (ou seja, temperatura, umidade relativa, radiação térmica). Modelos de transferência de calor e massa numéricos comumente simplificar ou ignorar um número dessas complexidades, devido em parte à falta de testes e refinamento das teorias existentes resultantes de uma escassez de dados de resolução espacial e temporal elevados. Os conjuntos de dados desenvolvidos para validação do modelo são muitas vezes falta informação atmosférica ou subsuperfície crítico para testar as teorias corretamente, resultando em modelos numéricos que não conta corretamente para importaçãoprocessos de formigas ou dependem da utilização de parâmetros pobremente entendidos que são ajustados ou adaptados ao modelo. Esta abordagem é amplamente utilizado devido à sua simplicidade e facilidade de uso e tem em algumas aplicações mostradas muito mérito. No entanto, esta abordagem pode ser melhorado através de uma melhor compreensão da física por trás dessas "parametrizações aglomeradas" através da realização de experimentos bem controlados sob condições transitórias que são capazes de testes de transferência de calor e água teoria 6.
Experimentação cuidadosa no laboratório permite que os conjuntos de dados de precisão a ser gerada, que pode subsequentemente ser utilizado para validar modelos numéricos. Os dados disponíveis a partir de locais de campo são muitas vezes incompleta e dispendioso de obter, e o grau de controlo necessários para se obter uma compreensão fundamental do processo e para gerar dados para validação do modelo pode ser considerada inadequada, em alguns casos. Experimentação laboratorial de fenômenos naturais, como a evaporação do solo permite atmosatmosférico condições (ou seja, temperatura, umidade relativa, velocidade do vento) e as condições de solo (ou seja, tipo de solo, a porosidade, a configuração de embalagem) deve ser cuidadosamente controlada. Muitas técnicas de laboratório usados para estudar a evaporação do solo e propriedades térmicas e hidráulicas do solo usar amostragem destrutiva 7-10. Métodos de amostragem destrutivos exigir que uma amostra de solo ser descompactado para obter dados de ponto, impedindo a medição do comportamento transitório e perturbando propriedades físicas do solo; esta abordagem introduz erro e incerteza para os dados. Medidas não destrutivas, como o método aqui apresentado, para permitir a determinação mais precisa e estudo da interdependência das propriedades do solo e processa 11.
O objetivo deste trabalho é desenvolver um aparelho tanque de solo e protocolo associado para a geração de dados de resolução espacial e temporal elevados relativos aos efeitos das mudanças na atmosfera e condições de subsuperfície sobreevaporação bare-solo. Para este trabalho, um túnel de vento pequeno capaz de manter uma velocidade de vento constante e temperatura é ligada a um aparelho de tanque de solo. O túnel de vento e tanque de solo são instrumentados com um conjunto de tecnologias estado da arte de sensores para coleta de dados autônoma e contínua. A velocidade do vento é medida usando um aço de pitot-estático tubo de aço inoxidável ligada a um transdutor de pressão. Temperatura e umidade relativa do ar são monitorados na atmosfera utilizando dois tipos de sensores. De humidade relativa e temperatura também são monitorizados a superfície do solo. Sensores na medida subsuperficial do solo umidade e temperatura. As medidas do peso do aparelho de tanque são utilizados para determinar a evaporação através de um balanço de massa de água. Para demonstrar a aplicabilidade deste aparelho experimental e protocolo, apresentamos um exemplo de evaporação bare-solo sob diferentes condições de velocidade do vento. O tanque de solo, embalado de forma homogénea com uma areia bem caracterizado, foi inicialmente totalmente saturated e deixou-se evaporar livremente sob condições atmosféricas cuidadosamente controladas (temperatura, velocidade do vento).
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Protocolo
Nota: Os testes de laboratório é realizada utilizando um tanque de escala de bancada bidimensional em interface com um aparelho de túnel de vento de clima controlado. Tanto o tanque em escala de bancada e túnel de vento são instrumentados com várias tecnologias de sensores. O protocolo que se segue irá primeiro discutir a construção e preparação do tanque do solo, seguido por uma discussão do túnel de vento e a instrumentação de ambos. As dimensões do tanque, dimensões do túnel de vento, o número de sensores e tecnologia de sensor tipo apresentados podem ser modificados para atender às necessidades de um set-up experimental específico. O protocolo apresentado a seguir foi usado para estudar experimentalmente os efeitos da velocidade do vento sobre a evaporação bare-solo.
1. Construção e Preparação de Porous Media Tank Solo
- Corte um pedaço grande de 1,2 cm de espessura de vidro acrílico em cinco painéis individuais. Montar esses painéis em um tanque de solo de topo aberto com comprimento interno, largura e altura de 25, 9,1 e 55 centímetros, respectively. Vidro acrílico permite que os processos no subsolo para ser observado visualmente.
- Desenhar uma grade 5 x 5, que é de 25 cm por 25 cm de cada uma das duas grandes placas de vidro (25 cm de comprimento e de altura 55 cm), conforme mostrado na Figura 1. Assegurar que cada quadrado dentro da grade tem uma área de 25 cm2 (Figura 1). A grade irá ser utilizado para o espaço adequadamente os sensores no interior do tanque do solo.
Figura 1: Diagrama esquemático dianteiros e laterais vista para o tanque de solo utilizado para o set-up experimental (dimensões são em centímetros) (a) A vista frontal do tanque de solo exibindo o sistema de grade composta por vinte e cinco 5 cm x 5 cm. praças. (B) A vista lateral do tanque de solo, mostrando a temperatura instalado, umidade relativa e rede de sensores de umidade do solo como um funcção de profundidade. Note-se que os esquemas que não estão desenhadas à escala.
- Em um dos grandes planos de vidro, perfurar um total de vinte e cinco (1,9 centímetro ¾ de polegada) de diâmetro para os sensores de umidade do solo.
- Broca de cada furo no centro de cada quadrado da grelha com sede em Passo 1.2, de modo que os centros dos furos de dois quadrados adjacentes são 5 cm de distância; o primeiro conjunto de furos é de 2,5 cm abaixo do topo do tanque. Use torneiras dimensionadas adequadamente para cortar fios em cada um dos buracos criados recentemente. O espaçamento entre os sensores 5 centímetros assegura que cada sensor está fora do volume de amostragem do sensor seguinte mais próximo.
- Da mesma forma, perfurar e explorar um total de vinte e cinco 0,635 centímetros (¼ de polegada) de diâmetro no centro de cada caixa de grade criado durante a Etapa 1.2. Certifique-se de que o centro de cada buraco é espaçado cinco centímetros para além da primeira fila de orifícios localizada a 2,5 cm abaixo do topo do tanque do solo. O espaçamento entre os sensores 5 centímetros assegura que cada sensor está fora do volume de amostragem do sensor seguinte mais próximo.
- No painel acrílico utilizado como o fundo do tanque, e toque broca um furo de diâmetro único ½ polegada no meio do painel. Cole um crivo de malha (mais fino do que os solos de ensaio a ser usada) sobre o orifício no lado interno do vidro. No lado externo do plano de fundo, instalar um cotovelo de 90 ° que está ligado a uma tubagem flexível com uma válvula ajustável. Esta válvula e tubulação é usado para drenar a água do tanque ao término de um experimento ou como uma maneira de instalar dispositivos de cabeça constantes para manter constantes níveis freáticos.
- Use cola adesiva tipo naval ou polímero resistente à água semelhante para fixar e vedar o tanque em conjunto, como mostrado na Figura 1. Permitir que o adesivo a curar durante um dia.
- Para levantar o tanque fora do chão e dar espaço para o cotovelo 90 ° (Figura 1), anexar duas peças adicionais de vidro acrílico 1,2 centímetros de espessura com length 12 cm e altura de 5 cm do fundo do tanque.
2. Construção e Preparação de clima controlado Túnel de Vento
- Construir a porção 215 centímetros de comprimento a montante do túnel de vento para fora do material de condutas de aço galvanizado rectangular que tem uma largura de 8,5 cm e uma altura de 26 cm. Rodeiam o exterior da conduta com isolamento de poliestireno.
- Broca de um pequeno orifício no lado da conduta de trabalho perto da saída a jusante da porção a montante do túnel de vento para a inserção de um sensor de humidade relativa, temperatura (Figura 2).
Figura 2:. Completa experimental set-up, incluindo tanque, canalização, grade sensores (dimensões são em centímetros) Complete experimental set-up do aparelho túnel de vento e-tank solo combinado. O túnel de vento éelevada e fica nivelada com a superfície do tanque de solo. O tanque do solo é instrumentada com uma rede de sensores utilizados para medir uma variedade de sub-superfície e variáveis atmosféricas. Os círculos da grade representam os locais para a inserção desses sensores. Um sistema de controlo de aquecimento e um ventilador de conduta em-linha são utilizados para controlar a temperatura e velocidade do vento, respectivamente. O tubo de pitot-estático é usado para medir a velocidade do vento. Todo o aparelho fica em uma escala de ponderação para obter um balanço de massa durante a experimentação. Note-se que o esquema não está desenhada à escala.
- Instalar cinco elementos de aquecimento por infravermelhos cerâmicos posicionados em paralelo dentro de um reflector ao longo do comprimento da porção a montante do túnel de vento. Conecte os elementos de aquecimento infravermelho para um sistema de controle de temperatura regulada por um sensor de temperatura infravermelho.
- Construa a meados de secção do túnel de vento para fora de dois painéis de acrílico 1,2 centímetros de espessura, com um comprimento e altura de 25 cm e 26 cm, respectivamente.Perfurar dois 0,635 centímetros (¼ de polegada) de diâmetro num dos painéis secção intermédia para inserir a temperatura e / ou sensores de humidade e temperatura relativas nos locais mostrados na Figura 2.
- Fixar os painéis de acrílico para o topo das paredes laterais do tanque do solo (ou seja, painéis com dimensões 25 cm x 55 cm) usando uma fita adesiva forte, para assegurar que o túnel de vento e painéis tanque solo ficam nivelados um com o outro.
- Construir os primeiros 50 cm da porção a jusante do túnel de vento para fora do mesmo tamanho do material de condutas rectangulares descrito na etapa 2.1. No lado do terminal, reduzir o material condutas rectangular a uma conduta redonda 15,3 centímetros de diâmetro, com comprimento de 170 cm. Instale um amortecedor de aço galvanizado, utilizado para ajustar a velocidade do vento, na extremidade a jusante da conduta rodada de ajuda no controle da velocidade do vento.
- Tal como no Passo 2.2, perfurar um furo de diâmetro 0,635 centímetros no lado de jusante da conduta rectangular perto da entrada para oinserção de um sensor de humidade relativa à temperatura. Perfurar um segundo furo de diâmetro 0,635 centímetro a partir do topo da conduta rectangular ao longo da linha de centro do túnel de vento.
- Instalar um ventilador de conduta em-linha no meio da conduta arredondada (isto é, 85 centímetros a jusante de redução descrito no Passo 2.4) orientados para expelir o ar a partir da porção a jusante do túnel de vento. Interface com o ventilador com um controlador de velocidade variável para um controle mais preciso de frequência de rotação e, como velocidade do vento resultado.
- Use o material de soldagem e estantes ajustáveis para elevar e proteger o aparelho de túnel de vento. Garantir que o fundo das condutas a montante e a jusante estão niveladas com a parte superior do tanque de solo (figura 2).
3. Instalação de Sensores
- Antes da montagem no interior do tanque do solo, fixar cada humidade do solo e o sensor de temperatura dentro de um alojamento com rosca NPT (1,9 cm e 0,635 centímetros caixas, respectivamente) e SEal com selante piscando para evitar a intrusão de umidade. Não utilize produtos selantes à base de silicone, pois podem interferir com a eletrônica dentro de alguns sensores. Curar os sensores de aproximadamente uma semana.
- Antes da instalação no tanque do solo, calibrar os sensores de humidade do solo de acordo com o método de mistura de dois pontos α desenvolvido por Sakaki et 12 al.,.
- Enrole os fios de cada habitação NPT com fita encanadores antes da instalação no tanque para ajudar a fornecer uma melhor vedação entre a rosca NPT e vidro acrílico.
- Instale um total de 25 umidade e temperatura do solo sensores cada horizontalmente através das paredes do tanque nos locais indicados no Passo 1.2. Torça os cabos dos sensores em sincronia com o NPT montagem / habitação de modo a não danificar a fiação interna dentro dos cabos. Não excesso de binário os NPTs de modo a impedir que o vidro de rachar. Ligue os sensores de umidade do solo e sensores de temperatura para os seus dados designadasmadeireiros.
- Instalar três sensores de humidade e temperatura relativas na superfície do solo, a distâncias de 2,5, 12,5 e 21,5 cm do bordo de ataque do tanque. Colocar os sensores em bom contacto com a superfície do solo de modo a que as leituras de humidade relativa reflectir as condições na superfície do solo em vez de o ar circundante. Ligue os sensores para registradores de dados.
- Para obter a temperatura de ar necessária e medições de humidade relativa na atmosfera, instalar sensores de humidade e temperatura relativas na secção de fluxo livre do túnel de vento, utilizando os furos perfurados através das secções a montante e a jusante do túnel de vento, bem como os painéis.
- Instale um tubo de pitot-estático diretamente a jusante do reservatório do solo através do 0,635 centímetros buraco perfurado no topo da seção de túnel de vento a jusante. Segurar o tubo pitot-estático a uma altura de 13 cm do chão da secção. Ligue o tubo de pitot-estático a um transdutor de pressão diferencial.
- CalibratÊ O transdutor de pressão diferencial. A pressão dinâmica medidas tubo pitot-estática, que é definida como a diferença da estagnação e pressões estáticas. O diferencial de pressão é interpretado pelo transdutor de pressão como um diferencial de tensão.
- Medir a tensão sob condições de fluxo não há (tensão deve ser aproximadamente igual a 0) e para o fluxo de uma pressão dinâmica conhecido; isto permite uma relação linear para ser estabelecida entre a pressão dinâmica e tensão. Determinar a velocidade do vento, aplicando a equação de Bernoulli:
(1)
onde V (m / seg) é a velocidade do vento, dinâmica P (Pa) é a pressão dinâmica, e ρ (kg / m 3) é a densidade do ar. - Compare a velocidade calculada usando a Equação (1) com outro dispositivo de medição. Aqui, comparar os diferenciais tubo tra pressão pitot-estáticonsducer com Laser Doppler velocimetria (LDV) medidas que tem uma precisão de ± 0,01 m / seg.
Nota: Um resumo de sensores empregados e suas frequências de amostragem associados podem ser encontrados na Tabela 1 Para obter as especificações do sensor e outras informações, consulte a materiais anexos / lista de equipamentos..
- Medir a tensão sob condições de fluxo não há (tensão deve ser aproximadamente igual a 0) e para o fluxo de uma pressão dinâmica conhecido; isto permite uma relação linear para ser estabelecida entre a pressão dinâmica e tensão. Determinar a velocidade do vento, aplicando a equação de Bernoulli:
| Sensor | As medições do sensor | Número de sensores empregados em aparato experimental | Sensor Frequência de Amostragem (min) |
| EC-5 | Umidade do solo | 25 | 10 |
| ECT | Solo / temperatura do ar | 25 | 10 |
| SH-1 | Propriedades térmicas | 1 | 10 |
| EHT | Humidade relativa / temperatura | 5 | 10 |
| Câmera infravermelha | A temperatura da superfície / evaporação | 1 | 1 |
| Câmera digital | Visualização da frente de secagem | 1 | 60 |
| Tubo de Pitot estático | A velocidade do vento | 1 | 10 |
| Escala de medição de peso | Taxa cumulativa de evaporação / evaporação | 1 | 10 |
Tabela 1: Resumo dos sensores utilizados na parte experimental da presente estudo.
4. Embale o solo do tanque e se preparar para o início do experimento
- Antes da embalagem com o tanque do solo, testar a sua integridade através da realização de um ensaio de fugas. Encha o tanque com água e esperar por 4-6 horas para assegurar que não há vazamentos na estrutura ou sensores desenvolveram.
- Se os vazamentos desenvolver, drenar o tanque, deixe-o secar durante a noite e corrigir os vazamentos usando a mesma marine adesiva utilizada durante a construção original. Se não há vazamentos de desenvolver, drenar o tanque do solo e se preparar para as etapas abaixo.
- Determinar o volume total do tanque com sensores no lugar. Preencher cuidadosamente o reservatório de água com uma proveta graduada, certificando-se de registrar a quantidade de água adicionada. Converter o volume total registado para centímetros cúbicos para utilizao no passo 4.5.
- Obter solo seco para embalar o tanque de solo. Caracterizar as propriedades hidráulicas e térmicas do solo seleccionado separadamente de acordo com os métodos discutidos em Smits et al. 11
- Cuidadosamente wet-embalar o tanque de solo usando solo e água deionizada.
- Para molhar a embalar o tanque do solo, primeiro derramar aproximadamente 5 cm de água no tanque. Lentamente, adicionar solo seco para a água no tanque, usando uma colher, em incrementos de 2,5 centímetros de profundidade. Registar o peso da areia adicionado durante cada elevador para a porosidade da embalagem do solo pode ser calculada.
- Após a conclusãode cada camada, toque repetidamente nas paredes do reservatório, usando um martelo de borracha, 100-200 vezes, para obter uma densidade uniforme. Enquanto tocando, evitar o contacto com os sensores e os fios do sensor. A utilização de dispositivos de vibração devem ser evitadas de modo a não danificar a rede de sensores sensíveis.
- Após a conclusão da embalagem do tanque, juntos soma dos pesos de cada camada de solo (ver Passo 4.4), para obter a massa total do solo. Dividir a massa total por a densidade aparente do solo (por exemplo, a densidade da areia de quartzo é 2,65 g / cm 3) para determinar o volume da areia (V s, 3 cm). Calcula-se a porosidade (η, m 3 / m 3) do solo no tanque de acordo com:
(2)
onde (V T, m 3) é o volume total do tanque vazio determinada no passo 4.2. - Uma vez que o tanque esteja completamente embalado, colocar uma tampa de plástico, tais como Saran Wrap sobre o tanque até que a experiência está pronto para começar a prevenir o aparecimento de evaporação.
- Coloque o tanque numa escala de ponderação para monitorizar a perda de água cumulativa que por sua vez pode ser utilizado para calcular a taxa de evaporação.
- Calcula-se a taxa de evaporação horária dividindo a perda de peso por hora ao produto da densidade da água e da área da secção transversal da superfície de evaporação.
5. Inicie o Experimento e iniciar a recolha de dados
- Uma vez que o set-up está completo, determinar as condições atmosféricas desejados (temperatura, velocidade do vento). Certifique-se de que os registradores de dados e outros sistemas de aquisição de dados são ligada e definida para os intervalos de amostragem corretas (por exemplo, a cada 10 min).
- Inicie o sistema de ventilação e controle de temperatura. Permitir que as condições climáticas-se equilibrar antes de remover a tampa de plástico na superfície dos stanque de combustível. Executar o ensaio durante o período de tempo desejado (por exemplo, 15 dias).
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Resultados
O objetivo do experimento apresentado aqui foi estudar o efeito da velocidade do vento na evaporação do solo nu. Propriedades-chave do solo de teste utilizado no presente estudo estão resumidos na Tabela 2. Uma série de experiências foram realizadas em diferentes condições de contorno que na superfície do solo (ou seja, a velocidade do vento e da temperatura) foram aplicados (Tabela 3). Embora quatro experiências em diferentes velocidades de vento e as temperaturas foram realiz...
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Discussão
O objectivo deste protocolo foi desenvolver um aparelho experimental e procedimentos associados para a geração de dados de resolução espacial e temporal elevados necessários para estudar interações terra-atmosfera em relação ao calor e processos de transferência de massa. O aparelho experimental descrito consistiu de um tanque de solo e um túnel de vento pequeno, ambos os quais foram equipados com uma matriz de sensores para a medição de variáveis pertinentes do solo e na atmosfera (por exemplo, velocidade do...
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Divulgações
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Esta pesquisa foi financiada pelo Exército dos EUA Research Award Escritório W911NF-04-1-0169, da Investigação e Desenvolvimento Centro de Engenharia (ERDC) e da National Science Foundation subvenção EAR-1029069. Além disso, esta pesquisa foi apoiada por uma Programas de Verão em Iniciação Científica conceder pela Colorado School of Mines. Os autores gostariam de agradecer Ryan Tolene e Paul Schulte por suas contribuições.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Sensor de umidade do solo ECH2O EC-5 (25) | Decagon Devices Inc. Decagon.com | 40593 | Para obter detalhes, visite: http://www.decagon.com/products/soils/volumetric-water-content-sensors/ec-5-soil-moisture-small-area-of-influence/. Frequência de amostragem em intervalos de 10 minutos, a precisão é ± 3% e coletar dados usando os registradores de dados Em50 |
| ECT Sensor de temperatura do solo/ar (19) | Decagon Devices Inc. Decagon.com | 40651 | Para obter especificações, visite http://www.decagon.com/products/canopy-atmosphere/temperature/ect-air-temperature/. Frequência de amostragem em intervalos de 10 minutos, a precisão é ± 0,5 ° C, Meça dentro de uma temperatura de 5 e 40 ° C, e coletar dados usando os registradores de dados Em50 |
| EHT Sensor de Umidade Relativa e Temperatura (5) | Decagon Devices Inc. Decagon.com | N/A | Sampling Frequency em intervalos de 10 min, a precisão é ± 3% entre 5% e 100% de umidade relativa e coletar dados usando registradores de dados Em50. Para obter mais informações, visite decagon.com |
| Em50 Data Logger (10) | Decagon Devices Inc. Decagon.com | 40800 | Para obter detalhes, visite http://www.decagon.com/products/data-management/data-loggers/em50-digital-analog-data-logger/. Dispositivos de decógono ECH2O, puxa dados dos sensores ECT, EC-5 e EHT, e cada registrador de dados tem 5 conexões de sensor e uma porta de comunicação que conecta do registrador ao USB para o computador |
| Balança de Pesagem Sartorius (1) | Sartorius Corporation | 11209-95 | Sartorius Modelo 11209-95, Alcance = 65 kg, Resolução = ± 1 g |
| Aquecedor Radiativo de Cerâmica Salamandra Infravermelha (1) | Mor Electric Heating Assoc., Inc. http://www.morelectricheating.com/ | FTE 500-240 | 5 aquecedores necessários, ajuste para obter a temperatura ambiente/fluxo livre correta |
| 2104 Sistema de Controle de Temperatura (1) | Chromalox | 2104 | Controla os aquecedores
|
| Regulador do Sensor de Temperatura Infravermelho (1) | Exergen Corporation | N/A | Monitora as temperaturas dos aquecedores |
| [header] | |||
| Tubo Pitot-Estático de Aço Inoxidável (1) | Dwyer Instruments, Inc. http://www.dwyer-inst.com/ | Série 160 | Para obter detalhes, visite http://www.dwyer-inst.com/Product/%20TestEquipment/PitotTubes/Series160. A frequência de amostragem do sensor é a cada 10 minutos, deve ser conectada ao transdutor de pressão diferencial e ao anemômetro e converter os dados de pressão coletados em velocidades de ganho usando a equação de Bernoulli. |
| 1/2 polegada de acrílico (1) | Colorado Plastics http://www.coloradoplastics.com/ | N/A | Calor específico de 1.464 J kg-1 K-1, condutividade térmica de 0,2 W m-1 K-1 e uma densidade de 1.150 kg m-3 |
| Material de duto de aço galvanizado (1) | Home Depot | N/A | Material usado para construir túnel de vento, e dutos redondos e retangulares foram usados na construção e conectados usando duto redutor quadrado-redondo |
| Controlador de velocidade variável conectado a um ventilador de duto em linha (1) | Suncourt, Inc. http://www.suncourt.com/ | VS200 | 15,3 cm de diâmetro Colocado em linha com duto redondo |
| Amortecedor de Aço Galvanizado (1) | Home Depot | N/A | Usado para controlar/reduzir velocidades no túnel de vento para dados de baixa velocidade |
| Accusand #30/40 (1) | Unimin Corporation http://www.unimin.com/ | N/A | Esta areia é areia de sílica e é 99,8% quartzo, sua forma de grão é classificada como arredondada, o coeficiente de uniformidade é aproximadamente 1,2, e a densidade do grão é 2,66 g/cm3. |
Referências
- Surface and Planetary Boundary Layer. Web. , Available from: http://www.esrl.noaa.gov/research/themes/pbl/ (2014).
- Verstraete, M. M., Schwartz, S. A. Desertification and global change. Vegetatio. 91, 3-13 (1991).
- Warren, A. Desertification. The Physical Geography of Africa. Adams, W. M., Goudie, A. S., Orme, A. R. , University Press. Oxford. 342-355 (1996).
- Katata, G., Nagai, H., Ueda, H., Agam, N., Berliner, P. R. Development of a land surface model including evaporation and adsorption processes in the soil for the land-air exchange in arid regions. J. Hydrometeorol. 8, 1307-1324 (2007).
- Davarzani, H., Smits, K. M., Tolene, R., Illangasekare, T. H. Study of the effect of wind speed on evaporation from soil through integrated modeling of atmospheric boundary layer and shallow subsurface. Water Resour. Res. 50, (2014).
- Heitman, J. L., Horton, R., Ren, T., Nassar, I. N., Davis, D. D. A test of coupled soil heat and water transfer prediction under transient boundary temperatures. Soil Sci. Soc. Am. J. 72 (5), 1197-1207 (2008).
- Gurr, C. G., Marshall, T. J., Hutton, J. T. Movement of water in soil due to a temperature gradient. Soil Sci. 74, 335-345 (1952).
- Nassar, I. N., Horton, R. Water transport in unsaturated non-isothermal salty soil: experimental results. Soil Sci. Soc. Am. J. 53, 1323-1363 (1989).
- Prunty, L., Horton, R. Steady-state Temperature Distribution in Nonisothermal unsaturated closed soil cells. Soil Sci. Soc. Am. J. 58, 1358-1363 (1994).
- Bachmann, J., Horton, R., Ren, T., van der Ploeg, R. R. Comparison of the thermal properties of four wettable and four water-repellent soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 65 (6), 1675-1679 (2001).
- Smits, K. M., Sakaki, T., Limsuwat, A., Illangasekare, T. H. Thermal conductivity of sands under varying moisture and porosity in drainage-wetting cycles. Vadose Zone J. 9, 1-9 (2010).
- Sakaki, T., Limsuwat, A., Smits, K. M., Illangasekare, T. H. Empirical two-point α-mixing Model for calibrating the ECH2O EC-5 soil sensor in sands. Water Resources Research. 44, W00D08(2008).
- Shokri, N., Lehmann, P., Or, D. Evaporation from layered porous media. J. Geophys. Res. 115, B06204(2010).
- Van Brakel, J. Mass transfer in convective drying. Advances in Drying. Mujumdar, A. S. 1, 217-267 (1980).
- Yiotis, A. G., Subos, A. G. B. oudouvisA. K., Tsimpanogiannis, I. N., Yortsos, Y. C. The effect of liquid films on the drying of porous media. AIChE J. 50, 2721-2737 (2004).
- Ishihara, Y., Shimojima, E., Harada, H. Water vapor transfer beneath bare soil where evaporation is influenced by a turbulent surface wind. J. Hydrol. 131 (1-4), 63-104 (1992).
- Lehmann, P., Assouline, S., Or, D. Characteristic lengths affecting evaporative drying of porous media. Phys. Rev. E. 77 (5 Pt 2), 056309(2008).
- Trautz, A. C., Smits, K. M., Schulte, P., Illangasekare, T. H. Sensible heat balance and heat-pulse method applicability to in situ soil-water evaporation. Vadose Zone J. 13, (2014).
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Reimpressões e permissões
