اندازه گیری میزان رطوبت قطعه رسی به وسیله روش تصویربرداری مادون قرمز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند

چکیده

اطلاع داشتن از میزان رطوبت موجود در خاک رس در مرحله خشک کردن علاوه بر اینکه زمان دقیق آماده‌سازی برای مرحله پخت را در اختیار سازنده قرار می دهد، می‌تواند باعثکنترل بهتر فرآیند در جهت صرفه‌جویی زمان و انرژی شود. از طرفی اطلاع از چگونگی توزیع رطوبت بر روی سطح قطعه، امکان پیش‌بینی ایجاد ترک و یا عیوب دیگر را امکان پذیر می‌نماید. در این تحقیق با استفاده از تکنیک‌های مبتنی بر عکس‌برداری مادون قرمز به منظور ثبت تغییرات دمایی حاصل از فرآیند کنترل شده خشک‌کردن چند نمونه‌ی رسی و استفاده از روابط جسم نیمه ‌بینهایت و انتقال حرارت گذرا، به بررسی میزان رطوبت و تغییرات آن در قطعه، در طول فرآیند خشک‌کردن پرداخته شده است. با مقایسه نمودارهای حاصل از آزمایش‌ها و نمودار‌های تئوری موجود در مراجع، مشاهده شد استفاده از مدل جسم نیمه ‌بینهایت و تصویر‌برداری مادون‌ قرمز به منظور تشخیص میزان رطوبت، روشی قابل استفاده است. از آنجایی که این روش، روشی رایانه‌ای و دیجیتال بوده، از سرعت عملکرد بسیار بالاتری نسبت به روش مکانیکی مرسوم برخودار است. با استفاده از این روش امکان مشاهده توزیع رطوبت در قطعه بدون نیاز به دخالت مکانیکی وجود دارد.


کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Moisture Measurement of Clay Material Using Infrared Imaging

نویسندگان [English]

  • Khalil Khalili
  • Mohammad Shiva
  • Nasim Esmaeilian
University of Birjand
چکیده [English]

Knowing the amount of existing water in clay-like material not only provides the means to predict the drying time more accurately, but also can help in better process control reducing time and energy. In addition, it is possible to predict occurrence of defects such as crack and distortion.
The current research; employs infrared imaging technology to record temperature changes during a controlled drying process of several clay-like material samples. Transient heat transfer and equations of semi-finite object are used to study the moisture and its changes during drying process. Comparing the experimental data with analytical values shows that the semi-finite model and thermal imaging can be used to evaluate the moisture content of clay-like objects. Thermography; being a non-contact digital method is significantly quicker than traditional mechanical methods, hence; it can be employed to visualize the distribution of moisture on the surface of the objects without mechanical intervention.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drying
  • Thermography
  • Moisture measurement
[1] Khalili K. and Bagherian M., 2011, “Experimental and numerical study on behavior of ceramic materials during drying”, Fisrt Middle East Conference on drying process MEDC2012, Ahvaz, Iran, (In Persian).

[2] Khalili K. and Heydari M., 2012, “Studying the effect of thickness of object on occurrence of crack during drying process”, Modares Mechanical Engineering Journal, vol.12 (3), pp103-116, (In Persian).

[3] Heydari M. and Khalili K., 2016, “Investigation on the effect of Young’s Modulus variation on drying-induced stresses”, Transport in Porous Media, vol.112, Issue 2, pp 519-540.

[4] Grinzato, E.G. and Mazzoldi A.; 1991; “Infrared detection of moist areas in monumental buildings based on thermal inertia analysis”, Proc. SPIE 1467, Thermosense XIII, (1 March 1991); doi: 10.1117/12.46425.

[5] Bison P. G, Bressan C., Grinzato E. G., Marinetti S., and Vavilo V. P.; (1993); “Active thermal testing of moisture in bricks”, Proc. SPIE 1933, Thermosense XV: An International Conference on Thermal Sensing and Imaging Diagnostic Applications, 207 (April 6, 1993); doi: 10.1117/12.141970.

[6] Bison, P.G., E.G. Grinzato E. G., and Marinetti S.; 1994; “Moisture evaluation by dynamic thermography data modeling”, Proc. SPIE 2245, Thermosense XVI: An International Conference on Thermal Sensing and Imaging Diagnostic Applications, 176 (March 21, 1994); doi: 10.1117/12.171168.

[7] Rosina, E. and Ludwig N.; 1999; “Optimal thermographic procedures for moisture analysis in building materials”, Proc. SPIE 3827, Diagnostic Imaging Technologies and Industrial Applications, (10 September 1999); doi: 10.1117/12.361015.

[8] Grinzato, E., G. Cadelano, and P. Bison; 2010; “Moisture map by IR thermography”, Journal of Modern Optics, 57(18): p1770-1778.

[9] Baehr, H.D. and Karl S.; 2008; “Wärme-und Stoffübertragung”, Springer-Verlag Berlin, doi: 10.1007/978-3-540-87689-2.

 [10] Incropera, F.P.; 2011; “Introduction to heat transfer”, John Wiley & Sons.

[11] Davison, L.; 2000; “Dry-density/water-content relationship”, available at tttp://iitmweb.iitm.ac.in/phase2/courses/105103097/52.

[12] ASTM D 698; 2004; “Standard test methods for laboratory compaction characteristics of soil using standard effort”, DOI: 10.1520/D0698-07.

[13] Kowalski, S. J.; 2012; “Thermomechanics of drying processes”, Vol. 8, Springer Verlag Berlin.

[14] Heydari M., 2011, “Analysis and modeling of drying process”, MSc. Dissertation, University of Birjand, Iran, (In Persian).