Toprak sıkışması ve nemin ısı iletimine etkisi

Abstract

Bu çalışmada; toprak sıkışıklığı ve toprak neminin ısı iletkenliğine olan etkisihem laboratuar hem de arazi koşullarında araştırılmıştır. Laboratuarda; %20.50,%16.60, %12.10 ve %9.0 nem düzeyinde farklı hacim ağırlığındaki toprak örneklerikolonlara doldurulmuş 3 farklı noktadan KD2 aletiyle ölçüm alınmıştır. Araştırmasonucunda; %9.0 nem düzeyinde en düşük hacim ağırlığında ısıl direnç ortalama 11.66m.oC.W-1; ısı iletkenliği 0.087 W.m-1.oC-1, %20.50 nem düzeyinde en yüksek hacimağırlığında ise sırasıyla 1.58 m.oC.W-1 ve 0.644 W.m-1.oC-1 bulunmuştur. Ayrıcalaboratuarda, % 8.50, %14.20, %22.20, %32.40 ve 50.80 nem düzeyinde toprakta KD2aletiyle kolonlarda ölçüm alınıp ısı iletim katsayısı ile ilişkilendirilmiştir. Arazidetoprak sıkıştırılıp suyla doygun hale getirildikten sonra farklı zamanlarda %9.60,%10.30, %12.50 %14.90, %16.10, %17.40, %22.60, %36.10 ve %40.40 nem düzeyindeKD2 aletiyle ölçüm alınmıştır. Deneme alanı ve laboratuar ölçümlerinde elde edilensonuç olumlu yönde görülmesine rağmen laboratuar koşullarında % 8.50 nemdüzeyinde, ısıl direnç 8.59 m.oC.W-1, ısı iletkenliği 0.116 W.m-1.oC-1 iken, tarlakoşullarında % 9.60 nem düzeyinde ısıl direnç 1.57 m.oC.W-1, ısı iletkenliği 0.637W.m-1.oC-1 olarak ölçülmüştür. Tarla ve laboratuar koşullarında alt nem değerleri yakınolmasına rağmen ısıl direnç ve ısı iletkenlikleri farklılık göstermektedir. Bu durumda;arazi koşullarında hacim ağırlığının yüksek oluşuna bağlıdır. Diğer taraftan,laboratuarda % 50.80 nem düzeyinde ısıl direnç 1.05 m.oC.W-1, ısı iletkenliği 0.952W.m-1.oC-1, arazide ise % 40.40 nem düzeyinde, ısıl direnç 1.05 m.oC.W-1, ısı iletkenliği0.957 W.m-1.oC-1 olarak ölçülmüş değerlerin birbirlerine çok yakın olduğu görülmüştür.Bu sonuçlardan anlaşıldığı gibi hem topraktaki nemin hem de hacim ağırlığınınısı iletimine olumlu yönde etkisi bulunmaktadır.

In this research; effects of compaction and moisture content of soil on thethermal conductivity were investigated either in laboratory or in field conditions. In thelaboratory experiments, soil samples that were prepared with different moisture contentnamely 20.50, 16.60, 12.10, and 9.0 % and bulk density were filled to tubes and thermalconductivity values were determined from 3 different points of tubes by using KD2measurement device. According to results, mean thermal resistance and thermalconductivity for sample that has minimum moisture content namely 9 % was found as11.66 m.oC.W-1 and 0.087 W.m-1.oC-1, respectively. Mean thermal resistance andthermal conductivity for sample that has maximum moisture content namely 20.50%was found as 1.58 m.oC.W-1 and 0.644 W.m-1.oC-1, respectively. In addition to thismeasurement, thermal conductivities of samples that have 8.50, 14.20, 22.20, 32.40 and50.80% moisture content values were measured by KD2 device and related each otherin laboratory experiments. In the field experiments, soil samples were compacted andsaturated by using water and conductivity measurements for these samples wereperformed at different times and different moisture content values namely 9.60, 10.30,12.50, 14.90, 16.10, 17.40, 22.60, 36.10 and 40.40% by the KD2. Although resultsobtained from laboratory and field conditions were considered as positive, thermalresistance and thermal conductivity values for 8.50% moisture content in laboratorycondition were measured as 8.59 m.oC.W-1 and 0.116 W.m-1.oC-1 while these values for9.60% moisture content were determined as 1.57 m.oC.W-1, and 0.637 W.m-1.oC-1 infield conditions. As seen in these results, even moisture contents are very near eachother, thermal conductivity and thermal resistance values were found very different.This can be result of high bulk density of sample that was taken from field. On the otherhand, for the high moisture content values these thermal values were found very near.For example, thermal resistance and thermal conductivity values for 50.5% moisturecontent were determined as 1.05 m.oC.W-1 and 0.96 W.m-1.oC-1 in laboratory condition,while these values for 40.4 % moisture content were measured as 1.05 m.oC.W-1 and0.957 W.m-1.oC-1 for field condition.According to these results, it can be concluded that either soil moisture contentor bulk density have positive effects on the thermal conductivity.