Лекция 3. Лекция 3 Методы регулярного режима 3го рода

• Название: Лекция 3 Методы регулярного режима 3го рода
• Дата: 23.02.2020
• Размер: 425.74 Kb.
• Имя файла: Лекция 3.docx
• Тип: Лекция; #109538
• страница: 2 из 2

Рис. 1.2 . Установка для определения теплопроводности
и коэффициента температуропроводности методом температурных волн
Генератор низкой частоты ГНЧ периодически подает напряжение на нагреватель от блока питания БП через реле. Во втором эталонном теле расположены два спая термопары. От них напряжение подается на предварительный усилитель напряжения ПУН, а затем регистрируется автома-тическим регистрирующим устройством АРУ, в качестве которого может использоваться персональный компьютер. Нагреватель периодически нагревает исследуемое тело, а также первое эталонное тело. Температурная волна проходит через исследуемое тело и достигает второго эталонного тела, вследствие чего температура первого спая термопары изменяется сначала сложным нерегулярным образом (первая стадия эксперимента), а затем, с выходом на регулярный режим, по гармоническому закону (вторая стадия).
Расчет коэффициента температуропроводности и теплопроводности производят на второй стадии эксперимента. Фазовый сдвиг определяют по разности времени между максимумом температуры и соответствующим максимумом теплового потока, определяемого по включениям и выключениям нагревателя. Температуру определяют по амплитуде синусоиды, а тепловой поток рассчитывают исходя из мощности нагревателя. Частота температурных колебаний непосредственно задается генератором низкой частоты ГНЧ. Погрешность измерений, обусловленная в основном неточностью определения сдвига фаз, составляет около 5%.
Одномерная тепловая задача. Экспериментально определяемые параметры тепловой волны.
В основу изложенного метода были положены эффект Пельтье и его применения для реализации термоэлектрического способа нагрева. Площадь поверхности теплообмена вышеуказанного устройства составила 3,96×3,96 см². Эксперимен-тальная установка была откалибрована с использованием стандартных материалов с известной теплопроводностью: органическое стекло и бакелит (фенолоформальдегидная смола).

Устройство для проведения эксперимента показано на рис. 1.3. Тер-моэлектрическое устройство – элемент Пельтье марки MELCOR модели CP 1.4-127-045L. Термоэлектрический материал – сплав из висмута, теллура, селена и сурьмы, имеющий в своем составе необходимые примеси, позволяющие создать слиток с ориентированной поликристаллической решеткой с высокими анизотропными термоэлектрическими свойствами.

Перед началом эксперимента поверхности термоэлемента были очищены и обезжирены. Затем для минимизации контактного сопротивления на поверхности термобатареи нанесли тонкую пленку (примерно 0,025 мм толщиной) термопасты. Холодную поверхность элемента Пельтье расположили над теплообменником с ребристой поверхностью. В целях обеспечения теплопередачи вентилятор расположили под теплообменником. Для обеспечения одномерности теплового потока образец по периметру изолировали с помощью блока элементов, изготовленных из материала

• 
  низкой теплопроводностью. Три тонких термопары (J типа) поместили
  
• 
  обеих сторон образца и на холодной поверхности термобатареи для измерения температур, обозначенных T₀, T₁ и T₂ на рис. 1.3. Температуру и величину тока, подаваемого на элемент Пельтье, зарегистрировали с помощью платы сбора данных.
  

Предложенный метод для определения теплопроводности твердых материалов, основой которого является эффект Пельтье, дал положитель-ные результаты для всех стандартных образцов. Это говорит о том, что термоэлектрическое охлаждение и нагрев – очень надежный, дешевый и эффективный метод для определения теплофизических свойств образцов малого объема. Общее время испытания близко к тому времени, которое используется при обработке сырья в пищевой промышленности в большинстве процессов.


Рис. 1.3. Устройство для проведения эксперимента:
1 –изоляция; 2 –образец; 3 – термоэлектрический модуль;

4 –теплообменник с ребристой поверхностью; 5 –вентилятор

Список использованной литературы:

1. 
   Angstrem, A. J. Neue Methode das Warmeleiltungs-vermogen der Kor-per zu bestimmen / A. J. Angstrem // Ann. d. Physik. – 1881. – Bd. 14. – S. 513.
   
2. 
   Филиппов, Л. П. Измерения теплофизических свойств веществ методом периодического нагрева / Л. П. Филиппов. – Москва : Энергоатомизд, 1984. – 104 с.
   
3. 
   Липаев, А. А. Применение метода периодического нагрева в экс-периментальной теплофизике // Современные методы и средства исследова-ний теплофизических свойств веществ : сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. 30 ноября – 2 декабря 2010 г. – Санкт-Петербург : СПбГУНиПТ, 2010. –
   

С. 182 – 195.

4. 
   Липаев, А. А. Теплофизические исследования в петрофизике / А. А. Липаев. – Казань : Изд-во КГУ, 1993. – 147 с.
   
5. 
   Липаев, А. А. Метод температурных волн в системе контакти-рующих тел при исследовании фильтрующих, капиллярно-пористых сред / А. А. Липаев // Инженерно-физический журнал. – 1991. – Т. 61, № 2. –
   

С. 335–336.

6. 
   Липаев, А. А. Теплофизика горных пород нефтяных месторож-дений / А. А. Липаев, Р. С. Хисамов, В. А. Чугунов. – Москва : ООО
   

«Недра-Бизнесцентр», 2003. – 304 с.

7. 
   Кравчун, С. Н. Исследование теплофизических свойств жидко-стей методом периодического нагрева : дис. … канд. физ-мат. наук / С. Н. Кравчун – Москва, 1983. – 187 с.
   
8. 
   Кравчун, С. Н. О возможности измерения теплофизических свойств жидкостей в потоках методом периодического нагрева / С. Н. Крав-чун, А. С. Тлеубаев // Инженерно-физический журнал. – 1984. – Т. 46,
   

12. 
    Лаушкина, Л. А. Исследование теплопроводности и теплоемко-сти изомеров углеводородов и сложных эфиров : дис. … канд. физ-мат. наук / Л. А. Лаушкина. – Москва, 1984. – 148 с.
    

13. 
    Кравчун, С. Н. О радиационном переносе тепла в углеводородах / С. Н. Кравчун, Л. П. Филиппов // Тепло- и массообмен в химической тех-нологии : межвуз. сб. – Казань, 1985. С. 3 – 6.
    
14. 
    Ивлиев, А. Д. Метод температурных волн в теплофизических исследованиях (анализ советского и российского опыта) / А. Д. Ивлиев // Теплофизика высоких температур. – 2009. – Т. 47, № 5. – С. 771 – 792.
    
15. 
    Ka´zmierczak-Bałata, J. Bodzenta Determination of Thermal-diffusivity Dependence on Temperature of Transparent Samples by Thermal Wave Method / J. Ka´zmierczak-Bałata // International Journal of Thermo-physics. – V. 31, № 1. – 2010. – P. 180 – 186.
    

13. 
    Gonzalez-Mendizabal, D. P. A Thermal Conductivity Experimental Method Based on the Peltier Effect / D. Gonzalez-Mendizabal, D. P. Bortot, A. L. Lopez de Ramos // International Journal of Thermophysics. – V. 19, № 4. – 1998. – P. 1229 – 1238.
    
14. 
    Дивина, Д. А. Повышение точности определения теплофизиче-
    

ских характеристик методом регулярного режима третьего рода / Д. А. Дивина, С. В. Пономарев, А. Г. Дивин // Сборник трудов II МНТК, 28 – 30 ноября. – Санкт-Петербург : СПбГУНиПТ, 2012. – С. 105.

19. 
    Пат. РФ № 2478939. Способ измерения коэффициента темпера-туропроводности теплоизоляционных материалов методом регулярного режима третьего рода / Пономарев С. В., Дивина Д. А., Шишкина Г. В.;
    
• 
  2011141156 / 28 ; заявл. 10.10.2011 ; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 10.
  

20. 
    Ивлиев, А. Д. Применение метода температурных волн для ис-
    

следования теплофизических свойств конденсированных веществ / А. Д. Ивлиев // Современные методы и средства исследований теплофи-зических свойств веществ : сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф., 30 нояб-ря – 2 декабря 2010 г. – Санкт-Петербург : СПбГУНиПТ, 2010. – С. 65 – 75.

23. 
    Кислицин, А. А. Основы теплофизики: Лекции и семинары / А. А. Кислицин. – Тюмень : Изд-во Тюменского гос. ун-та, 2002. – 152 с.