Метод постоянной мощности для изучения свойств веществ при импульсном нагреве

• Автор: Смотрицкий, Александр Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Основные обозначения и сокращения

1. Введение
2. Исследование теплофизических свойств жидкостей методом импульсного нагрева проволочного зонда

2.1. Классический метод импульсного нагрева проволочного зонда

2.1. 1. Измерительная установка

2.1.2. Измерение уровня мощности

2.1.3. Обработка данных

2.2. Разновидность классического метода импульсного нагрева проволочного зонда

2.2. 1. Схема измерительного моста

2.2. 2. Процедура проведения измерения

2.3. Метод импульсного нагрева короткого проволочного зонда

2.3. 1. Физическая модель и численный анализ
2.3. 2. Измерительная установка
2.3. 3. Процедура проведения измерения
2.4. Метод иррегулярного нагрева для измерения свойств короткоживущих жидкостей
2.5. Постановка задачи исследования
3. Устройство электронного управления мощностью при импульсном нагреве40
3.1. Схемные решения
3.2. Детали реализации
3.2. Программное обеспечение
3.3 Анализ решения
3.4. Оценка погрешностей
4. Метод численного моделирования параметров теплообмена в области устойчивых и термонеустойчивых состояний вещества
4.1. Метод построения температурного поля по известным ТФС с использованием метода конечных разностей
4.1.1. Задание геометрии модели
4.1.2. Ввод исходных данных
4.1.3. Расчет
4.2. Численное моделирование температурно-зависимых параметров теплообмена с использованием метода генетических алгоритмов
4.2.1. Блок-схема генетического алгоритма
4.2.2. Реализация расчетного метода
5. Результаты опытов и их обсуждение
5.1. Методика проведения опытов
5.2. Результаты опытов
5.3. Обсуждение результатов
5.3.1. Устройство: возможности и пути усовершенствования
5.3.2. Обсуждение метода моделирования параметров теплообмена
5.4. Основные результаты и выводы
Литература

Основные обозначения и сокращения
а - коэффициент температуропроводности
Ь - коэффициент тепловой активности
ср - удельная изобарная теплоемкость
сі - диаметр зонда
/ - ток
/ - длина проволочного зонда
р - давление
д - тепловой поток
Я - электрическое сопротивление
г - радиус проволочного зонда
Т - температура
Т * среднемассовая температура зонда
Т - скорость нагрева
Ґ - температура спонтанного вскипания
/ - время
и - напряжение
Р0=а-1/г2 - приведенное время
Я - коэффициент теплопроводности
р - плотность
Надстрочные индексы относятся:
* - к параметрам модели
Подстрочные индексы относятся: с - к термодинамической критической точке
с/ - к температуре терморазрушения
Р/ - к платине

5 - к линии равновесия жидкость-пар
Т - к температуре зонда
м> - к проволочному зонду
О - к начальному состоянию
Принятые сокращения АЦП - анолого-цифровой преобразователь
ОЗУ - оперативно-запоминающее устройство
ОУ - операционный усилитель
ТФС - теплофизические свойства
ЦАП - цифро- аналоговый преобразователь
Остальные обозначения поясняются в тексте

3.2. Программное обеспечение
Для управления процессом сбора и обработки опытных данных была разработана программная оболочка. Программное обеспечение выполняет следующие функции:
- управление режимом работы модуля АЦП;
- вычисление значений мощности тепловыделения на зонде, сопротивления и температуры зонда в зависимости от времени, исходя из значений временных зависимостей напряжения и тока;
- графическое представление искомых функций;
- усреднение искомых функций по серии измерений;
- сохранение массивов опытных данных и результатов расчета. Последовательность действий при проведении эксперимента такова:
Определение начальных условий: экспериментатор вводит в программу значения следующих параметров: POINTS - количество записываемых точек ( Npoints - Число отсчетов ввода ), изменяется в зависимости от длительности процесса нагрева; COEFF - коэффициент усиления обрабатываемых данных, выбираемый исходя из диапазона (размаха) входного сигнала; Ro, Т0 -начальные значения сопротивления зонда и его температуры; К,; -коэффициент, К] — коэффициент, величина которого зависит от номинала токового резистора R[, . Помимо указанных параметров, в программной оболочке предусмотрена возможность изменения (перед началом работы в программе задаются) номеров каналов ввода аналоговых данных, межкадровой задержки (InterKadrDelay), а таккже частоты работы АЦП в кГц (AdcRate).
Общий вид программной оболочки при вводе начальных условий представлен на рис. 3.7. После ввода начальных параметров активируется опция «старт», см. рис. 3.8. При этом программная оболочка переводит АЦП в режим ожидания синхроимпульса.