Автоматизированная установка для измерения теплофизических коэффициентов анизотропных полимерных материалов

• Автор: Дударев, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 133 с. : ил.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЕЕ РЕШЕНИЯ
1.1. Принципы построения приборов для измерения теплофизических коэффициентов
1.1.1. Адиабатическая калориметрия
1.1.2. Дифференциальный термический анализ
1.1.3. Динамическая калориметрия
1.2. Методы исследования теплопроводности и температуропроводности полимеров
1.2.1. Стационарные методы
1.2.2. Нестационарные методы
1.2.3. Методы определения анизотропии теплопроводности и температуропроводности
1.3. Основные проблемы, возникающие при измерении коэффициентов теплопроводности и температуропроводности
1.4. Выбор и обоснование направления исследований
ВЫВОДЫ
2. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ АНИЗОТРОПНЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ И МЕТОДИКИ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
2.1. Первоначальное приближение
2.1.1. Определение пассивной границы
2.2. Дифференциальное уравнение теплопроводности для анизотропных твердых тел
2.3. Методы решения задач теплопроводности
2.4. Структура установки

2.5. Измерительная ячейка
2.5.1. Конструкция измерительной ячейки
2.5.2. Расположение датчиков
2.5.3. Измерительная ячейка с шестнадцатью датчиками
2.5.4. Выбор датчиков
2.5.5. Оценка искажений сигнала, обусловленных тепловой инерционностью датчика
2.5.6. Учет конечных размеров и времени нагрева образца в измерительной ячейке
2.6. Измерительно-управляющий блок
2.6.1. Цифровая фильтрация сигналов
2.6.2. Измерение сопротивлений в термометрии
2.6.3. Предварительный усилитель сигнала и аналого-цифровое преобразование
2.6.4. Микроконтроллер
2.6.5. Алгоритм работы
2.7. Градуировка установки
ВЫВОДЫ
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Выбор объектов исследования и их свойства
3.2. Влияние внешней нагрузки на измеряемые параметры
3.3. Методика проведения эксперимента по исследованию теплофизических свойств материалов
3.3.1. Отбор образцов
3.3.2. Аппаратура, среда
3.3.3. Подготовка к испытаниям
3.3.4. Проведение испытаний
3.4. Определение параметров модели теплопроводности с помощью пакета FITTER

3.5. Методика автоматизированного экспресс-определения теплопроводности углепластиков в трансверсальном направлении армирования
3.5.1. Конструкция измерительной ячейки для экспресс-анализа
3.5.2. Математическая модель ячейки для экспресс-анализа анизотропных материалов
3.6. Иллюстрация работоспособности предлагаемой методики измерения теплофизических коэффициентов анизотропных материалов
3.7. Работоспособность моделей теплопереноса: анализ
сходимости и адекватности
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИЛОЖЕНИЕ

Для получения тензоров теплофизических коэффициентов решено использовать расположение датчиков, схема которого показана на Рис. 2.6, характеристики расположения датчиков показаны в Табл. 2.1.
1 (3 ~/5/ -V 'Л -'л'" пі 1
/чС 2 /
Рис. 2.6. Схема расположения датчиков в буферных элементах
Такое расположение датчиков было выбрано, исходя из предположения, что анизотропия теплофизических коэффициентов обладает симметрией, относительно линии, проходящей через центр образца в плоскости большой грани параллельно одной из сторон. Следовательно, измеряя распространение теплового потока