Возможности градиентных датчиков теплового потока на основе висмута в теплотехническом эксперименте

• Автор: Митяков, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 239 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1. ГРАДИЕНТНЫЕ ДАТЧИКИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
1Л. Измерение теплового потока
1.2. Датчики типа вспомогательной стенки
1.3. ГДТП на основе висмута
1.4. Преобразование сигнала Г ДТП
1.5. Современные ДТП
1.6. Основные результаты главы
2. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГДТП
2.1. Нестационарная теплометрия
2.2. Экспериментальное исследование динамики ГДТП
2.3. Тепловая модель ГДТП
2.4. ДТП различных типов в нестационарной теплометрии
2.5. Основные результаты главы
3. ГРАДИЕНТНАЯ ТЕПЛОМЕТРИЯ В ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ТЕПЛООБМЕНА
3.1. Теплообмен при поперечном обтекании цилиндра
3.2. Теплообмен на плоских поверхностях с турбулизаторами
3.3. Свободно-конвективный теплообмен на вертикальной пластине
3.4. Теплообмен в ударной трубе
3.5. Основные результаты главы
4. ПРИКЛАДНЫЕ РАЗРАБОТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАДИЕНТНЫХ ДАТЧИКОВ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
4.1. Чувствительный элемент для систем контроля облучения
4.2. Опыт применения ГДТП для теплометрии на рабочей поверхности крышки цилиндра ДВС
4.3. Теплообмен в вертикальных трубах хранилища делящихся материалов
4.4. Основные результаты главы

5. ГДТП В ИЗМЕРЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ, РАСХОДА, КАСАТЕЛЬНЫХ '4 НАПРЯЖЕНИЙ ТРЕНИЯ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И
ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
5.1. Градиентная термометрия
5.2. Корреляционная расходометрия и индикация движения жидкости
5.3. ГДТП в измерении касательных напряжений трения
5.4. Измерение теплофизических характеристик материалов и степени черноты поверхностей
5.5. Измерение параметров электрических цепей
5.6. Основные результаты главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Современный натурный эксперимент составляет, наряду с экспериментом численным, основу всех теплотехнических исследований и широко используется в промышленности и иных областях человеческой деятельности. Развитие теории, методологии и техники натурного теплотехнического эксперимента связано, в первую очередь, с тем, что цифровая технология обработки сигнала стала на рубеже веков основной и почти вытеснила технологию аналоговую. При этом визуализацию, архивирование, учет индивидуальных градуировок, математическую обработку результатов обеспечивает именно преобразовательная техника, а датчики измеряемых величин остались в основном прежними.
Разрыв в техническом уровне между датчиками и преобразующим их сигналы цифровым трактом постоянно возрастает. В то же время ясно, что на пути развития цифровых технологий остаются следующие препятствия:
1. Многие параметры (коэффициент теплоотдачи, скорость движения среды, плотность теплового потока и т.д.) получают преимущественно расчетным путем, причем точность расчета не всегда удовлетворительна.
2. Крайне редко один датчик позволяет измерить несколько величин (скорость, температуру, тепловой поток и т. д.).
3. Число каналов связи ограничено (особенно на транспорте, в космической технике, в энергетике), поэтому важно передавать по каждому из них максимум информации.
Термин «теплотехнические измерения» чаще всего объединяет измерения температуры, скорости потока, расхода рабочего тела, перепада давлений и других величин, имеющих отношение к теплообмену. Тепловой поток - средний или местный - измеряют в десятки и сотни раз реже, чем температуру. Это, в первую очередь, связано с отсутствием или редкостью надежных, дешевых, а потому распространенных и привлекательных для экспериментатора датчиков теплового потока.
с данными других авторов. Наибольший интерес вызывает постоянная времени ДТП Тщт.

9тах
Рис. 2.1. К оценке быстродействия датчиков при нестационарных измерениях: а - изменение задающего сигнала (нагрузки); б - изменение сигнала прибора
Постоянную времени ДТП продольного типа [5, 21] оценивают аналитически, используя методы теории теплопроводности. Тепловые модели учитывают условия монтажа датчика, а также конвективный теплообмен на «свободной» поверхности; в этом качестве выступает либо задняя, противоположная действию возмущающего теплового потока ди тах (рис. 2.2, а, в), поверхность ДТП, либо задняя поверхность массивной пластины (рис. 2.2, б), на которой смонтирован датчик.