Комплексное исследование тепловлажностных свойств влагосодержащих материалов при температурах : -60...80)°C

• Автор: Тамбулатова, Екатерина Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень сокращений и условных обозначений, символов и единиц

измерений
Введение

Глава 1. Состояние вопроса

1.1. Тепловые и влажностные характеристики влагосодержащих материалов

1.2. Существующие методы исследования тепловых свойств влагосодержащих материалов

1.3. Существующие методы исследования влажностных характеристик материалов

1.4. Типовые графики теплофизических характеристик влагосодержащих материалов

1.5. Выводы и задачи исследования

Глава 2. Метод комплексного исследования тепловлажностных свойств
2.1. Физические основы метода
2.2. Исходные расчетные формулы
2.3. Тепловая модель метода
■ 2.4. Математическая модель ячейки
2.5. Расчетные формулы
2.6. Поправки к расчетным формулам на начальной стадии опыта
2.7. Анализ двухмерного температурного поля образца, находящегося
в металлическом стакане
2.8. Методика определения влажностных характеристик влагосодержащих материалов
2.9. Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальный стенд для комплексного исследования тепловлажностных свойств влагосодержащих материалов в условиях их замораживания и размораживания
3.1. Общая характеристика экспериментальных установок
3.2. Описание экспериментального стенда
3.3. «Антиконвекционная» вставка для измерения теплопроводности
и температуропроводности жидкостей
3.4. Алгоритм проведения эксперимента
3.5. Обработка экспериментальных данных
3.5.1. Программное обеспечение

3.5.2 Алгоритм расчета теплофизических характеристик исследуемых образцов с указанием соответствующих столбцов рабочего листа
3.5.3. Алгоритм расчета удельной энтальпии исследуемых образцов с указанием соответствующих столбцов рабочего листа
3.6. Методика градуировки экспериментального стенда
3.7. Результаты метрологической проверки стенда на веществах с известными теплофизическими свойствами
3.8. Расчет тепловлажностных характеристик образца
3.9. Выводы по главе
Глава 4. Результаты исследований тепловлажностных характеристик влагосодержащих материалов
4.1. Объекты животного происхождения
4.2. Объекты растительного происхождения
4.3. Водные растворы сахарозы
4.4. Песчаные и глинистые грунтовые породы
4.5. Результаты исследований теплофизических свойств скальных пород
4.5. Выводы по главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложения

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЙ
a(t) - температуропроводность исследуемого образца, м2/с;
Ь (т) — скорость изменения температуры ядра, К/с;
Ьу{х) — скорость изменения среднеобъемной температуры, К/с; c(t) - удельная теплоемкость исследуемого образца, Дж/(кг-К); cAh) - полная теплоемкость ядра ячейки, Дж/К;
Е (т), Д2(т), Еъ{т) — электрические сигналы температурных датчиков, измеряющих температуры блока, ядра и центральной зоны образца, мВ; h(t) - удельная энтальпия исследуемого образца, Дж/кг;
/?фп (t) - удельная энтальпия плавления свободной и связанной воды, Дж/кг; К.у (/2 ) - тепловая проводимость теплоизоляционной прослойки, Вт/К;
L - высота исследуемого образца, м;
М- масса исследуемого образца, кг; п - коэффициент чувствительности термопар, К/мВ;
QT(т) - суммарное количество теплоты, перенесенной через тепломер за время опыта, Вт;
QAX) ~ количества теплоты, поглощенного (или отведенной) ядром ячейки за время опыта, Вт;
qT(x) - суммарный тепловой поток, проходящий через тепломер, Вт/м2; q5l (т) - тепловой поток, который поглощается (или выделяется) ядром ячейки, Вт/м2;
qUJl - удельная теплота плавления (или затвердевания) исследуемого образца, Дж/кг;
б^пл.в - удельная теплота плавления воды, qnjl в = 334,2 кДж/кг;
R - радиус исследуемого образца, м;

глощения ультразвука, имеют значительные дополнительные погрешности, связанные с изменением параметров генераторов, усилителей, излучателей и приемников ультразвука, а также различных параметров контролируемого материала, например его плотности.
Метод инфракрасной спектроскопии [12,13] основан на использовании свойства гидроксильной группы сильно поглощать электромагнитную энергию в инфракрасной области спектра и, как следствие этого, на использовании зависимости оптических характеристик от их влагосодержания. В инфракрасных влагомерах используется преимущественно коротковолновая область (X =0,8-3 мкм) инфракрасного спектра. В этой области имеются интенсивные полосы поглощения ИК-излучения, по которым можно судить о содержании воды. Положение и интенсивность полос поглощения воды в растворителях изменяются под влиянием межмолекулярных взаимодействий. Для твердых тел дополнительным фактором, влияющим на положение максимума- поглощения, является прочность связи воды с сухим остатком вещества, т. е. форма связи влаги.
Инфракрасные влагомеры эффективно применяются для определения влажности высушенных порошков (например, из фруктовых и овощных соков), когда влага распределена в них равномерно. Аналогичные приборы также используют для сортировки фруктов и овощей по зрелости, цвету и другим показателям качества [20].
Теплофизические методы [14, 29] используют зависимость коэффициента теплопроводности X, удельной теплоемкости с, и коэффициента температуропроводности а исследуемого материала от его влажности. Эта зависимость наблюдается у всех капиллярнопористых материалов и была исследована экспериментальным путем для многих веществ [107]. Как правило, параметры X я с нелинейно и монотонно увеличиваются с ростом влагосодержания и. Зависимости Х{и) и с (к), к сожалению, не универсальны. Они описываются эмпирическими формулами с достаточной точностью только для конкретного материала или узкой группы материалов. Большинство вла-