Метод теплового сканирования в теплофизических исследованиях ассоциированных жидкостей

• Автор: Лебедев-Степанов, Петр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил

Содержание
Введение

1. Понятие точности в теплофизическом эксперименте

1.1. Введение.

1.2. Специфика теплофизического эксперимента.

1.2.1. Структура случайной погрешности..

1.2.2. Случайная и систематическая составляющие точности.

1.2.3. Два типа теплофизического эксперимента

1.3. Визуальный учет методических искажений

1.4. Эффективная точность при определении небольших

отклонений измеряемой величины

1.5. Границы повышения точности
1.5.1. Случайная точность и теория информации
1.5.2. Шумы в электронных схемах.
1.6. Измерительные методы: подходы и классификации
1.6.1. Методы прямого и уравновешивающего преобразования
1.6.2. Компенсационный метод.
1.6.3. Амплитудные, фазовые и частотные методы.
1. 7. Контактные и бесконтактные методы
1.8. Зондовые методы
1.8.1. Стационарные зондовые методы.
1.8.2. Метод плоского слоя и аналогичные методы.
1.8.3. Нестационарные зондовые методы.
1.9. Регулярные тепловые режимы.
1.10. Иррегулярные тепловые режимы
1.10.1. Относительный импульсный метод.
1.10.2. Метод теплового сканирования.
2. Задачи кондуктивного теплообмена
2.1. Введение
2.2. Постановка задачи

2.3. Задача с плоской симметрией.
2.4. Задача с цилиндрической симметрией
2.5. Тепловое сканирование
2.6. Отклонения от идеальной модели
2.7. Задача с цилиндрической симметрией
2.7.1. Влияние собственной теплоемкости источника.
2.7.2. Влияние ограниченности характеристического размера источника (концевые эффекты)
2.7.3. Влияние нелинейности уравнения теплопроводности
2.7.4. Влияние внешней стенки
2.8. Плоская задача
2.8.1. Нарушение условия одномерности задачи
2.8.2. Нарушение линейности уравнения теплопроводности
2.8.3. Учет собственной теплоемкости датчика
2.8.4. Учет ограниченности исследуемой среды.
2.8.5. Оценка конвективного вклада.
2.9. Оценка вклада излучения.
2.10. Другие факторы
2.10.1. Влияние тепловой инерционности резистивного элемента
2.10.2. Учет конечности скорости распространения тепла.
2.10.3. Влияние адсорбционного слоя
2.10.4. Учет проявлений квантового механизма теплопереноса.
2.10.5. Перепад температур между чувствительным элементом и средой
2.10.6. Влияние непостоянности теплового потока
2.10.7. Влияние нелинейности температурной зависимости сопротивления
2.11. Заключение.
3. Экспериментальная установка
3.1. Общее описание
3.2. Структурная схема.
3.3. Конструкция измерительной ячейки
3.3.1. Параметры качества датчика
3.3.2. Плоские датчики

3.3.3. Линейные датчики
3.3.4. Комбинированные датчики
3.4. Вывод расчетных формул
3.4.1. Схема установки и методика работы
3.4.2. Вывод основных соотношений.
3.4.3. Измерение малых изменений теплофизических величин
3.4.4. Оценка влияния тепловых шумов
3.4.5. Ограничение на нагрев зонда
3.4.6. Особенности регистрации
малых изменений теплофизических величин
3.5. Визуальный контроль методических искажений.
3.6. Пробные опыты
3.6.1. Тепловая активность раствора толуола
в четыреххлористом углероде
3.6.2. Тепловая активность раствора полистирола в толуоле
4, Проблемы, методы и результаты изучения воды
4.1. Особенности воды как ассоциированной жидкости
4.2. Теория субстанциального потенциала
4.2.1. Определение потенциального момента
4.2.2. Связь скалярного момента с диамагнитными свойствами
4.2.3. Энергия во внешнем поле
4.2.4. Скалярный момент элементов и соединений
4.2.5. Поверхностная плотность энергии
4.2.6. Потенциальная энергия молекулы в жидкости
4.2.7. Скалярный потенциал жидкостей
4.3. Концепции структуры воды
4.3.1. Особенности водородных связей '
4.3.2. Двухжидкостная модель
4.3.3. Расчет частот молекулярных осцилляторов
4.3.4. Критерий нетеплового воздействия
4.3.5. Плотность энергии кластерообразования
4.3.6. Взаимодействие воды с электромагнитными полями
4.3.7. Влияние структуры и примесей на свойства воды

полученный в виде фазового сдвига, преобразуется в амплитудный сигнал и после этого измеряется.
Аппаратура, используемая в качестве вторичного преобразователя, обычно вносит сравнительно небольшой вклад в погрешность результата по сравнению с погрешностью, заложенной в сигнале, поступающем с первичного преобразователя. Поэтому главный ресурс повышения точности связан именно с улучшением добротности измерительной ячейки, чтобы вносимая в ней случайная погрешность была сведена к естественному минимуму, обусловленному термодинамическими флуктуациями (шумами). На этом пути амплитудные методы все еще имеют значительные резервы.
Если типичная относительная погрешность измерения теплопроводности составляет величину порядка 1 %, можно ожидать снижения этой погрешности по крайней мере на два порядка за счет повышения качества термодатчиков и использования специально разработанных схем эксперимента.
При этом прецизионные фазовые и частотные методы, вероятно, будут находить все более широкое применение по мере того, как случайная погрешность измерений будет приближаться к уровню тепловых шумов (хотя, скорее всего, ФМ и ЧМ и в этом случае не вытеснят полностью амплитудные методы). Основной целью является снижение вклада систематических погрешностей и снижение наводок, чтобы с максимальной точностью использовать чувствительность регистрирующей аппаратуры. Когда исследователи вплотную подойдут к этому пределу, они столкнутся с ограничениями, обусловленными теорией информации.
1. 7. Контактные и бесконтактные методы
Сущность методов измерения таких теплофизических характеристик как теплопроводность и тепловая активность сводится к созданию в исследуемом веществе условий теплопереноса, экспериментальное рассмотрение которьпс позволяет установить искомые теплофизические характеристики.
Теплообмен можно создать разными способами: установлением пространственного градиента температур в рассматриваемом веществе, подводом к веществу нормированного теплового потока и изучением интенсивности нагрева и т.п.
При этом важно минимизировать влияние посторонних факторов. Так, если исследуется молекулярная теплопроводность диэлектрических жидкостей, нужно выбирать метод измерения, сводящий к минимуму влияние конвективного и лучистого теплообмена.
Измерение теплофизических величин так или иначе осуществляется с помощью термодатчиков - чувствительных элементов, измеряющих температуру изучаемой среды