Методы и средства комплексного измерения теплофизических характеристик композиционных и влагосодержащих материалов

• Автор: Никитин, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Перечень сокращений и условных обозначений, символов и единиц измерений

Глава 1. Состояние проблемы комплексных исследований теплофизических характеристик материалов

1.1. Введение

1.2. Методы начальной стадии

1.3. Методы температурных волн

1.4 Методы квазистационарного и монотонного режимов

1.5. Методы комплексного определения ТФХ влагосодержащих материалов

1.6. Выводы по главе

Глава 2. Теория регулярных методов комплексного измерения теплофизических характеристик неметаллических материалов

2.1. Физическая и тепловая модели метода

2.2. Теоретическое обоснование метода

2.3. Расчётные соотношения
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Теоретические основы метода комплексного измерения нелинейных ТФХ в условиях монотонного нагрева образца
3.1. Физическая и тепловая модели метода
3.2. Математическая модель метода
3.3. Расчётные соотношения
3.4. Расчётные соотношения для измерения ТФХ влагосодержащих материалов
3.6. Выводы по главе

Глава 4. Симметричный регулярный калориметр с нагревателем
4.1. Требования к тепловой ячейке и измерительному оборудованию
4.2. Описание лабораторной установки
4.3. Градуировка регулярного симметричного калориметра
4.4. Методика проведения эксперимента и обработки данных
4.5. Результаты измерений и анализ погрешностей
4.6. Выводы по главе
Глава 5 Калориметрическая ячейка для комплексного определения ТФХ в условиях монотонного разогрева
5.1. Требования к тепловой ячейке и контрольно-измерительному оборудованию
5.2. Лабораторная установка
5.3. Градуировка калориметрической ячейки
5.4. Методика проведения эксперимента и обработки данных
5.4.1. Методика проведения эксперимента и обработка экспериментальных данных с образцами из твёрдых материалов
5.4.2. Методика проведения эксперимента и обработки данных с пищевыми продуктами и влагосодержащими материалами
5.5. Результаты измерений и анализ погрешностей
5.5.1. Результаты измерений ТФХ твёрдых образцов
5.5.2. Результаты измерений ТФХ пищевых продуктов и влагосодержащих материалов
5.5.3. Анализ погрешности измерений
5.6 Выводы по главе
Основные положения и результаты
Список использованной литературы
Приложения

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И
ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЙ
a, a(t) - температуропроводность исследуемого образца, м2/с;
В - температурный коэффициент сопротивления термистора, К;
Ь(т) - скорость изменения температуры образца, К/с;
Ьв(т) - скорость изменения температуры верхнего нагревателя, К/с; Ан(т) - скорость изменения температуры нижнего нагревателя, К/с; bv(т) - среднеобъёмная скорость изменения температуры образца, К/с; 5ц(т) - скорость изменения температуры центрального сечения образца, К/с;
с, c(t) - удельные теплоёмкости исследуемого образца, Дж/(кг-К);
С - полная теплоёмкость нагревателя, Дж/К;
С - полная теплоёмкость образцов, Дж/К;
CB(t) - полная теплоёмкость верхнего нагревателя, Дж/К;
Сн(/) - полная теплоёмкость нижнего нагревателя, Дж/К;
Скв(0 - полная теплоёмкость верхней крышки кюветы, Дж/К;
Скн(0 - полная теплоёмкость нижней крышки кюветы, Дж/К;
Скол(0 - полная теплоёмкость кольца кюветы, Дж/К;
h - высота образца, м; h і - высота нагревателя, м;
hcр - средняя высота образцов, м;
K(hcp) - тепловой поток с боковой поверхности образца, Вт/К;
КВ(Э) - тепловая проводимость изоляции верхнего нагревателя, Вт/К; ад - тепловая проводимость изоляции нижнего нагревателя, Вт/К;
т - масса образца, кг;
М0бщ - суммарная масса образцов, кг;
тк - темп нагрев образца, с-1;
т0 - темп охлаждения образца, с-1;

ток (){х,х) и градиент температуры в каком-либо одном сечении образца. Если же нам известен аналитический вид температурного поля внутри образца Дх,т), то в этом случае задачу определения теплопроводности удаётся свести к более простой задаче одновременной регистрации перепада температуры в образце и проходящих через его грани тепловых потоков £)в(т) и <2н{х). Для определения температуропроводности достаточно знать среднеобъёмную скорость разогрева 6у(т) и температурный перепад внутри образца.
*ВС0
'ц(Е>
'н(^)
Рис. 3.1
Поглощаемый образцом тепловой поток в рассматриваемом методе удобно измерять как сумму входящих в образец потоков (2ъ{х) и £?н(т). Измерение
перепада температур внутри образца не составляет затруднений, так как в образце из композиционного материала сделать отверстие для монтажа рабочего спая термопары несложно.
Для измерения ТФХ влагосодержащих материалов и пищевых продуктов изготавливается специальная кювета, конструкция которой предусматривает специальный канал для термопары. Измерения перепадов температур на гранях образца, в свою очередь, целесообразно заменить измерением перепада температур между металлическими пластинами, учитывая при этом влияние кон-