Разработка метода и устройства для измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых материалах

• Автор: Толстых, Светлана Германовна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 240 с. : ил.

Ф Глава 1. Обзор методов измерения коэффициента диффузии влаги в

капиллярно-пористых материалах

1.1. Стационарные методы

1.2. Нестационарные методы

1.3. Измерение влажности

_ 1.3.1. Методы измерения влажности общего назначения

1.3.2. Измерение влажности древесины

1.3.3. Метод измерения влажности древесины, выбранный для разрабатываемого метода измерения коэффициента диффузии

1.4. Постановка задачи исследования

Глава 2. Теоретические основы метода измерения коэффициента

диффузии
2.1. Разработка схемы проведения эксперимента по определению
® коэффициента диффузии в КПМ
2.2. Разработка физической модели измерительного устройства
2.3. Математическая модель измерительного устройства
2.3.1. Математическая модель измерительного устройства на первом
этапе эксперимента
2.3.2. Математическая модель измерительного устройства на втором
этапе эксперимента
2.3.3. Математическая модель измерительного устройства
в безразмерном виде
2.3.4. Исследование влияния параметров математической модели на порядок проведения эксперимента
2.3.4.1. Исследование влияния длительности первого этапа на процесс
изменения влагосодержания на втором этапе
0 2.3.4.2. Исследование влияния длительности первого этапа на диапазон
изменения влагосодержания на втором этапе эксперимента

2.З.4.З. Исследование влияния расстояния, на котором установлен
датчик влаги, на порядок проведения эксперимента
Ш 2.З.4.4. Исследование совместного влияния длительности первого этапа
и расстояния, на котором установлен датчик влаги, на диапазон
изменения влагосодержания
2.3.4.5. Исследование влияния коэффициента диффузии на порядок
проведения эксперимента
^ 2.З.4.6. Исследование особенностей безразмерной модели
2.4. Нахождение коэффициента диффузии с использованием
математической модели
2.4.1. Особенности решения уравнения, связывающего время наступления максимального влагосодержания с коэффициентом диффузии
2.4.2. Использование безразмерной математической модели для нахождения времени наступления максимального влагосодержания
^ 2.5. Выводы к главе
Глава 3. Анализ и оценка погрешности измерения коэффициента
диффузии
3.1. Анализ причин и источников возникновения погрешностей
3.2. Оценка погрешности измерения коэффициента диффузии с использованием математической модели
3.2.1. Количественная оценка погрешности измерения
3.2.2. Оценка влияния погрешности измерения длительности первого этапа на результат измерения коэффициента диффузии
3.2.3. Оценка влияния погрешности установки датчика влагосодержания
на результат измерения коэффициента диффузии
3.2.4. Оценка влияния погрешности измерения времени наступления максимального влагосодержания на результат измерения
0 коэффициента диффузии
3.2.5. Оценка влияния абсолютной погрешности измерения времени наступления максимального влагосодержания на результат измерения коэффициента диффузии
3.2.6. Исследование погрешности измерения коэффициента диффузии
3.3. Выводы к Г лаве
Глава 4. Метрологическая оптимизация процесса измерения
4.1. Оценка среднеквадратичного отклонения измеряемой величины
4.2. Эвристические критерии точности измерения коэффициента диффузии
4.2.1. Повышение информативности эксперимента
4.2.2. Улучшение наблюдаемости максимума влагосодержания
4.2.3. Сокращение времени проведения эксперимента
4.3. Многокритериальный параметрический синтез
4.4. Выводы к Главе
Глава 5. Экспериментальные исследования
5.1. Выбор геометрии образцов
5.2. Подготовка образцов
5.3. Разработка конструкции измерительного устройства
5.4. Проведение экспериментальных работ
5.4.1. Апробация метода измерения
5.4.2. Исследование влияния начального влагосодержания в образцах на результаты измерения коэффициента диффузии
5.4.3. Основной этап экспериментальных исследований
5.5. Выводы к Главе
Заключение
Список литературы
Приложения
Приложение 1. Вычислительные аспекты
безразмерной математической модели

Первый этап

иг(Ъ*)
>ЩЧк,х)
о Ти

Образец №1 .с х Образец №2

и2(0,хЩ(т1к,х) 1
1 1
Второй этап 1 ^2тах [1
■Вр;
Образец №3 Образец №2 к х
Рис. 2.13. Схема проведения эксперимента: а) первый этап; б) второй этап. Стрелками (=£> и <=) показаны направления диффузии в сечении х
После проведения первого этапа образцы №1 и №2 разъединяют, и образец №2 приводят в плотное соприкосновение с образцом №3. Благодаря тому, что после первого этапа влагосодержание в образце №2 в плоскости £> выше, чем в образце №3 (С0 < IIс), влага диффундирует из образца №2 в образец №3. Таким образом, на втором этапе эксперимента в сечении х, некоторое время (обозначим его т2ша) происходит увеличение влагосодержания, а затем оно начинает постепенно уменьшаться.
На втором этапе эксперимента математическая модель имеет вид
ди2(т2,х) _ д2Ц2(т2,х)

, г2>0,-оо<х< +°о,
(2.6)
с начальным распределением влажности в образцах №2 и №3