От Iguanа
К Pokrovsky~stanislav
Дата 02.09.2009 18:02:28
Рубрики Катастрофа; Хозяйство;

Измеряли термопарой поток мощности в 0.0013 Вт/м2 ? :) прикольно...


>Лампочка типа как от карманного фонарика на 6.3 вольта и, сколько могу припомнить, не то 0.26, не то 0.3 ампера. Правильнее ее называть приборной. Приношу извинения.

>На этой лампочке на номинале получается плотность потока чуть побольше, чем 0.001 Вт/м2.

0.0013 вт/м2

>Чувствительность на включение или выключение добавочного источника, изменявшего поток на 0.001 Вт/м2, обеспечивало проверку точности 10% при измерении потока 0.01 Вт/м2.

Вы сами-то хорошо понимаете ? "чувствительность на включение.."


>О методике.
>Я заметил, что после начала освещения поверхности батареи термоэлементов с низкой теплопроводностью(висмутовых), происходит всплеск разницы температур передней и задней стенок этой батареи. Он на порядки превышал установившуюся в потоке разность температур.

батарея термоэлементов == набор термопар. Вы точно кандидат технических наук ? Тогда вам не составит труда прикинуть температуру, на которую нагреет поток мощности 0.0013 Вт/м2 одну сторону термопары. А там уж и рукой подать до расчета величины термоэдс. Ну или хотя бы ее порядка

>Все естественно. Тепловой сигнал еще не дошел до дальней стенки, а передняя продолжает греться.
потоком 0.0013 Вт/м2 :)

>Поигрался в уравнения, прикинул, что масштаб всплеска можно связать с потоком. После этого пошли уже экспериментальные поиски. На широком диапазоне плотностей потоков(10^0 - 10^5) установил вид функции, экстраполировал ее на искомый диапазон. Построил установку, в которой оказался гарантирован от всевозможных внешних влияний, - т.е. упрятал датчики в неплохо защищенный от случайных воздушных потоков канал (проделал его в горе стульев, складированных в одном из помещений интерната). И получил результат.

давайте. Чем меряли, что меряли, как?

Вы уже забыли, чем хвастались - "Типа: превзойти самый новейший прибор по диапазону и точности измерений теплового потока. Конкретно, надо было измерить поток диапазона 0.01 вт/м2 с точностью не хуже 10%. Лампочка от карманного фонарика на расстоянии 10 метров. Только не видимый свет, а интегральный поток лучистой энергии. Справился.
"
ну так расскажите, расскажите, что за новейший прибор, и как вы измеряли , "с точностью не хуже 10%".
От Pokrovsky~stanislav
К Iguanа (02.09.2009 18:02:28)
Дата 03.09.2009 18:11:07

Re: Измеряли термопарой

Да. Именно так.

Вы хотите, чтобы я на форуме рассказал суть разработанной мной измерительной методики, которая по сей день не запатентована?
Я и так рассказал уже слишком много. Сам я запросто мог бы воспроизвести результат на основании уже сказанного.



От Pokrovsky~stanislav
К Pokrovsky~stanislav (03.09.2009 18:11:07)
Дата 03.09.2009 20:36:16

Впрочем, получайте.

>Да. Именно так.

>Вы хотите, чтобы я на форуме рассказал суть разработанной мной измерительной методики, которая по сей день не запатентована?
>Я и так рассказал уже слишком много. Сам я запросто мог бы воспроизвести результат на основании уже сказанного.

Содержимое данного сообщения суть раскрытие метода всем. Обнаружу патентование чего-то, основанного на данном методе, - буду решать вопрос через суд. А свободное использование - только приветствую. Это - типа заявления для прессы.

Итак.

>батарея термоэлементов == набор термопар. Вы точно кандидат технических наук ? Тогда вам не составит труда прикинуть температуру, на которую нагреет поток мощности 0.0013 Вт/м2 одну сторону термопары. А там уж и рукой подать до расчета величины термоэдс. Ну или хотя бы ее порядка

Только батарея - не набор, а система последовательно и параллельно включенных термопар.
Последовательное включение повышает термоЭДС, которая становится суммой ТЭДС всех последовательно соединенных термопар. А параллельность обеспечивает поддержание приемлемого внутреннего сопротивления источника ТЭДС.

Если, положим, одна термопара имеет ТЭДС 0.04 мВ/К(медь-константановая), то система из 100 термопар, включенных параллельно группами по 10 последовательных термопар, имеет ТЭДС 0.4 мВ/К, а внутреннее сопротивление ее равно внутреннему сопротивлению одной термопары. Если таковых термопар 10000=100х100, то ТЭДС становится 4 мВ/К.
Соответственно при замене пары медь-константан на пару сурьма-висмут количество элементов батареи уменьшается приблизительно в 2.7 раза.
Уже батарея 10х10 дает ТЭДС более 1 мВ/К.

Но опять-таки это не просто набор термопар, а набор термопар, залитый тепло- и электроизоляционным материалом, нестационарный нагрев которого и обеспечивает возникновение перепада температур, достаточного для оценки потока.

При типичном коэффициенте температуропроводности теплоизоляционного материала 0.002 см2/с тепловой сигнал только достигнет противоположной стороны батареи толщиной 1 см за 500 секунд. Если бы тепло, поступившее от источника с плотностью мощности 0.0013 вт/м2, равномерно распределялось по слою толщиной 1 см, то нагрев составил бы ~0.0001 градуса.
При линейном распределении температуры по глубине это уже 0.0002 градуса.
А вот когда распределение температур представляет собой экспоненту, круто падающую около нагреваемой поверхности и имеющую почти нулевую производную вблизи оборотной стороны, то совершенно очевидно, что почти все тепло сосредоточено при этом в ближайших к поверхности слоях материала. Если речь идет о средней температуре миллиметрового слоя, то масштаб нагрева уже типа тысячной доли градуса. Но и в этом первом миллиметре распределение тоже неравномерное. На толщине масштаба десятой доли миллиметра(сопоставимой с толщиной проволочек сурьмяно-висмутовой термопары и соответственно габаритом спаев) масштаб нагрева подтягивается к сотой доле градуса.

Понятно, что тонкие сурьмяные и висмутовые проволочки, равномерно распределенные по площади около 10 см2, искажают температурное поле, поскольку сами являются проводниками тепла приблизительно на два порядка лучшими, чем материал заливки. Но зато сечение теплопередачи к противоположному торцу у тонких проволочек мало по сравнению с сечением теплопередачи через заливку термобатареи и по сравнению с сечением потерь тепла из проволочек в заливку через боковую поверхность.


Теперь о приборных средствах измерения.

Милливольтметры с пределом измерения 1 мВ и ценой деления 0.01 мВ - не являются чем-то ужасно недоступным. В частности, самопишущий потенциометр КСП-4 1980 года выпуска, который сейчас стоит на столе в 3 метрах за моей спиной(я на работе) имеет как раз такие пределы и цену деления.

Я в 1976 году пользовался не самопишущим потенциометром с высоким входным сопротивлением, который был бы намного удобнее, а стрелочным прецизионным милливольтметром. Понятно, что сейчас мне трудно воспроизвести его название, но типичный средненький по характеристикам прецизионный прибор того времени, который у меня сейчас под рукой, М-2038 имеет зеркальную шкалу на 150 делений, класс точности 0.5%, переключаемые пределы измерения от 75 мВ до 150 В и отдельную клемму для предела 15 мВ.
Я же в измерении использовал прибор с пределом измерения, сколько помнится, 1.5 мВ и классом точности 0.1-0.2%.

Соответственно на отклонениях от нуля масштаба одного деления при применении термобатареи с ТЭДС масштаба 1 мВ/К прибор позволял отлавливать перепады температур в сотые доли градуса с точностью, правда, в десятки процентов.
Нестационарный нагрев потоком 0.01 Вт/м2 позволял получить перепад около десятка делений и, таким образом, надежно вгонять точность измерения в 10%. А увеличение источника на одну лампочку, дававшую дополнительно около 0.001 Вт/м2 в нестационарном потоке увеличивало показание приблизительно на 1 деление.
Тем самым методика самоповерялась и калибровалась.

Никаких чудес, однако!
Нормальная работа по теплофизике, достойная статьи, главы в книге(как показательная) или даже кандидатской диссертации. Ровно так эту работу воспринял и ОБОЗВАЛ преподаватель физики(одновременно старший преподаватель физфака Киевского госуниверситета, старший научый сотрудник Института электросварки им. Патона АН УССР) Игорь Николаевич Яковлев(ум. в 1998)
От С.С.Воронцов
К Pokrovsky~stanislav (03.09.2009 20:36:16)
Дата 04.09.2009 07:54:13

Насчет патентоспособности

сильно сомневаюсь. В 70х-60х годах разрабатывались модуляционные методы измерения теплоемкости и теплопроводности (Я.А.Крафтмахер в ИЯФ СО РАН) с похожими методиками. Еще тогда же разрабатывались методы измерения распределений тепловых потоков на моделях из изолятора в аэродинамических трубах, там тоже были хорошие результаты.