От Pokrovsky~stanislav
К Iguanа
Дата 01.09.2009 00:01:40
Рубрики Катастрофа; Хозяйство;

Re: Здесь Родос,...

Неточность описания.

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.

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.

Сам поток от лампочки я чувствовал, но уже на уровне Да/Нет. А вот в более мощном потоке я получал пропорциональность изменения сигнала введенной добавке.

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.
Все естественно. Тепловой сигнал еще не дошел до дальней стенки, а передняя продолжает греться.

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.

Кстати, лампочку от карманного фонарика, которая правильная), я бы тоже "поймал"(судя по величине сигнала). Просто я пользовался тем, что было под рукой. В том числе и в качестве фонарика, когда ночью сидишь за приборами. Вывинчиваешь лампочку 6.3 вольта из прибора, делаешь абажур из плотной картонки, подключаешь к трансформатору ТН - и работаешь(чтобы дежурный преподаватель не увидел, что кто-то ночью в лаборатории сидит). Такие лампочки и были для меня лампочками от фонарика. А вот с общегражданскими фонариками я как-то разминулся. Вы мне открыли глаза на характеристики их лампочек. Я их элементарно не знал.


От Iguanа
К Pokrovsky~stanislav (01.09.2009 00:01:40)
Дата 02.09.2009 18:02:28

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.