Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Холодильная и криогенная техника, системы кондиционирования

Диссертационная работа:

Губа Александр Александрович. Термоэлектрические устройства для термостатирования с использованием плавящихся веществ : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.03 / Губа Александр Александрович; [Место защиты: Дагестан. гос. техн. ун-т]. - Махачкала, 2008. - 127 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/295

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 7

  1. Приборы, методы и средства прецизионного термостатирования объектов в различных отраслях народного хозяйства 7

  2. Применение полупроводниковых термоэлектрических преобразователей энергии для термостатирования

различных объектов 22

1.3. Проблемы прецизионного термостатирования опорных спаев
дифференциальных термопар 28

1.4. Постановка задачи исследования 31

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ 34

2.1. Математическое моделирование процессов теплообмена

при плавлении рабочего вещества. Анализ методов решения задачи 35

2.2.Моделирование процессов теплообмена при плавлении рабочего

вещества в термоэлектрическом устройстве для термостатирования

с учетом развитой конвекции в его жидкой фазе 41-{

2.3. Влияние на процесс теплообмена в термоэлектрическом устройстве

для термостатирования теплоотдачи с его боковой поверхности 51

  1. Расчет термоэлектрической батареи 57

  2. Выводы 63

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ 65.

3.1. Описание экспериментального стенда и методики

проведения эксперимента 65

  1. Результаты экспериментальных исследований термоэлектрического устройства для термостатирования 69

  2. Оценка погрешностей измерений : 77

  3. Выводы 80

ГЛАВА 4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
УСТРОЙСТВ ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПЛАВЯЩИХСЯ ВЕЩЕСТВ 81

  1. Многоканальный малогабаритный нуль-термостат 81

  2. Нуль-термостат с радиатором для теплоотвода 85

  3. Малогабаритный нуль-термостат с системой определения положения границы раздела фаз 89

  4. Нуль-термостат модифицированной конструкции 92

  5. Система управления прецизионным нуль-термостатом 95

4.6. Выводы 105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 106

ЛИТЕРАТУРА 107

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Современные тенденции развития измерительной техники требуют дальнейшего совершенствования методов и средств контроля различных физических величин при проведении экспериментальных исследований, лабораторных испытаниях новых устройств или в области управления технологическими процессами на производстве. Прецизионному контролю подлежат самые различные параметры, но, одной из наиболее часто измеряемых физических величин является температура. Известны различные типы датчиков температуры, из них на практике часто применяются дифференциальные термопары, которые отличаются высокой точностью измерений, широким диапазоном рабочих температур, возможностью длительной эксплуатации с сохранением основных параметров. Применение термопар для проведения исследований с погрешностью измерения температуры до десятых – сотых долей градуса требует использования особого подхода в части термостабилизации опорных спаев при определенном значении температуры. Чаще всего, для этого используют процессы фазового перехода для ряда веществ, характеризуемых стабильной температурой плавления.

Актуальность исследований в данной области обусловлена тем, что, несмотря на широкую потребность в высокоточных, надежных и малогабаритных устройствах термостатирования, большинство из применяемых в настоящее время конструкций имеют существенные недостатки. Основными из них являются невысокая точность термостабилизации, связанная с расположением опорных спаев термопар на различных расстояниях от границы раздела фаз и наличием конвективных потоков в жидкой фазе вещества, высокая материалоёмкость, ограниченное время функционирования устройств термостатирования. Использование систем автоматического регулирования для увеличения времени непрерывного функционирования устройств термостатирования не приносит желаемых результатов, поскольку точность термостабилизации зависит от технико-эксплуатационных характеристик датчика. Применение сложных в конструктивном исполнении устройств термостатирования на основе жидких или газообразных хладагентов приводит к ухудшению массогабаритных характеристик, повышению энергопотребления при незначительном повышении точности.

Проведенные за последние годы теоретические и экспериментальные исследования показали, что для обеспечения высокой точности термостатирования целесообразно размещать и точно фиксировать опорные спаи дифференциальных термопар при помощи специальных конструкций на границе раздела твердой и жидкой фазы вещества, положение которой регулируется с помощью термоэлектрических охлаждающих устройств.

В связи с вышеизложенным, диссертационная работа посвящена разработке термоэлектрических устройств для термостатирования с использованием плавящихся веществ.

Цель работы. Целью является разработка математической модели и создание малогабаритной системы термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар на основе термоэлектрических модулей, отличающейся высокой точностью поддержания температуры и низким энергопотреблением.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработка малогабаритного термоэлектрического устройства для термостатирования, использующего эффект неизменности температуры в пограничном слое жидкость - твердая фаза вещества.

  2. Разработка математической модели термоэлектрического устройства для термостатирования.

  3. Разработка методик проведения испытаний устройств термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар.

  4. Проведение комплекса экспериментальных исследований с целью проверки адекватности математической модели практике и выдача рекомендаций по применению созданных устройств для термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар.

  5. Внедрение результатов исследований и разработок на предприятиях промышленности, в научных учреждениях и в учебный процесс.

Методы исследования. В процессе решения поставленных задач использованы принципы системного подхода, теория теплопроводности и конвективного теплообмена, математическая статистика, аналитические и численные методы решения дифференциальных уравнений, методы машинной обработки экспериментальных данных.

Научная новизна.

  1. Разработана математическая модель устройства термостатирования для анализа его теплового режима, основанная на решении задачи, связанной с плавлением рабочего вещества, где учтены конвективные потоки в жидкой фазе, а также теплопотери по боковой поверхности устройства.

  2. Разработана методика проведения испытаний устройств термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар.

  3. Создано термоэлектрическое устройство для термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар, в котором высокая точность стабилизации температуры достигается за счет непосредственного размещения опорного спая вблизи границы раздела фаз.

Практическая ценность – разработаны конструкции термоэлектрических устройств для термостатирования, создан прибор для термостабилизации опорных спаев дифференциальных термопар, применяемых при проведении прецизионных измерений температуры в различных отраслях науки и техники.

Внедрение результатов. Разработанные в диссертационной работе математическая модель и конструкции устройств использовались при выполнении НИОКР в рамках программы “СТАРТ” Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Основные результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях ОАО НИИ “Сапфир” (г. Махачкала), ОАО НИИ “Волна” (г. Дербент), ОАО “Завод точной механики” (г. Каспийск), ООО ”Термолайн” (г. Махачкала), Институт проблем геотермии ДНЦ РАН (г. Махачкала), Дагестанский филиал объединенного института высоких температур РАН, а также, в учебный процесс ГОУ ВПО “Дагестанский государственный технический университет”.

Апробация результатов работы. Работа в целом и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на научной секции Х Международной студенческой олимпиады по автоматическому управлению, г. Санкт - Петербург, 2004 г.; Всероссийской научно-технической конференции “Биотехнические медицинские аппараты и системы”, г. Махачкала, 2003 г.; Всероссийской научно-технической конференции “Современные информационные технологии в управлении”, г. Махачкала, 2003 г.; Всероссийской научно-практической конференции “Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества”, г. Сочи, 2004 г.; Региональной научно-технической конференции “Системы обеспечения тепловых режимов преобразователей энергии и системы транспортировки теплоты”, г. Махачкала, 2005 г.; Х научной сессии Международной академии информатизации, г. Махачкала, 2005 г.; XXVII итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ, г. Махачкала, 2006 г., а также, на научно-технических семинарах кафедр “Теоретическая и общая электротехника” и “Управление и информатика в технических системах” ДГТУ с 2003 по 2007 гг.

Разработанные устройства экспонировались на VI Международном инвестиционном форуме “Сочи 2007”, IV Дагестанской межрегиональной с международным участием выставке “Деловой Дагестан-2007” (Золотая медаль за разработку “Прецизионный термоэлектрический нуль-термостат”). Научно-исследовательский проект “Прецизионный термоэлектрический нуль-термостат” победил в конкурсе инновационных проектов “СТАРТ 2005” Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них, 2 патента РФ на изобретения, 8 статей, получены 4 положительных решения о выдаче патентов РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 175 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 120 страницах машинописного текста. Работа содержит 49 рисунков.

Подобные работы
Белов Андрей Викторович
Повышение безопасности взрывных работ на карьерах при использовании взрывчатых веществ, изготавливаемых на местах применения
Козляков Вячеслав Васильевич
Системный анализ когенераторных энергетических систем на основе применения газотурбинных технологий и использования энергоаккумулирующих веществ
Кармелюк Любовь Васильевна
Использование противоростовых веществ для увеличения сроков хранения и улучшения качества лука репчатого
Осипов Павел Васильевич
Эффективное использование химических вспомогательных веществ в производстве бумаги и картона
Лукин Максим Васильевич
Повышение эффективности эксплуатации систем теплоснабжения на основе модификации теплообменных поверхностей с использованием поверхностно-активных веществ
Пустынников Алексей Юрьевич
Интенсификация процесса получения окисленных битумов за счет использования поверхностно-активных веществ
Тимакова Ольга Викторовна
Автономная система солнечного отопления и горячего водоснабжения с использованием аккумулирования на основе веществ с фазовым переходом
Ермолаев Сергей Вячеславович
Разработка технологии диастатических темного и карамельного типов солода с использованием направленного формирования комплекса красящих веществ
Жуйков Денис Анатольевич
Разработка метода пожаротушения с использованием стволовой установки контейнерной доставки огнетушащих веществ на удаленное расстояние
Шулунова Екатерина Геннадьевна
Совершенствование жидкостных процессов обработки меховой овчины с использованием композиционных составов на основе поверхностно-активных веществ

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net