Читать онлайн «Основы проектирования комбинированных приёмников теплового потока. Учебное пособие»

Н. В. Пилипенко ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРИЁМНИКОВ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА Санкт-Петербург 2016 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УНИВЕРСИТЕТ ИТМО Н. В. Пилипенко ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРИЁМНИКОВ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА Учебное пособие Санкт-Петербург 2016 Пилипенко Н. В. Основы проектирования комбинированных приѐмников теплового потока. Учебное пособие – СПб: Университет ИТМО, 2016. – 52 с. Учебное пособие разработано в соответствии с программой курса «Теория и техника физического эксперимента» Федерального образовательного стандарта Министерства высшего образования и науки РФ для магистров по направлению подготовки 16. 03. 01 – «Техническая физика» и 14. 03. 01 – «Ядерная энергетика и теплофизика». В настоящее издание вошли лекции и практические занятия, посвященные методам и приборам нестационарной теплометрии, а также основам проектирования комбинированных приѐмников теплового потока. Рекомендовано к печати Ученым советом факультета лазерной и световой инженерии 11 октября 2016 года, протокол № 10. Университет ИТМО – ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий, один из немногих российских вузов, получивших в 2009 году статус национального исследовательского университета. С 2013 года Университет ИТМО – участник программы повышения конкурентоспособности российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров, известной как проект «5 в 100». Цель Университета ИТМО – становление исследовательского университета мирового уровня, предпринимательского по типу, ориентированного на интернационализацию всех направлений деятельности.  Университет ИТМО, 2016 Пилипенко Н. В. , 2016  СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 5 1 МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6 1. 1 Некоторые понятия и определения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 6 1. 2 Методы измерения нестационарных тепловых потоков ... ... ... ... ... . 7 1. 2. 1 Аналитические методы... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 8 1. 2. 2 Энтальпийный метод... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9 1. 2. 3 Метод градуировочных характеристик ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 12 1. 2. 4 Метод тонкого диска ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 13 1. 2. 5 Метод вспомогательной стенки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 14 1. 3 Сравнительные характеристики методов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 16 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПОТОКОВ С ПОМОЩЬЮ ОБЫЧНЫХ ПТП ТИПА «ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ СТЕНКА» ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 19 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ПО ДВУМ ТЕМПЕРАТУРАМ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПТП ... ... ... ... ... ... ... ... . 22 4 МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ ТОКОВ С ПОМОЩЬЮ КОМБИНИРОВАННЫХ ПТП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 24 4. 1 Сущность метода и расчетные формулы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24 5 ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ПТП ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 27 5. 1 Постановка задачи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27 5. 2 Погрешность определения нестационарного теплового потока ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27 5. 3 Техническое задание ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 31 5. 4 Тепловой режим ПТП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 31 5. 5 Чувствительность ПТП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 36 5. 6 Расчет и выбор основных конструктивных параметров ПТП... 38 3  5. 7 Расчет параметров теплового режима, погрешности определения теплового потока и чувствительности ПТП ... ... ... ... ... ... . 41 5. 8 Получение тонких пленок фотолитографическим методом ... ... 41 5. 9 Измерительная схема ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 42 5. 10 Источники погрешности измерения теплового потока ... ... ... ... . . 44 ПРИЛОЖЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 49 4  ВВЕДЕНИЕ Измерение плотности тепловых потоков становится все более актуальным для большинства экспериментальных исследований и технологических процессов.