Створення та дослідження прототипу вимірника рівня кріогенних рідин на основі високотемпературних надпровідників
Вантажиться...
Дата
2015
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціонування.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі, метою якої є вивчення основних закономірностей функціонування і розробка наукових принципів проектування контактних терморезистивних датчиків рівня кріогенних рідин, температури нормального кипіння яких становлять 70...120К, а також створення прототипу приладу для вимірювання рівня таких рідин. Побудована фізико-математична модель рівнеміра, в яку входять моделі його стаціонарної та нестаціонарної роботи. Стаціонарна модель характеризує гідродинамічні і теплообмінні процеси на його поверхні диференціальними рівняннями нерозривності, стану, руху суцільного середовища, перенесення енергії і теплопровідності в кріоагенті. Рішення системи рівнянь проводилося в програмному середовищі «STAR-CD». Диференціальним рівнянням описана нестаціонарна теплопровідність в тілі датчика з урахуванням внутрішніх омічних тепловиділень і теплообміну на поверхні роздільно з рідкою та паровою фазами кріоагента. Рівняння з граничною умовою III-його роду вирішувалося чисельно з використанням методу контрольного об'єму. Рішення рівнянь, що формують загальну фізико-математичну модель, дозволило більш повно охарактеризувати що відбувається в ВТНП-датчиках теплофізичні процеси. Наприклад, з урахуванням властивостей декількох типів датчиків, виготовлених з керамічних купратних ВТНП-матеріатів ВІ2212 і ВІ2223, вдалося розрахувати їх статичних вольт-лінійні характеристики. Розрахунки допомогли визначити, яким чином можна підвищити точність вимірювання рівня кріорідини при використанні довгомірного ВТНП-датчика. У дисертації викладені результати власних експериментальних досліджень характеристик ВТНП-датчиків. Порівняння експериментальних даних з розрахунками показало, що їх відмінність сягає не більше 4% в середній частині діапазону зміни рівня кріорідини і не більше 13,5% - на його кінцях. У дисертації представлена розроблена функціональна схема вимірника рівня кріогенної рідини, описані характеристики створенного приладу. Отримана після тарировки приладу характеристика вимірника рівня кріорідини незначно відрізняється від його ідеальної лінійної характеристики.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной-прикладной задачи, целью которой является изучение основных закономерностей функционирования и разработка научных принципов проектирования контактных терморезистивных датчиков уровня криогенных жидкостей, температуры нормального кипения которых составляют 70...120К, а также создание прототипа прибора для измерения уровня таких жидкостей. Построена физико-математическая модель уровнемера, в которую входят модели его стационарной и нестационарной работы. Стационарная модель характеризует гидродинамические и теплообменные процессы на его поверхности дифференциальными уравнениями неразрывности, состояния, движения сплошной среды, переноса энергии и теплопроводности в криоагенте. Решение системы уравнений проводилось в программной среде «STAR-CD». Дифференциальным уравнением описана нестационарная теплопроводность в теле датчика с учётом внутренних омических тепловыделений и теплообмена на поверхности раздельно с жидкой и паровой фазами криоагента Уравнение с граничным условием III-его рода решалось численно с использованием метода контрольного объёма. Решение уравнений, формирующих общую физико-математическую модель позволило более полно охарактеризовать происходящие в ВТСП-датчиках теплофизические процессы. Например, с учётом свойств нескольких типов датчиков, изготовленных из керамических купратных ВТСП-материалов В12212 и В12223, удалось рассчитать их статические вольт-линейные характеристики. Расчёты помогли определить, каким образом можно повысить точность измерения уровня криожидкости при иcпользовании длинномерного ВТСП-датчика. В диссертации изложены результаты собственных экспериментальных исследований характеристик ВТСП-датчиков. Сравнение экспериментальных данных с расчётами показало, что их различие достигает не более 4% в средней части диапазона изменения уровня криожидкости и не более 13,5% - на его концах. В диссертации представлена разработанная функциональная схема измерителя уровня криогенной жидкости, описаны характеристики созданного прибора. Полученная после тарировки прибора характеристика измерителя уровня криожидкости незначительно отличается от его идеальной линейной характеристики.
Thesis for the degree of candidate of technical sciences, specialty 05.05.14 - Refrigerating, vacuum and compressor engineering, air- conditioning systems. The thesis is devoted to solving actual scientific problem, the purpose of which is to study the basic laws of functioning and development of the scientific principles of designing contact thermoresistive sensors level of cryogenic liquids, temperature normal boiling point which are 70...120K, as well as the creation of a prototype of the device for measuring the level of liquids using these sensors. The physical and mathematical model of the transmitter, which includes models of its steady and unsteady operation. Stationary model characteristics hydrodynamic and heat exchange processes on the surface of the differential equations of continuity, the state of motion of a continuous medium, energy transfer and thermal conductivity in the cooling agent. Solution of the system was carried out in a software environment «STAR-CD». Differential equation describes the unsteady thermal conductivity of in the body of the sensor, taking into account the internal ohmic heat release and heat transfer on the surface separated from the liquid and vapor phases of the cooling agent. Equation with the boundary condition Hl-rd kind was solved numerically using method of control volume. The solution of equations forming a common physical-mathematical model allowed a more complete characteristic of occurring in HTSC sensors thermal processes. For example, considering properties of several types of sensors made of ceramic cuprate HTSC materials ВІ2212 and ВІ2223 was able to calculate their static volt-linear characteristics. Calculations helped determine how to improve the accuracy of measuring the level of cryoliquid using long-length of HTSC sensor. The thesis presents the results of experimental investigations of their own characteristics of HTSC sensors. Comparison of the experimental data with the calculations showed that their difference reaches not more than 4% in the middle of the range of cryoliquid level changes and no more than 13,5% - at its ends. The thesis presents a functional diagram developed cryogenic liquid level meter, a list of features to create a device. Obtained after calibration of the device characteristics cryoliquid level gauge is slightly different from its ideal linear characteristics.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной-прикладной задачи, целью которой является изучение основных закономерностей функционирования и разработка научных принципов проектирования контактных терморезистивных датчиков уровня криогенных жидкостей, температуры нормального кипения которых составляют 70...120К, а также создание прототипа прибора для измерения уровня таких жидкостей. Построена физико-математическая модель уровнемера, в которую входят модели его стационарной и нестационарной работы. Стационарная модель характеризует гидродинамические и теплообменные процессы на его поверхности дифференциальными уравнениями неразрывности, состояния, движения сплошной среды, переноса энергии и теплопроводности в криоагенте. Решение системы уравнений проводилось в программной среде «STAR-CD». Дифференциальным уравнением описана нестационарная теплопроводность в теле датчика с учётом внутренних омических тепловыделений и теплообмена на поверхности раздельно с жидкой и паровой фазами криоагента Уравнение с граничным условием III-его рода решалось численно с использованием метода контрольного объёма. Решение уравнений, формирующих общую физико-математическую модель позволило более полно охарактеризовать происходящие в ВТСП-датчиках теплофизические процессы. Например, с учётом свойств нескольких типов датчиков, изготовленных из керамических купратных ВТСП-материалов В12212 и В12223, удалось рассчитать их статические вольт-линейные характеристики. Расчёты помогли определить, каким образом можно повысить точность измерения уровня криожидкости при иcпользовании длинномерного ВТСП-датчика. В диссертации изложены результаты собственных экспериментальных исследований характеристик ВТСП-датчиков. Сравнение экспериментальных данных с расчётами показало, что их различие достигает не более 4% в средней части диапазона изменения уровня криожидкости и не более 13,5% - на его концах. В диссертации представлена разработанная функциональная схема измерителя уровня криогенной жидкости, описаны характеристики созданного прибора. Полученная после тарировки прибора характеристика измерителя уровня криожидкости незначительно отличается от его идеальной линейной характеристики.
Thesis for the degree of candidate of technical sciences, specialty 05.05.14 - Refrigerating, vacuum and compressor engineering, air- conditioning systems. The thesis is devoted to solving actual scientific problem, the purpose of which is to study the basic laws of functioning and development of the scientific principles of designing contact thermoresistive sensors level of cryogenic liquids, temperature normal boiling point which are 70...120K, as well as the creation of a prototype of the device for measuring the level of liquids using these sensors. The physical and mathematical model of the transmitter, which includes models of its steady and unsteady operation. Stationary model characteristics hydrodynamic and heat exchange processes on the surface of the differential equations of continuity, the state of motion of a continuous medium, energy transfer and thermal conductivity in the cooling agent. Solution of the system was carried out in a software environment «STAR-CD». Differential equation describes the unsteady thermal conductivity of in the body of the sensor, taking into account the internal ohmic heat release and heat transfer on the surface separated from the liquid and vapor phases of the cooling agent. Equation with the boundary condition Hl-rd kind was solved numerically using method of control volume. The solution of equations forming a common physical-mathematical model allowed a more complete characteristic of occurring in HTSC sensors thermal processes. For example, considering properties of several types of sensors made of ceramic cuprate HTSC materials ВІ2212 and ВІ2223 was able to calculate their static volt-linear characteristics. Calculations helped determine how to improve the accuracy of measuring the level of cryoliquid using long-length of HTSC sensor. The thesis presents the results of experimental investigations of their own characteristics of HTSC sensors. Comparison of the experimental data with the calculations showed that their difference reaches not more than 4% in the middle of the range of cryoliquid level changes and no more than 13,5% - at its ends. The thesis presents a functional diagram developed cryogenic liquid level meter, a list of features to create a device. Obtained after calibration of the device characteristics cryoliquid level gauge is slightly different from its ideal linear characteristics.
Опис
Ємельянов, В. Ю
Створення та дослідження прототипу вимірника рівня кріогенних рідин на основі високотемпературних надпровідників [Текст] : автореф. дис...канд. техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціонування" / Ємельянов Василь Юрійович ; наук. кер. Ю. М. Симоненко ; Одес. нац. акад. харч. технологій. – Одеса : ОНАХТ, 2015. – 20 с.
Ключові слова
високотемпературний надпровідник (ВТНП), терморезистивний вимірник рівня рідких кріопродуктів, ВТНП-датчик, рівнемір, рідкий азот, вторинний прилад-вимірник рівня, высокотемпературный сверхпроводник (ВТСП), терморезистивный измеритель уровня жидких криопродуктов, ВТСП-датчик, уровнемер, жидкий азот, вторичный прибор-измеритель уровня, high-temperature superconductors (HTSC), thermoresistive level meter liquid cryogenic products, HTSC sensor, the transmitter, liquid nitrogen, secondary device-level meter