Исследование влияния акустического поля на тепло- массоперенос
Скачать 249.11 Kb.
|
| Значение поправочного коэффициента для конкретной установки можно определить экспериментально для некоторого значения амплитуды колебательной скорости. При изменении амплитуды колебательной скорости, значение акустического коэффициента теплопереноса можно определить согласно выражению (0) устанавливающему зависимость между параметрами акустического поля и теплопереноса через границу раздела между жидкостью и твёрдым телом. При расчёте динамических параметров массопереноса в гетерогенной системе со сходной геометрией можно воспользоваться соотношениями, полученными выше для термодинамической системы ввиду их общего подобия. Общие расчётные соотношения, приведённые для случая термодинамической системы, справедливы и для случая массообмена. Суммарное значение коэффициента массопереноса в условиях акустических течений получается аналогично (0):  .Выражение для коэффициента массопереноса в условиях акустических течений  будет иметь вид аналогичный (0): ,но с учётом того, что выражения для критерия Прандтля, входящего в него будет иметь вид:  - для массообменной системы,где  - кинематическая вязкость среды, - коэффициент молекулярной диффузии.Общее подобие термодинамических и массообменных систем позволяет проводить физическое моделирование этих систем в рамках одной математической модели. Для того, чтобы полагать подобными две системы, одна из которых является термодинамической, а другая массообменной, нужно чтобы в системах соблюдалось равенство следующих безразмерных параметров:
 ;
 .Кроме того, для сохранения подобия обменных процессов в условиях акустических потоков, должно сохраняться равенство соответствующих безразмерных коэффициентов удельного теплопереноса и массопереноса:
где  - частота акустических колебаний в жидкой среде термодинамической системы; - кинематическая вязкость жидкой среды термодинамической системы;Штрихованные обозначения вышеперечисленных параметров в правой части полученного выражения относятся к массообменной системе. При соблюдении вышеуказанных условий подобия, экспериментальные результаты, полученные при исследовании физической модели динамической системы одного типа, можно распространить на подобную ей систему другого типа, так, что:
. В четвёртой главе приведено описание экспериментальной установки для исследования теплообмена в акустическом поле, расчёт параметров основных её элементов, а так же оценка погрешности определения температуры образца в ходе эксперимента. Представлена математическая модель экспериментальной установки и расчётные соотношения для определения распределения температуры в образце, полученные методом конечных разностей. В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований воздействия акустического поля на теплоперенос. В ходе экспериментов в качестве исследуемого образца был использован цилиндрический пластиковый контейнер диаметром D=112 мм и высотой H=120мм, заполненный льдом, охлаждённым до температуры – 24 [°С]. В теле исследуемого образца, в центре его горизонтального сечения, на линии перпендикулярной плоскости контакта образца с водой, расположены два точечных датчика температуры (6) (см. рис. 4.1). Расстояние от плоскости контакта с водой до датчиков составляло 1,5 см и 6 [см]. Температура воды в измерительном объёме поддерживалась постоянной Тж = 8 [°С]. Измерения температуры проводились для двух случаев:
Полученные результаты представлены на рис. 5.2 и рис. 5.3.  Рис. 5.2 Экспериментальная зависимость температуры образца от времени в отсутствии акустического поля.  Рис. 5.3 Экспериментальная зависимость температуры образца от времени в акустическом поле. F=18 [кГц], Pак=2,6 [Вт/см2]. На обоих графиках линия 1 соответствует показаниям датчика, расположенного на расстоянии 1,5 [см] от плоскости теплового контакта с водой, линия 2 соответствует датчику на расстоянии 6 [см]. Во время эксперимента фиксировалось время изменения температуры образца от Tнач = -24 [°С] до порогового значения Тпор = - 5 [°С]. Полученные значения представлены в Таблице 5.1. Таблица 5.1 Время достижения температуры образца порогового значения температуры Тпор = - 5 [°С].
Кроме того, для определения коэффициента теплопереноса по результатам из эксперимента фиксировались времена элементарных процессов теплопереноса для ΔТ = 7 [°С], по показаниям датчика 1. Полученные результаты времён с рассчитанными значениями коэффициентов теплопереноса элементарных процессов, их весовых множителей и общие коэффициенты теплопереноса представлены в таблицах 5.2 и 5.3. Таблица 5.2 Значения времён элементарных процессов теплопередачи в отсутствие акустического поля.
Таблица 5.3 Значения времён элементарных процессов теплопередачи в акустическом поле.
Для определения расчётного значения коэффициента теплопередачи в условиях акустической конвекции использовалось расчётное соотношение вида (0). Получено значение  , справедливое для случая, когда вся энергия акустического поля идёт на образование стоячей волны, в которой образуются вихревые потоки. Значение  для условий эксперимента было получено из значений  , приведённых в таблице 5.2 и таблице 5.3: .Из полученных значений был определён коэффициент использования энергии акустического поля в акустической конвекции для экспериментальной установки:  . Рис. 5.4 Расчётная зависимость температуры образца от времени в отсутствии акустического поля. Δtпор = 697 [с], λ = 345 [Вт/(м2С)].  Рис. 5.5 Расчётная зависимость температуры образца от времени в акустическом поле. Δtпор = 621 [с], λ = 452 [Вт/(м2С)]. На рис. 5.4 и 5.5 приведены результаты расчёта распределения температуры в образце для условий эксперимента. Соответствие расчётных данных условиям эксперимента достигалось подбором значения коэффициента теплопереноса таким, чтобы добиться одинакового времени достижения порогового значения температуры в пространственном слое модели, соответствующем показаниям датчика 1 экспериментальной установки. Величина акустического коэффициента теплопереноса для расчётных зависимостей определится как:  .Из приведённых графиков видно, что экспериментальные значения температуры, полученные датчиком 1, удовлетворительно совпадают с расчётными значениями, для слоя 1,5 см. Значения температуры датчика 2 существенно отличаются от расчётных, что можно объяснить не идеальностью теплоизоляции образца в экспериментальной установке. В то же время видно, что характер отличий не меняется для результатов, полученных при измерениях без акустического поля, от результатов в акустическом поле. Это позволяет сделать вывод, что основной механизм теплопереноса в образце, наблюдаемый в эксперименте – молекулярный теплоперенос, и что влияние прямого преобразования энергии акустического поля в тепло на результаты измерений не существенно. Кроме того, следует отметить удовлетворительное совпадение значений коэффициентов теплопереноса, полученных по результатам эксперимента со значениями, полученными расчётным путём, что подтверждает применимость использованной методики на практике. В Заключении приведены основные результаты выполненных исследований и выводы по работе. В Приложении 1 приведено техническое описание платы многоканального АЦП типа ADC 100/12-8, использованной в составе экспериментальной установки. В Приложении 2 приведено описание программы для управления работой и получения результатов на экспериментальной установке. В Приложении 3 приведено описание и исходный текст программы для расчёта распределения температуры в экспериментальном образце методом конечных разностей. Основные результаты работы Основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертационной работе состоят в следующем:
Список публикаций по теме диссертации Статьи в журналах из списка ВАК:
Статьи в других изданиях:
Личный вклад автора в публикациях состоит в следующем: [1] - разработка математической модели диффузных процессов в условиях акустической конвекции относительно безразмерных параметров; [2] – анализ известных методик расчёта; [3] – анализ теоретических моделей нелинейных явлений в акустическом поле оказывающих воздействие на теплоперенос; [4] – разработка методики расчёта параметров теплопереноса в условиях мелкомасштабных акустических течений; [5] – разработка методики учёта влияния мелкомасштабных акустических потоков на тепло- и массоперенос. |
– для термодинамической, и Нуссельта 
– для массообменной системы: 
,
.Похожие:
 | Программная оболочка для автоматизации расчетов параметров акустического поля Программа предназначена для расчета комплексного поля распределения акустической энергии, расчета функции потерь на распространение... |  | Реферат по дисциплине «Экологические риски» на тему «Исследование... «Исследование возможных опасных и вредных факторов при эксплуатации ЭВМ и их влияния на пользователей» |
| Дипломная работа Исследование способности животных предсказывать... Исследование влияния погодных условий на поведение медицинской пиявки. 16 | | Территориальная избирательная комиссия тепло-огаревского района тульской... Тепло-Огаревского района Тульской области, осуществляя полномочия избирательной комиссии муниципального образования Тепло-Огаревский... |
| Отчёт по прессе 17 апреля 33 публикации, 2 радио Физические поля Эмоциональные поля Ментальные поля Твой разум находится не в мозгу Система чакр | | Муниципальное общеобразовательное учреждение Лицей №8 Кафедра информатики... Поля: сверху – 2 см, снизу – 2 см, слева – 2,5 см, справа – 2,5 см. (Разметка страницы →Поля →Настраиваемые поля) |
| Руководство для Вознесения Оглавление. Предисловие Часть Что такое энергия? Физические поля Эмоциональные поля Ментальные поля Твой разум находится не в мозгу Система чакр | | Исследование анизотропии и вариаций космических лучей 10 11 10 20... Нейтринные эксперименты ияи ран во фнал: эксперименты E938 (minervA) и E929 (NOvA) |
| Мкоу «Лобановская оош» Катайского района Бокова Наталья Боровинских И. А Исследование зависимости людей разных возрастных групп от влияния магнитных бурь | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Биохимическое исследование влияния этанола на организм человека: причины и последствия |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Профессиональное развитие учителя через исследование влияния риторики на педагогическую деятельность | | Исследовательская работа «Человек и электричество» Кузнецов Владимир... Исследование влияния различных факторов на сопротивление тела человека |
| Исследование влияния ацетилсалициловой кислоты на функциональную... Название учреждения образования: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №108» | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Мы понимаем, где добро, там и тепло. Не то тепло, которое исходит от огня, а то, что исходит от души человека. Попробуем порассуждать... |
| Исследование траектории полета при катапультировании кресла к-36 А. П. Куринин, А. В. Токаренко Формат бумаги А4 (297×210), расположенных вертикально. На каждом листе оставляются поля: справа 1 см, слева 3 см, сверху и внизу... | | Исследование посвящено изучению влияния цирканнуальных ритмов в процессе... Библиографический указатель отечественных работ по геронтологии и гериатрии за 1994-2005 гг |
