Методы и средства формирования температурных полей объектов при тепловых воздействиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ
|
Минкин, Дмитрий Алексеевич
АВТОР
|
||||
|
кандидата технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Санкт-Петербург
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2011
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.14
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правшутописи
с! Иьш
Минкин Дмитрий Алексеевич
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НОЛЕЙ ОБЪЕКТОВ ПРИ ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Специальность: 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
2 ИЮН 2011
Санкт-Петербург 2011
4849195
Работа выполнена на кафедре компьютерной теплофизики и энергофизического мониторинга Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор Шарков Александр Васильевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, профессор Цветков Олег Борисович
кандидат технических наук Тахистов Филипп Юрьевич
Ведущая организация:
ОАО «Авангард»
Защита состоится Л 5 июня 2011 г. в а заседании диссертационного
совета Д212.227.02 при 'Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, (Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49, ауд. <}?Ь ^
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики
Автореферат разослан IЦ мая 2011.
Ученый секретарь диссертационного совета
Козлов С.А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1. Актуальность работы
В современном приборостроении важной задачей является обеспечение требуемого теплового режима устройств различного назначения. Функционирование и надежность радиоэлектронных аппаратов, лазерной техники, оптических и оптоэлектронных систем, гироскопического оборудования, приборов дня метрологического обеспечения зависит в том числе от температуры их элементов. В ряде случаев необходимо не только обеспечивать допустимые значения температур элементов, но и выполнять ограничения на вид температурного поля, связанные как с отклонением уровня температуры от нормального значения, так и со степенью неравномерности поля температур.
Основной трудностью формирования требуемого температурного поля является переменная интенсивность локального теплообмена на поверхности исследуемого объекта в различных условиях: свободная конвекция, вынужденная конвекция, радиационный теплообмен. На вертикальной пластине при естественной конвекции, в каналах при принудительном прокачивании теплоносителя, на цилиндрической стенке полости излучателя изменения интенсивности локального теплообмена могут достигать сотен процентов. Как результат, это приводит к неравномерности температурных полей объектов порядка 10ч-2000 К/м.
Для воздействия на температурное поле объектов в литературе приводятся различные методы, среди которых: подбор конструкционных материалов с необходимыми тепловыми свойствами; интенсификация теплообмена за счет оребрения, перемешивания теплоносителя, выполнения микронеровностей; принудительное прокачивание теплоносителя; применение термоэлектрических систем, теплотрубных технологий, систем автоматического многозонного регулирования и др. Как правило, все они касаются вопросов расчета средних значений интенсивности теплообмена. Данные по методам воздействия на локальный теплообмен можно считать недостаточными, так как каждый из рассматриваемых объектов вносит свои ограничения на возможные методы формирования температуры.
Кроме того, существующие готовые технические решения и методы не отвечают требованиям рассматриваемых в диссертации устройств в силу их специфики конструкции, условий эксплуатации, степени допустимой неизотермичности.
Таким образом, актуальность рассматриваемых в настоящей работе вопросов непосредственно связана с необходимостью разработки методов расчета и выбора параметров систем обеспечения теплового режима. Их применение позволит решить задачу формирования температурных полей в ряде объектов приборостроения с учетом их специфики.
2. Цель работы
Разработать методы расчета и обеспечения требуемого температурного поля элементов приборов и устройств.
В рамках поставленной цели сформулированы следующие задачи:
1. Обеспечить изотермичность излучающей поверхности в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена.
2. Обеспечить изотермичность цилиндрической полости излучателя в условиях лучистого теплообмена.
3. Обеспечить изотермичность теплоотдающей поверхности при принудительном движении теплоносителя.
3. Методы исследования
Указанная цель достигается применением таких методов исследования как: анализ существующего научного материала и готовых технических решений, составление математических моделей, численное моделирование, проведение экспериментов.
4. Научная новизна работы:
1. Разработан метод формирования равномерного температурного поля
плоской поверхности в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена с окружающей средой;
2. Предложен метод формирования изотермической поверхности внутри
цилиндрической полости в условиях лучистого теплообмена;
3. Предложен метод формирования равномерного температурного поля
охлаждаемой поверхности в условиях принудительного движения теплоносителя.
5. Практическая ценность работы заключается в использовании разработанных методов расчета и выбора параметров для формирования требуемых температурных полей в элементах приборов и устройств; разработке на их основе конструктивных решений, позволяющих улучшить технические характеристики разрабатываемых изделий. Это позволило создать ряд аппаратов различного назначения, обеспечить необходимые эксплуатационные характеристики, повысить эффективность работы систем охлаждения, что подтверждено актами о внедрении результатов работы в научную и производственную деятельность ЗАО «НИТИ-Авангард», ФГУП «ЦНИИ им.акад.А.Н.Крылова», ФГУП «ЦНИИ «Комета», ФГУП «ЦНИИ «Электроприбор», ГОУ ВПО «СПбГУ ИТМО».
6. Личный вклад автора
Диссертация написана по материалам исследований, выполненных лично автором под руководством научного руководителя: разработаны методы формирования температурных полей различных объектов, предложены конструктивные решения и на их основе изготовлены элементы устройств, проведена экспериментальная проверка достоверности результатов. Подготовка публикаций проводилась совместно с соавторами, при этом вклад диссертанта был определяющим.
7. Достоверность научных и практических результатов
Достоверность научных положений обеспечена применением классических
уравнений теплопроводности и подтверждена экспериментальными исследованиями.
8. Научные положения, выносимые на защиту:
1. Метод формирования равномерного температурного поля плоской поверхности в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена с окружающей средой;
2. Метод формирования изотермической поверхности внутри цилиндрической полости в условиях лучистого теплообмена;
3. Метод формирования равномерного температурного поля охлаждаемой поверхности в условиях принудительного движения теплоносителя.
9. Реализация результатов работы
1. Устройство для калибровки тепловизоров, ФГУП «ЦНИИ «Электроприбор»;
2. Модель абсолютно черного тела для калибровки тепломеров, ФГУП «ЦНИИ им.акадА.Н.Крылова»;
3. Устройство для измерения тепловых потоков, ФГУП ЦНИИ «Комета»;
4. Радиатор для системы принудительного воздушного охлаждения, ЗАО«НИТИ-Авангард»;
5. Учебный процесс, ГОУ ВПО «СПбГУ ИТМО».
10. Апробация работы
Основные результаты работы были представлены на 13-ти научных конференциях: П1, IV всероссийская конференция по проблемам термометрии «Температура 2007», (Обнинск, 2007), «Температура 2011» (Санкт-Петербург, 2011); V, VI, VII, VIII всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, СПбГУ ИТМО, (Санкт-Петербург, 2008, 2009, 2010, 2011): XXXVIII, XXXIX, XL научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2009, 2010, 2011); II, III, IV научно-техническая конференция по радиоэлектронике для молодых специалистов ОАО «Авангард» (Санкт-Петербург, 2009, 2010, 2011); Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ», СПбГУ НиПТ (Санкт-Петербург, 2010).
11.Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них 3 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобриауки России, 4 работы в материалах и трудах международных, всероссийских научно-технических конференций.
12.Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы, включающего 111 наименований, 5-ти приложений. Основная часть работы изложена на 126 страницах машинописного текста. Работа содержит 37 рисунков и 2 таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цель и задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая ценность результатов работы, приведены положения, выносимые на защиту.
В первой главе проведен обзор существующих методов формирования температурных полей объектов различного назначения. Основное внимание уделено методам выравнивания поля температур за счет особого распределения источников тепловыделений, выбора геометрии объектов и конструкционных материалов с необходимыми теплофизическими свойствами, интенсификации конвективного теплообмена.
Рассмотрены наиболее распространенные способы реализации указанных методов для ряда типовых объектов: вертикальная пластина в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена, цилиндрическая полость в условиях лучистого теплообмена, тепловыделяющая поверхность в условиях принудительного прокачивания теплоносителя. Указаны достоинства и недостатки предложенных технических решений, проведена оценка возможности их применения к рассматриваемым в настоящей работе объектам.
Из проведенного обзора сделаны следующие выводы:
- применяемые методы и конструкции не всегда отвечают требованиям по степени неизотермичности, трудоемкости изготовления, инерционности и мобильности устройств;
- авторами не приводятся методы расчета и выбора параметров систем, как правило, задача формирования температурного поля решается эмпирически;
- необходимо разработать методы расчета и выбора параметров систем и на их основе предложить новые или доработать существующие технические решения для обеспечения требуемого распределения температуры в ряде объектов с учетом специфики их требований.
Во второй главе приведен метод формирования температурного поля вертикальной пластины в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена. В приборостроении объекты такого рода встречаются довольно часто, при этом требования к виду их температурного поля могут быть самыми разными. Наиболее распространенным требованием является обеспечение равномерности температурного поля.
Одним из основных факторов, определяющих вид температурного поля вертикальной нагретой пластины, является изменение интенсивности локального конвективно-лучистого теплообмена по ее высоте. Экспериментальные исследования показали, что в случае равномерного распределения подводимого теплового потока по высоте низ пластины всегда оказывается холоднее верха, возникают градиенты температуры порядка 10 К/м. При этом в ряде задач допустимые градиенты температуры не должны превышать значений порядка 0,5 К/м. На рис. 1 в качестве примера представлено распределение локального коэффициента конвективного теплообмена ак по высоте пластины, имеющей температуру 30°С при температуре воздушной среды 20°С. На пластине высотой 0,15 м происходит изменение ак более чем в три раза.
Для формирования требуемого температурного поля пластины
предлагается метод расчета и выбора параметров, который позволяет соответствующее изменение интенсивности конвективного теплообмена по высоте пластины компенсировать переменной локальной плотностью подводимого теплового потока. А Вт
О 0,04 0,08 0,12 Х,М ^ 008 0>и х>м
Рис.1 .Распределение коэффициента Рис.2. Результат расчета конвективного теплообмена по распределения плотности теплового высоте пластины потока, я - витки нагревателя
Для расчета необходимого распределения плотности подводимого теплового потока д/х) составим дифференциальное уравнение пластины при следующих условиях: тепловой поток с поверхности рассеивается в окружающую среду (воздух) конвекцией и излучением; теплоотдачей с торцов пренебрегаем; начало координат - нижняя кромка пластины, процесс стационарный:
с!гТ а„{х)П{Т-Тс) | д,(х) сЬс2 Ш, /.5
где X - теплопроводность пластины; ак,(х) - коэффициент конвективно-лучистого теплообмена; П - периметр сечения пластины; Т, Тс - температуры пластины и окружающей среды; £2, 8 - ширина и толщина пластины.
Предлагаемый метод позволяет обеспечивать температурные поля различного вида. В качестве примера проводится случай обеспечения изотермических условий, как наиболее часто встречающихся при решении практических задач. В этом случае уравнение (1) решается с учетом того, что
Тогда выражение для плотности теплового потока принимает вид: аа(х)Л(Т-Тс)
= 0,
(1)
(2)
Вычисление конвективной составляющей теплообмена проводится по формуле1:
1 Мартынснко О.Г., Соковишин Ю.А., Карякин Ю.Е. Свободная конвекция на вертикальной поверхности и в областях произвольной конфигурации Минск: ИТМО, 1988. - 49с.: ил.
ЛЬ, = 0.453(Рг+ 0.453) " Рг2 6>", а лучистой по закону Стефана-Больцмана:
(4)
Расчеты показали, что для рассматриваемого случая обеспечение равномерного температурного поля пластины возможно при создании на ее поверхности распределения плотности теплового потока, показанного на рис.2
Для подтверждения достоверности предложенного метода формирования температурного поля изготовлена экспериментальная установка. Ее основу представляет собой медная вертикальная пластина с нагревателем, установленным на тыльной поверхности. В качестве средсгва для реализации требуемого распределения плотности теплового потока использован нагреватель из нихромового провода, уложенного витками. Переменные значения плотности теплового потока обеспечены за счет переменного шага расположения витков: в нижней части пластины витки укладываются более часто, где требуется большая плотность, а в верхней более редко, т.е. с большим шагом. Так непрерывное распределение плотности теплового потока с;,(х) заменяется дискретными источниками теплоты.
Шаг расположения нагревателя можно определить по результатам интегрирования плотности теплового потока по поверхности пластины с учетом соотношений для коэффициентов конвективного и лучистого теплообмена, а так же значений мощности тепловыделений в одном витке Ф,, которые можно рассчитать по формуле:
где х„ хт - шаги интегрирования по высоте пластины. Соотношение (5) справедливо при условии, что пластина изотермична, перетока теплоты из одной секции в другую не происходит. Решение проводится относительно хщ, а X/ определяется из предыдущего шага интегрирования, которое осуществляется от нижней кромки пластины при х,=0.
Компенсировать неизотермичность пластины между соседними витками предлагается за счет ее толщины и выбора материала, имеющего высокую теплопроводность. Для расчета необходимой толщины пластины рассмотрена секция пластины с одним витком нагревателя, как показано на рис. 3. Размеры секции ЬI и Ь2, толщина <5, ширина витка нагревателя 2г, координаты его центра е. Пренебрегая рассеиванием энергии с торцов пластины, приходим к температурному полю, изменяющемуся в направлении оси х. Будем рассматривать температурное поле отдельно для верхней и нижней частей по отношению к полосе. Для каждой из частей / справедливо дифференциальное уравнение:
Ф, = |12аг,,,(х)(Г~Гс)£/х>
(5)
X
сЬс1
а(х) 18
при следующих граничных условиях:
2 с1х х=е+г
2 <& Л-Е-Г
¿а.
(1х х=Ц сЬс
= Р-
Н » 5 = 0
(7)
где Р„ и Рв - тепловые потоки, поступающие в нижнюю и верхнюю части секции. Пользуясь общеизвестным решением данной задачи, можно найти необходимую толщину пластины <5.
витком нагревателя калибровки тепловизоров, 1 —
излучатель. 2 - тест-объект, 3 -вентилятор
Тепловнзионные исследования неизотермичности температурного поля пластины, изготовленной с учетом разработанных рекомендаций, показало, что максимальная неизотермичность по поверхности пластины при ее перегреве над температурой среды 10 К составила ±0,07 К, а удельное значение ±0,5 К/м.
Предложенный метод расчета и выбора параметров обеспечения требуемого температурного поля вертикальной пластины в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена реализован в устройстве для калибровки тепловизоров. Разработанная экспериментальная установка легла в основу конструкции протяженного излучателя устройства. Его основу (см.рис.4) представляют собой две вертикальные параллельные пластины, покрытые краской с высоким коэффициентом черноты. Внутренняя пластина-излучатель перегрета относительно внешней пластины - тест-объект. В тест-объекте выполнены сквозные отверстия, через которые в поле зрения
тепловизора попадает поверхность излучателя, а на экране тепловизора возникает картина, воспроизводящая форму прорезей. В случае равномерного расположения нагревателя на излучателе возникала неравномерность температурного поля, которая выходила за рамки допустимых значений (±0,07 К), и обнаруживалась тепловизорами. Это не позволяло проводить калибровку тепловизоров с необходимой точностью.
Применение метода расчета и выбора параметров протяженного излучателя позволило выравнять его температурное поле и обеспечить необходимые технические характеристики устройства для калибровки тепловизоров, что подтверждено актом о внедрении результатов работы.
В третьей главе предложен метод формирования температурного поля стенки цилиндрической полости в условиях лучистого теплообмена с окружающей средой. Рассматриваемый объект широко применяется в элементах оборудования различного назначения, служит основой для большого класса моделей абсолютно черного тела. Формирование требуемого температурного поля рассматриваемого объекта имеет важное значение для обеспечения необходимых технических характеристик разрабатываемого оборудования.
На рис.5 представлена схема цилиндрической полости, имеющей дно 6" и выходное отверстие 5;. Основной трудностью формирования требуемого температурного поля является изменение локальных значений интенсивности лучистого теплообмена на участках поверхности излучателя. Это обусловлено зависимостью коэффициента лучистого теплообмена «,, от взаимного расположения участков 5, стенок полости и ее выходного отверстия На рис. 6. приведено распределение а„(х) вдоль оси цилиндра, имеющего температуру 800°С при температуре окружающей среды 20°С. В цилиндре с диаметром выходного отверстия 0,05 м и длиной полости 0,07 м происходит изменение «, в осевом направлении почти в десять раз. В результате, в случае равномерного подведения плотности теплового потока крайние участки стенки вблизи выходного отверстия оказываются холоднее, чем участки внутренние, находящиеся в глубине полости. Экспериментальные исследования температурных полей различных цилиндрических полостей показали, что градиент температуры в осевом направлении может достигат ь 1800 К/м.
Для формирования требуемого температурного поля цилиндрической полости предлагается метод расчета и выбора параметров, который позволяет компенсировать изменение значений лучистого теплообмена вдоль оси за счет переменных локальных значений плотности подводимого теплового потока.
Для расчета распределения плотности теплового потока на боковой поверхности д/х) составим дифференциальное уравнение для стержня при следующих условиях: внешняя поверхность полости теплоизолирована; теплообмен с окружающей средой осуществляется излучением через выходное отверстие, которое принимается абсолютно черным диском, имеющим температуру окружающей среды; поперечное сечение стенок пренебрежимо
и
мало по сравнению с их дайной; начало координат тепловой режим стационарный:
Т аДя)Я(Г-7)) ^(д-)
с!х2
О,
выходное отверстие;
(8)
ХА л5
где X - теплопроводность материала цилиндра; А, П - площадь и периметр сечения; Т, '[) - температуры цилиндра и окружающей среды; 5 - толщина цилиндра.
Рис.5. Цилиндрическая полость, 5 - дно, /¿5, - кольцевой участок стенки; - выходное отверстие.
С 0,04 0,06
Рис.6. Распределение коэффициента лучистого теплообмена вдоль оси цилиндра
Предлагаемый метод позволяет рассчитывать параметры для формирования температурных полей различного вида. Чаще других встречается задача выравнивания температурного поля. Поэтому решение уравнения (8) проводится для случая, когда на внутренней поверхности необходимо
(ГТ
обеспечить изотермические условия, тогда а выражение для плотности
теплового потока на боковой стенке цилиндра примет вид:
Здесь а„л(х) находится из соотношения:
е ,,а(Г4-!)%(*)
------
(9)
9/,<»'
т, -
—Т+-
2г\ + 2
И
и г)
1 +1
(10)
где г - внутренний радиус цилиндра, <р1у(х) - коэффициент взаимной облученности между кольцевым участком цилиндрической стенки 5, и выходным отверстием см. рис. 5. На рис. 7 приведен результат расчета требуемого распределения плотности тепловог о потока.
Для экспериментальной проверки предложенного метода формирования температурного поля изготовлена установка (см. рис.8.). Цилиндрическая полость образована медным корпусом 1, который окружен тепловой изоляцией 5, и закреплен в кожухе 4 на опорах 6.
О 0,007 0,016 0,02 0,029
0,077 X
Рис.7. Результат расчета распределения плотности теплового потока
экспериментальной
- корпус; 2 -
- термопары; 4 -
Рис.8 Схема установки, 1 нагреватель, 3 кожух; 5 - изолятор, 6-опоры В качестве средства для реализации переменных локальных значений плотности подводимого теплового потока, в отличие от способа, представленного ранее, проволочный нагреватель 2 из нихромового провода укладывается витками на боковой поверхности корпуса не с переменным шагом, а в несколько слоев. Вблизи выходного отверстия, где требуется большая плотность теплового потока, укладывается большее количество слоев нагревателя, а где требуется меньшая - меньшее количество слоев. Такой способ реализации обусловлен высокой требуемой плотностью тепловыделений в полости: 50 кВт/м2. Использование только одного слоя витков привело бы к разрушению наг ревателя. Распределение температуры по корпусу контролируется термометрами 3.
Количество слоев нагревателя п(х) определяется по результатам интегрирования плотности теплового потока излучателя с учетом соотношения для коэффициента лучистого теплообмена, а так же значений мощности тепловыделений в одном слое Ф.:
- М*
(И)
где I - длина окружности цилиндра, х,, хм - шаги интегрирования вдоль оси. Решение проводится относительно х,ч и х,., результат представлен на рис. 7
В диссертации приведены внешний вид установки, результаты экспериментальных исследований. Максимальная неизотермичность цилиндрической стенки составила ± 5 К при температуре 1073 К, а ее удельное значение ± 60 К/м.
Предложенный метод расчета и выбора параметров для обеспечения требуемого распределения температуры цилиндрической полости в условиях лучистого теплообмена реализован в модели абсолютно черного тела для калибровки тепломеров, измеряющих лучистые тепловые потоки. Необходимым условием для таких устройств является обеспечение изотермичности стенок излучателя. Конструктивно устройство повторяет разработанную экспериментальную установку, представленную на рис. 8.
В случае равномерного расположения нагревателя на стенке излучателя возникала неравномерность температурного поля, которая превышала допустимые значения (±5 К) и не позволяла проводить калибровку с необходимой точностью. Применение метода расчета и выбора параметров, предложенного в диссертации, позволило выравнять температурное поле цилиндрического излучателя и обеспечить необходимые технические характеристики устройства для калибровки радиометров, что подтверждено актом о внедрении результатов работы.
В четвертой главе рассмотрен метод формирования температурного поля охлаждаемой поверхности в условиях принудительного движения теплоносителя. Рассматриваемый объект часто встречается в теплообменных устройствах (радиаторах), предназначенных для передачи теплоты с тепловыделяющей поверхности теплоносителю. Прокачивание теплоносителя сопровождается его разогревом по мере продвижения по каналам радиатора, что приводит к существенной неравномерности температурного поля основания радиатора. В ряде случаев допустимые отклонения в распределении температуры составляют 0,05 К -г 1 К.
Задачу формирования требуемого температурного поля охлаждаемой поверхности в условиях принудительного движения теплоносителя рассмотрим на примере двух систем охлаждения: жидкостной и воздушной.
Первый случай. На рис. 9 представлен радиатор, который устанавливается на участок тепловыделяющей поверхности, в каналах между ребрами радиатора прокачивается теплоноситель.
Основной трудностью формирования температурного ноля основания радиатора является переменная интенсивность локальных значений конвективного теплообмена на участках каналов. На рис. 10 приведено распределение коэффициента конвективного теплообмена ак.(х) по длине канала. Видно, что значения ал.(х) распределены существенно неравномерно. В канале шириной ак =0,005 м, длиной / 0,150 м при скорости движения воды о=0,01 м/с происходит уменьшение а. О) более чем в четыре раза. Как следствие, теплообмен на начальных участках происходит с большей интенсивностью, чем на конечных. Экспериментальные исследования показывают, что неравномерность температурного поля основания радиатора может составлять 40 К/м.
Для формирования требуемого температурного поля основания радиатора предлагается метод расчета и выбора параметров, который позволяет обеспечить переменные значения интенсивности теплообмена иа различных
участках основания теплообменника за счет локального изменения коэффициента теплообмена атр(х).
ЯШИ
Вт
1600
1200-
800-
400
0,05 0,1
Рис.9. Основание радиатора Рис.10. Распределение коэффициента УИТП конвективного теплообмена по длине канала
Требуемые значения атр(х) на различных участках основания радиатора найдем из дифференциального уравнения пластины, составленного при следующих условиях: с одной стороны на основании теплообменника поддерживается известная постоянная плотность теплового потока Ц;', тепловой поток с другой уносится протекающим теплоносителем; теплообменом с торцов пренебрегаем; изменение плотности теплового потока за счет теплопроводности по длине каналов пренебрежимо мало; тепловой режим стационарный, начало отсчета - вход в канал:
С Ж
ск2 Ш Хд
где 0С-/Ж(х)) - разность температур основания и жидкости, Г - ширина основания; б - толщина основания; 1 - теплопроводность основания, А, П -площадь и периметр сечения основания.
Предлагаемый метод позволяет формировать на основании радиатора температурные поля различного вида. Рассмотрим решение уравнения (12) для
А Л
случая равномерного температурного поля основания, т.е. ——=0. Тогда
(12)
коэффициент теплообмена выражается из уравнения (12): ч,г
сЬ?
(13)
где (/с —1ж(х)) находится из решения уравнения теплопроводности для ламинарного течения жидкости в плоском канале при постоянной температуре
стенки:
'с-'.*.(*) = Ос
, \ ( 8 г 1 *
г,ле5 3 Ре ак
(14)
На рис. 11 приведен результат расчета требуемого распределения атр(х). В качестве средства для реализации такого характера распределения а*Р(х) предлагается использовать ребра переменной высоты: на начальном участке радиатора выполнять их с меньшей высотой, а на конечном с большей, как показано на рис. 12. Сверху основание радиатора закрывать симметричной ответной частью. Таким образом, изменение высоты ребер не приведет к изменению площади проходного сечения каналов и позволит теплоносителю двигаться с равной скоростью по всей длине радиатора.
Зависимость от высоты ребра к(х) можно найти из соотношений
для эффективного коэффициента теплоотдачи оребренной поверхности: .Ф)
а(1) = а(ч-5„+).;/
а к(х)Ь'
Я-,/
(15)
(16)
л рЯи«
IV V У
где а,.■(*) - коэффициент конвективного теплообмена в плоском канале с изотермичными стенками — находится из уравнения:
Ии(х) -
л=о 13 Ре ак
31 ^
п=ое
'„ ( & 2 1 X)
--ехр --е„----
2 Чч 3 Ре аК)
(17)
Необходимое распределение высоты ребер Кх) по длине радиатора можно найти, решая систему уравнений, составленную из выражений (13), (14), (15), (16), (17): ч.
п=ое„ I, 3 Ре ак
[а(х)Г/
■Н(х)
(18)
а(*) =
4Х£5лехр| »» о
3 Ре
А
<>к)
л=ое„
1
1
8 2__.
'З Ре'ак}
Для подтверждения достоверности предложенного метода формирования температурного поля изготовлена экспериментальная установка. Ее основу представляет собой дюралевый радиатор. На его основание устанавливается электрический нагреватель, обеспечивающий равномерную плотность подводимого теплового потока. Ребра радиатора выполнены с переменной высотой, как показано на рис.12. Через каналы между ребрами прокачивается теплоноситель - дистиллированная вода. На основании радиатора по всей
длине установлены несколько термопар. В процессе эксперимента на нагреватель подается электрическая мощность, измеряется расход теплоносителя, показания термометров. Максимальная неравномерность температурного поля по длине основания составила ±0,5 К при расходе теплоносителя 1-10"бм3/с и разности температур теплоносителя между входным и выходным сечениями радиатора 5 К
коэффициента теплообмена а„,р(х) радиатора
Предложенный метод расчета и выбора параметров для формирования требуемого температурного поля реализован в устройстве для измерения тепловых потоков. Разработанная экспериментальная установка послужила прототипом радиатора устройства. Устройство реализует метод проточного калориметра и в процессе работы должно выполнять две задачи - измерять тепловой поток и обеспечивать требуемый уровень и распределение температуры на исследуемой поверхности.
Применение метода расчета и выбора параметров позволило снизить градиент температуры по основанию радиатора с 40 К/м до 2 К/м и обеспечить необходимые технические характеристики устройства, что подтверждено актом о внедрении результатов работы.
Рассмотрим второй случай. В приборах и устройствах существуют конструкции, которые позволяют располагать элементы охлаждения только на одной из стенок корпуса. В таких системах охлаждения нередки ситуации, когда радиаторы должны предусматривать конфигурацию каналов, которая позволяет разворачивать поток теплоносителя на 180° по отношению к начальному его направлению на входе. Таким образом, и подача, и отвод теплоносителя осуществляются с одной стороны радиатора, как показано на схеме движения воздуха, рис. 13.
! ! { Воздух
Рис.13. Схема движения воздуха в Рис,14. Первый и второй каналы радиаторе с постоянным шагом радиатора с переменным шагом оребрения оребрения
В случае равной ширины каналов это приводит к различным значениям их гидравлического сопротивления. Исследование структуры потока воздуха на выходе да радиатора показало, что скорость в каналах меньшей дайны в четыре раза превышает значения скорости в каналах большей длины. Это приводит к тому, что в коротких каналах воздух нагревается значительно меньше, и теплообмен идет с большей интенсивностью, чем в длинных. В тс же время в длинных каналах воздух нагревается практически до температуры стенок и не участвует в теплообмене. В результате возникает неравномерность температурного поля по основанию радиатора 30+40 К/м. Это негативно сказывается на работоспособности охлаждаемого объекта: часть тепловыделяющих элементов охлаждается недостаточно эффективно и перегревается.
Для выравнивания температурного поля основания радиатора предлагается следующий метод: уравнять между собой гидравлические сопротивления всех каналов. Реализовать это предлагается посредством изготовления ребер с переменным шагом так, чтобы компенсировать большее гидравлическое сопротивление длинных каналов увеличением их ширины.
Потери напора в каждом канале радиатора складываются из местных потерь £,.„ при повороте канала на 90° и потерь по его дайне:
АР--
где
2
(19)
для плоских каналов, Лэкв - 2ак , с, м рассчитывается:
1 =1.
(20)
При расчете шагов расположения ребер сначала выбираются ширина и длина первого самого короткого канала, см рис.14. Далее по формулам (19), (20) рассчитывается его гидравлическое сопротивление АР, при известном
значении скорости движения воздуха. Вычислить ширину ам и длину 1М каждого последующего канала можно, решая систему уравнений:
1 (^Яе ) 2 , (21)
[/,,,= 11+а, + 2Ь + ам
Формула для расчета длины каналов / приводится с основанием радиатора в форме квадрата. Эффективность предложенного метода формирования температурного поля подтверждена экспериментально. По результатам расчета изготовлен радиатор, в котором ширина каналов изменяется с 2 мм до 4 мм, при этом максимальная неравномерность температурного поля основания радиатора составила ±1 К, а ее удельное значение ±6 К/м.
Предложенный метод расчета и выбора параметров радиатора реализован в приемо-передающем модуле активных фазированных антенных решеток. Применение радиатора с переменным шагом оребрения позволило улучшить эффективность системы охлаждения, что подтверждено соответствующим актом о внедрении результатов работы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Проанализированы методы формирования температурных полей приборов и устройств различного назначения.
2. Разработаны методы расчета и выбора параметров для обеспечения изотермических условий на элементах устройств при различных видах тепловых воздействий: свободная и вынужденная конвекция, лучистый теплообмен.
3. Разработаны и созданы экспериментальные установки и опытные образцы для проведения экспериментальных исследований предложенных методов.
4. Результаты сопоставления полученных теоретических и экспериментальных данных показали удовлетворительную сходимость, что позволяет рекомендовать предложенные методы для практического применения.
5. Использование разработанных методов расчета и выбора параметров при создании ряда приборов и устройств позволили улучшить их технические характеристики.
6. Результаты работы внедрены в ряде научно-исследовательских и производственных предприятий и используются в учебном процессе ГОУ ВПО «СПбГУ ИТМО» при подготовке бакалавров и магистров по направлению 223200 «Техническая физика».
Опубликованные работы по теме диссертации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Минфин Д.Л., Кораблев В.А., Савинцгва Л.А., Шарков A.B. Создание равномерного температурного поля излучающих поверхностей в калибровочных устройствах //Изв. ВУЗов. Приборостроение. 2007. Т. 50, № 12. С. 52-55.
2. Шарков A.B., Кораблев В.А., Макаров Д.С., МинкинД.А., СавинцеваЛ.А. Устройство для калибровки тепловизоров //Приборы + Автоматизация. 2008 №3 С. 44-46
3. Кораблев В.А., МинкинД.А., Соколов A.M.. Шарков A.B. Устройство для измерения тепловых потоков с поверхности тепловыделяющего элемента //Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2009. №3. С 48-52
и в других изданиях:
4. МинкинД.А., Соколов А.Н. Метод исследования теплового потока с поверхности летательного аппарата //Сб. трудов VI всероссийской межвузовской конференции молодых ученых «Оптоинформатика, наносистемы и теплотехника», СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. Вып.З. С. 228-232
5. Шарков A.B., МинкинД.А. Устройство для калибровки оптоэлектронных инфракрасных приборов // Сб. докладов II научно-технической конференции молодых специалистов по радиоэлектронике - СПб.: Аграф+, 2009.С. 17-20.
6. Шарков A.B., Минкин Д.А. Диагностика радиоэлектронных устройств и их компонентов с помощью тепловизора // Сб. докладов ILI научно-технической конференции молодых специалистов по радиоэлектронике. ОАО «Авангард». - СПб.: Аграф+, 2010.С. 47-50.
7. Шарков A.B., Кораблев В.А., МинкинД.А. Тепловизионный контроль материалов и изделий электронной промышленности //Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ».: Материалы конференции. -СПб.: СПбГУНиПТ, 2010 С. 85.
Тиражирование и брошюровка выполнены в Учреждении «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14, тел. (812) 233 46 69 Тираж 100 экз. Объем 1 у.пл.
ВВЕДЕНИЕ.
СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.
ГЛАВА I. ОБЗОР МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ'ТЕМПЕРАТУРНБ1Х
ПОЛЕЙ ОБЪЕКТОВ ПРИ ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ.
1.1. Вертикальная пластина в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена с окружающей средой.
1.2. Стенка цилиндрической полости в условиях лучистого теплообмена с окружающей средой.
1.3. Теплоотдающая поверхность в условиях вынужденной конвекции.
ГЛАВА И. ФОРМИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПЛОСКОЙ
ПОВЕРХНОСТИ В УСЛОВИЯХ СВОБОДНОКОНВЕКТИВНОГО И ЛУЧИСТОГО ТЕПЛООБМЕНА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ.
2.1. Особенности свободноконвективного теплообмена на вертикальной пластине.
2.2. Метод формирования температурного поля вертикальной пластины с помощью переменной плотности подводимого теплового потока.
2.4. Реализация: устройство для калибровки тепловизоров.
2.4.1. Расчет параметров излучателя.
2.4.2. Сравнение с аналогами.
ГЛАВА III. ФОРМИРОВАНИЕ ТЕМЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПОВЕРХНОСТИ
ВНУТРИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОЛОСТИ В УСЛОВИЯХ ЛУЧИСТОГО ТЕПЛООБМЕНА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ.
3.1. Особенности лучистого теплообмена стенок цилиндрической полости с окружающей средой.
3.2. Метод формирования температурного поля стенок цилиндрической полости с помощью переменной плотности подводимого теплового потока.
3.3. Реализация: устройство для калибровки тепломеров.
3.3.1. Конструкция.
3.3.2. Сравнение с аналогами.
ГЛАВА IV. ФОРМИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ТЕПЛООТДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ В УСЛОВИЯХ ВЫНУЖДЕННОЙ КОНВЕКЦИИ.
4.1. Особенности теплообмена на тепловыделяющей поверхности при принудительном прокачивании теплоносителя.
4.2. Метод формирования температурного поля охлаждаемой поверхности за счет переменной высоты ребер.
4.3. Метод формирования температурного поля охлаждаемой поверхности за счет переменной ширины канала.
4.4. Метод формирования температурного поля основания радиатора за счет переменного шага расположения ребер.
4.5. Реализация.
4.5.1 Устройство для измерения тепловых потоков.
4.5.2. Радиатор для системы принудительного воздушного охлаждения приемо-передающего модуля.
В современном приборостроении актуальной задачей является обеспечение требуемого теплового режима устройств различного назначения. Функционирование и надежность радиоэлектронных аппаратов, лазерной» техники, оптических и оптоэлектронных систем, гироскопического оборудования, приборов для» метрологического обеспечения зависит в том числе от температуры их элементов.
Зачастую необходимо не только обеспечивать допустимые значения температур элементов, но и выполнять ограничения на вид температурного поля, связанные как с отклонением уровня температуры от нормального значения, так и со степенью неравномерности поля температур.
В частности, оптические системы крайне чувствительны к градиентам температур (десятые и сотые доли Кельвина). Тепловое расширение материалов, температурная зависимость показателя преломления, возникающие тепловые возмущения и термонапряжения ведут к ухудшению качества выходного сигнала таких устройств или делают их эксплуатацию невозможной
Работа элементов цифровой вычислительной техники, приемопередающих модулей антенн, устройств силовой электроники сопровождается большими локальными плотностями мощности тепловыделений- (до 50 кВт/м2). Это приводит к неравномерности температурного поля на элементах устройств, локальным максимумам температур, превышающим' допустимые значения. Для исключения перегрева элементов возникает задача выравнивания температурного1 поля. При этом требования к неизотермичности в зависимости от специфики задач могут составлять и десятые доли, и единицы Кельвин.
В лазерных системах неравномерность температурного поля охлаждаемых элементов в ряде случаев приводит к ухудшению их свойств, снижению ресурса эксплуатации или даже разрушению:
В^ калибровочном оборудовании зачастую необходимым условием является обеспечение высокой изотермичности излучающих поверхностей. В первую очередь это касается излучателей для. калибровки тепловизоров, радиометров. Пороговая чувствительность таких измерительных систем, составляет десятые и сотые доли Кельвина. Поэтому неизотермичность, превышающая эти значения, делает задачу проведения калибровки, невыполнимой. Существующие сегодня устройства позволяют добиваться необходимой изотермичности, однако они имеют значительный вес и габариты, что негативно сказывается на их мобильности и удобстве эксплуатации. Таким образом, задачу формирования температурных полей необходимо решать с учетом и этих требований.
Во всех приведенных примерах выравнивание температурного поля необходимо для надежной и точной работы устройств, обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик, увеличения ресурса их работы.
В качестве примера применяемых сегодня методов формирования температурных полей элементов устройств можно привести: подбор конструкционных материалов с соответствующими тепловыми свойствами; интенсификацию локального теплообмена за счет оребрения, перемешивания теплоносителя, выполнения микронеровностей; принудительное прокачивание теплоносителя по контуру охлаждения; применение термоэлектрических систем, теплотрубных технологий, систем автоматического многозонного регулирования и др.
Стоит отметить, что круг задач очень широкий, он не ограничивается приведенными выше примерами. Каждый из рассматриваемых объектов вносит свои ограничения на возможные методы выравнивания температуры. Они определяются с учетом специфики конструкции, условий эксплуатации устройств, степени необходимой изотермичности и т.д. Готовые технические решения и методы не отвечают предъявляемым требованиям, поэтому необходимо разрабатывать для каждого случая свои.
Цель работы:
Разработать методы формирования требуемого температурного поля элементов устройств. Задачи:
В рамках поставленной цели сформулированы задачи, объединенные общей тематикой - обеспечить изотермичность:
1. излучающей поверхности в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена.
2. цилиндрической полости излучателя в условиях лучистого теплообмена.
3. теплоотдающей поверхности при принудительном движении теплоносителя.
Таким образом, актуальность рассматриваемых в настоящей работе вопросов непосредственно связана с необходимостью » разработки I методов расчета и выбора параметров систем обеспечения теплового режима. Их применение позволит решить задачу формирования температурных полей в ряде объектов приборостроения с учетом их специфики требований.
Новизну работы составляют и выносятся на защиту следующие положения:
1. Метод расчета и выбора параметров выравнивания температурного поля плоской поверхности в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена с окружающей средой;
2. Метод расчета и выбора параметров для формирования^ изотермической поверхности внутри цилиндрической полости в условиях лучистого теплообмена;
3. Метод расчета и выбора параметров для обеспечения равномерного температурного поля охлаждаемой поверхности в условиях принудительного движения теплоносителя.
Практическая ценность работы заключается! в использовании разработанных методов расчета и выбора- параметров для формирования 6 требуемых температурных полей в элементах приборов и устройств; разработке на их основе конструктивных решений, позволяющих улучшить технические характеристики разрабатываемых изделий. Это позволило создать ряд аппаратов различного назначения, обеспечить необходимые эксплуатационные характеристики, повысить эффективность работы систем охлаждения, что подтверждено актами о внедрении результатов работы в научную и производственную деятельность ЗАО «НИТИ-Авангард», ФГУП «ЦНИИ им.акад.А.Н.Крылова», ФГУП «ЦНИИ «Комета», ФГУП «ЦНИИ «Электроприбор», ГОУ ВПО «СПбГУ ИТМО». х Внедрение результатов работы
1. Устройство для калибровки* тепловизоров, ФГУП «ЦНИИ «Электроприбор»;
2. Модель абсолютно черного тела для- калибровки тепломеров, ФГУП «ЦНИИим.акад.А.Н.Крылова»;
3. Устройство для измерения» тепловых потоков, ФГУП ЦНИИ «Комета»;
4. Радиатор для системы принудительного воздушного охлаждения, ЗАО«НИТИ-Авангард»;
5. Учебный(процесс, ГОУ ВПО «СПбГУ ИТМО».
Апробация работы
Основные результаты работы были представлены на 13-ти научных конференциях: Третья всероссийская конференция- по проблемам термометрии «Температура* 2007», (Обнинск, 2007), V всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, СПбГУ ИТМО, (Санкт-Петербург, 2008), XXXVIII научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, посвященная 100-летию со дня рождения выдающегося ученого и талантливого педагога М.М. Русинова (Санкт-Петербург, 2009), II научно-техническая конференция по радиоэлектронике для молодых специалистов ОАО «Авангард» (Санкт-Петербург, 2009), VI всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2009), Ш научно-техническая конференция по радиоэлектронике для молодых специалистов ОАО «Авангард» (Санкт-Петербург, 2010), VII всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2010), XXXIX научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, посвященная 110-й годовщине со дня создания Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики (Санкт-Петербург, 2010), Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ», Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий (Санкт-Петербург, 2010), XL научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, (Санкт-Петербург, 2011), VIII всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2011), IV научно-техническая конференция по радиоэлектронике для молодых специалистов ОАО «Авангард» (Санкт-Петербург, 2011) Четвертая всероссийская конференция по проблемам термометрии- «Температура 2011», (Санкт-Петербург, 2011).
Публикации:
Основные результаты диссертации опубликованы в 7-ми научных работах, из них 3 статьи опубликованы в рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 4 работы в материалах и трудах международных, всероссийских научно-технических конференций.
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы, включающего 111 наименований, 5-ти приложений. Основная часть работы изложена на 126 страницах машинописного текста. Работа содержит 37 рисунков и 2 таблицы.
7. Результаты работы внедрены в ряде научно-исследовательских и производственных предприятий и используются в учебном процессе ГОУ ВПО «СПбГУ ИТМО» при подготовке бакалавров и магистров по направлению 223200 «Техническая физика».
Таким образом, можно сделать вывод, что полученные результаты отвечают поставленной цели; экспериментальные исследования и внедрение результатов подтверждают их достоверность и высокую эффективность; предложенные в диссертации методы и средства формирования температурных полей объектов при тепловых воздействиях могут быть рекомендованы для практического применения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе диссертационного исследования были проведены следующие работы::
1. Проанализированы методы формирования равномерных температурных полей» приборов и устройств: различного назначения: применяемые методы и конструкции не всегда отвечают требованиям по степени допустимой неизотермичности, трудоемкости изготовления, инерционности и мобильности; авторами не приводятся методы расчета и выбора параметров систем, как правило, задача формирования равномерного температурного поля- решалась эмпирически; необходимо разработать методы расчета и выбора параметров систем и на их основе предложить новые илш доработать существующие технические решения для- обеспечения требуемого уровня изотермичности в ряде объектов с учетом специфики их требований.
2. Проведена оценка факторов, определяющих; неравномерность температурных полей; на элементах устройств при различных; видах тепловых воздействий:
- пластины: в условиях свободноконвективного и лучистого теплообмена с окружающей средой;
- поверхности внутри цилиндрической полости в условиях лучистого теплообмена с окружающей средой;
- охлаждаемой поверхности в условиях принудительного движения теплоносителя.
3. Разработаны методы расчета и выбора параметров для выравнивания температурных полейнаэлементах устройств:
- переменное распределение плотности подводимого теплового потока;
- интенсификация локального теплообмена;
- выравнивание гидравлических сопротивлений каналов; выбор геометрии объектов и материалов, обладающих необходимыми теплофизическими свойствами.
4. Разработаны и созданы экспериментальные установки и опытные образцы для проведения экспериментальных исследований предложенных методов.
5. Результаты сопоставления полученных теоретических и экспериментальных данных показали удовлетворительную сходимость.
6. Показано, что использование разработанных методов расчета и выбора параметров при создании ряда приборов и устройств позволило улучшить их технические характеристики.
1. Абасов М.Ю., Создание системы метрологического обеспечения тепловизионных измерительных приборов. - Приборы+Автоматизация, №8,2007, С 12-14.
2. Алхасова Д.А., «Исследование и гидродинамические расчеты внутрискважных теплообменников с продольными ребрами» // Дис. канд. техн. наук Махачкала, 2009. - 120 с. .
3. Алынуль А.Д., Калицун В.И., Майрановский Ф.Г., Пальгунов П.П; Пример расчетов по гидравлике. Учеб: пособие для вузов. Под ред. А.Д. Альтшуля. М.: Стройиздат. 1977. 255с.
4. Андреев A.M., Михайлов М.П., Рис В;В., Соковишин КХА. Исследование свободной конвекции на вертикальной изотермической пластине // Энергомашиностроение. Л., 1972. - С. 11-15. - (Сб.науч.тр. / ЛПИ, №323).
5. Андрейчук О.Б., Малахов H.H. Тепловые испытания космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1982,143 с:
6. Арефьев В.Н; Компьютерные технологии в науке и образовании. Методические указания к практическим занятиям / Сост. Арефьев В.Н. -Ульяновск, Ул-ГТУ, 2001. 42 с.
7. Бакуменко В.Л., Бегучев В.П., Дегтярёв Е.В., Кожанов И. А., Сагинов Л. Д., Свиридов А. Н. Методики калибровки измерительных установок, использующих абсолютно черное тело// Прикладная физика, 2007 №1, С. 128-133.
8. Бажан П.И., Каневец F.E., Селиверетов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам. М. Машиностроение, 1989. - 365 с.
9. Берд Р., Стьюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса.-М;: Химия,1974.-688 с. •
10. Б л ох А. Г. и др. Теплообмен излучением: Справочник / А. Г. Блох, Ю. А. Журавлев, Л. Н. Рыжков. — Mi: Энергоатомиздат, 1991. — 432 е.: ил
11. Н.Брамсон М. А. Справочные таблицы по инфракрасному излучению нагретых тел. / М. А . Брамсон. М.: Наука, 1964. - 318 с.
12. Волков СЛ., Никоненко В. А. Метрологическое обеспечение неконтактных средств измерения температуры //Сфера Нефть-газ, 2007, №2.
13. З.Волков С.П., Метрологическое обеспечение неконтактных средств измерения температуры Контроль. Диагностика. 2007, №8, с. 42-46
14. Волф У. Справочник по инфракрасной технике./Ред. У. Волф, Г. Цисис. В 4-х тт. Т.З. Приборная база ИК-систем. Пер. с англ. М.: Мир, 1999¿ - 472 е., ил
15. Гебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан Р., Самакия Б. Свободно-конвективные течения; тепло- и массообмен. Кн.1. М.: Мир, 1991.678 с.
16. Гб.Гебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан Р., Самакия Б. Свободно-конвективные течения, тепло -и массообмен. Кн:2. М.: Мир, 1991.528 с.
17. Геращенко O.A. Основы теплометрии. Киев: Наукова думка, 1971. — 192 с.
18. Геращенко, O.A. Тепловые и температурные измерения : Справочное руководство / O.A. Геращенко, В.Г. Федоров .— Киев : Наукова думка, 1965 .— 304 с.
19. Геращенко, O.A. Современное состояние теплометрии в СССР / О;А. Геращенко // Инженерно-физический журнал. 1990. - Т. 59, № 3. — С. 516-522
20. Геращенко O.A., Федоров В.Г. Тепловые и температурные измерения. -Киев: Наук. Думка, 1965.-304 с.
21. Гомелаури В.И:, Канделаки Р.Д., Кипшидзе М:Е. Интенсификация конвективного теплообмена под воздейтвием искусственной шероховатости. В кн.: Вопросы конвективного теплообмена и чистоты водяного пара. Тбилиси, 1970, с. 98-131.
22. Гордов А.Н., Парфенов В.Г., Лукьянов Г.Н., Потягайло А.Ю., Шарков A.B., Основы метрологии. Учебное пособие по курсу «Основы метрологии и планирование эксперимента». Л.: изд. ЛИТМО,1983, с.84.
23. ГОСТ Р8.566-96 «ГСИ. Излучатели i эталонные (образцовые)* в виде, моделей абсолютно черного тела для диапазона температур от минус 50" до плюс 2500 °С. Методика аттестации и поверки». Госстандарт, 1996:
24. ГОСТ Р 8.619-2006 ГСИ. Приборы тепловизионные измерительные. Методика поверки.
25. Давидов П.Д. Анализ и расчет тепловых режимов полупроводниковых приборов. М., «Энергия», 1967. 144 с.
26. Дилевская Е. В., Каськов С. И., Станкевич И. В., Шевич Ю. А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена и гидродинамики в теплообменниках с микроканалами сложных форм //Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение, 2007. №1 С. 79-85:
27. Дульнев Г.Н. Механика жидкостей и газов: Учеб. пособие. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2001, 188 с.
28. Дульнев Г.Н. Тепло- и масообмен в- радиоэлектронной! аппаратуре: Учебник для вузов по спец. «Конструир. И произв. радиоаппаратуры». -М.: Высш. шк., 1984. 247 е., ил.
29. Дульнев Г.Н., Семяшкин Э.М. Теплообмен! в радиоэлектронных аппаратах. Л.: «Энергия», 1968, 359 с.
30. Дульнев Г.Н., Тарновский Н!Н. Тепловые режимы электронной аппаратуры. Учебное пособие для студентов высших технических заведений. «Энергия», 1971. с.248 с ил.
31. Дрейцер Г.А. Теплообмен при свободной конвекции. Учебное пособие -Москва: МАИ, 2002.- 100 с.
32. Жукаускас А. А. Интенсификация теплообмена. Тематический сборник под общей редакцией Жукаускаса А. А. и Калинина Э. К. Успехи теплопередачи, 2. Вильнюс: Мокслас , 1988г. 188с
33. Жукаускас A.A. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982. 472с.
34. Жукаускас А., Жюгда И. Теплоотдача в ламинарном потоке жидкости.-Вильнюс: Минтис, 1969.-266 с.35.3игель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. Пер. с англ./ Под ред. Б. А. Хрусталева. М.: Мир, 1975. -934 с
35. Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Чулков Б.А., Ягодкин И.В. Технологические основы тепловых труб М.: Атомиздат, 1980. -160.
36. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям /Под ред. М.О. Штейнберга 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1992.-672с.: ил.
37. Исаченко В.П. и др. Теплопередача: Учебник для вузов/ В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сукомел. 4-е изд.,перераб и доп. - М.:Энергоиздат, 1981.-416с., ил.
38. Ишанин Г.Г. Источники оптического излучения: Учебное пособие для студентов оптических специальностей вузов / Г.Г.Ишанин, В.В.Козлов. -СПб.: Политехника, 2009. 412с.
39. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л., Полыциков Г.В. Источники и приемники излучения: Учебное пособие для студентов оптических специальностей вузов./ СПб.: Политехника, 1991. - 240с.: ил.
40. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочин A.C. Эффективные поверхности теплообмена. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 408 е.: ил.
41. Керн Д., Краус А. Развитые поверхности теплообмена /Пер.с англ.—М.: Энергия, 1977.—462 с
42. Колпаков А. «Совершенствование силовых электронных модулей; Проблемы и решения» Электроника: Наука. Технология. Бизнес. №5 2005г.
43. Кондратьев Г.М., Дульнев F.H:, Платунов E.G., Ярышев H.A. Прикладная физика: Теплообмен в приборостроении. СПб: СПбГУ ИТМО, 2003. -560 с.
44. Конев C.B., Домород JI.C., Конева Н.С. Разработка теплотрубной изотермической технологии' для температурной метрологии //Тезисы докладов: III Всероссийская конференция «Тёмпература-2007»; -Обнинск, 2007. С.42
45. Корюков М.А., Майданик Ю.Ф. Разработка и исследование медных миниатюрных тепловых труб// Метастабильные состояния и фазовые переходы: Сб. научных трудов. Вып. 7. Екатеринбург. УРО РАН, 2004 С.114-124.
46. Криксунов JI.3., Усольцев И.Ф. Инфракрасные системы обнаружения, пеленгации и автоматического сопровождения движущихся; объектов. Изд. «Советское радио»; Москва 1968.
47. Кутателадзе С.С. Теплопередач и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие.- М.: Энергоатомиздат, 1990.-367 е.: ил
48. Кэйс В;М. Конвективный тепло-и массообмен.-М.: Энергия;, 1972.-448 с.
49. Лазарев Ю. JI17 Моделирование процессов и систем в MATLAB. Учебный курс. СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2005. - 512с.: ил.
50. Леонтьев А. И. Олимпиев В.В. Влияние интенсификаторов теплообмена на теплогидравлические свойства каналов //Теплофизика высоких температур. Академиздатцентр "Наука" РАН 2007 Т.45 №6 С. 925-953.
51. Мартыненко О.Г. Коровкин В.Н. К определению основных характеристик свободно-конвективного теплообмена около плоской вертикальной' поверхности //Инженерно-физический журнал 2007г. Том 80. №4.
52. Мартыненко О.Т., Соковишин Ю.А. Свободно-конвективный теплообмен: Справочник, Минск: Наука и техника, 1982, - 400с.
53. Мартыненко О.Г., Соковишин Ю.А., Карякин Ю.Е. Свободная конвекция на вертикальной поверхности и в областях произвольной конфигурации Минск: ИТМО, 1988. 49с.: ил.
54. Мартыненко O.F., Соковишин Ю.А. Свободно-конвективный теплообмен на вертикальной поверхности (граничные условия второго рода). М., «Наука и техника», 1977, 216с.
55. Матвеев M.F., Ряжских A.B., Богер A.A. Термический начальный участок в плоском канале с постоянными и равными температурами стенок //Вестник Воронежского государственного технического университета, 2007 ТЗ №6 С 87-90
56. Минкин Д.А., Кораблев В.А., Савинцева J1.A., Шарков A.B. Создание равномерного температурного поля излучающих поверхностей в калибровочных устройствах //Изв. вузов. Приборостроение. 2007. Т. 50, № 12. С. 52—55.
57. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип. М:, «Энергия», 1977. — 344 с.
58. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Интесификация теплообмена при течении вязкой жидкости в трубах с винтовой накаткой/ Теплотеплоэнергетика. 1993. №5. с.59-62.
59. Никоненко В.А. Метрологическое обеспечение новых эталонов России: средства измерения температуры, теплопроводности и тепловыхпотоков.// Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, 2009, №4, С. 51-61
60. Никоненко В.А. Проблемы и перспективы, развития метрологии в области температурных измерений // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2007. № 2. С. 48-53.
61. Никоненко В.А., Походун А.И., Матвеев М.С., Сильд Ю.А. Метрологическое обеспечение в радиационной термометрии: проблемы и их решения: Приборы. 2008. №10
62. Пантелеева Л.Р. Теплообмен при ламинарном течении вязкой жидкости в теплообменных устройствах типа «труба. в трубе» с вращающейся поверхностью «конфузор-диффузор» // Дис. канд. техн. наук Казань, 2009.-116 с.
63. Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М.: Энергия, 1967. - 411 с.
64. Петухов Б.С., Генин Л:Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. Под ред. Б.С. Петухова. Учебное пособие для вузов. М., Атомиздат, 1974. 408с.
65. Пономарев С.В., Мищенко С.В., Дивин А.Г. Теоретические и практические, аспекты теплофизических измерений: Монография. В 2 кн: Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн.ун-та, 2006. Кн. 1. 204 с.
66. Походун А.И!, Сильд Ю:А., Матвеев М.С., Визулайнен Е.В., Исследование: нового излучателя ВНИИМ для метрологическогообеспечения радиационной термометрии // Приборы + автоматизация. 2008, №10.С 46-52
67. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.- М.: Энергия, 1978.-704 с. ;
68. Ройзен Л.И., Дулькин И.Н. Тепловой режим оребренных поверхностей. -М.: Энергия. 1977. 256с. ' ■,
69. Ртищева A. С. Теоретические основы гидравлики и теплотехники: Учебное пособие. Ульяновск, УлГТУ, 2007. - 171 с.
70. Рубанов В.В. Установка теплометрическая УТМ-1 //Приборы + автоматизация. 2010, №7 С31.
71. Русин С.П., Пелецкий В.Э. Тепловое излучение полостей. М.: Энергоатомиздат, 1987. 152 с.
72. Ряжских В.И., Брехов А.Ф., Ряжских A.B., Богер A.A. К расчёту ламинарного изотермического течения жидкости Оствальда-де-Виля во входном участке плоского канала//Вестник ВГТУ, -2005.-Т.1. -№6.-с. 18241.
73. Сапожников С.З., Митяков В.Ю. / Состояние и перспективы развития градиентной теплометрии// Теплоэнергетика, МАИК: "Наука/Интерпериодика", 2009. №3 С. 2-11
74. Себиси Т., Бредшоу П. Конвективный теплообмен. Физические основы и вычислительные методы: Пер; с англ. -М.: Мир, 1987. 592с., ил.
75. Сергеев A.F. Метрология: Учебник. М.: Логос, 2005. - 272 е.: илл.
76. Силг>д Ю.А., Визулайнен Е.В., Походун А.И. Разработка и исследование низкотемпературного излучателя на основе тепловой трубы/ // Приборы.2007.№12. С. 26-30
77. Соболев А. В. Повышение точности регулирования температурного поля путем совершенствования алгоритма управления многозонным термическим объектом// Дис. канд. техн. наук : 05.13.06 : Рыбинск, 2004.
78. Соковишин Ю.А., Мартыненко O.F. Введение в теорию свободно-конвективного теплообмена. Л.: ЛГУ, 1982. - 224 с.
79. Соковишин Ю.А., Семин С.Л. Температурный режим вертикальной пластины с внутренними источниками тепла, охлаждаемой свободной конвекцией // Энергоперенос в конвективных потоках. Минск, 1985. - С. 155-158. - (Сб.науч.тр. / ИТМО АН БССР).
80. Скульский О.И., Няшин КХИ., Подгаец P.M. Конечно-элементный'анализ течения в плоском сужающемся канале // Вопросы механики полимеров и систем: Сб: тр. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1976. С. 26 30.
81. Хеммингер В., Хёне Г. Калориметрия. Теория и практика: Пер. с англ./ -М.: Химия, 1990. Пер. изд.: ФРГ, 1984. - с. 176.
82. Цветков< Ф.Ф., Григорьев Б.А., Тепломассообмен./Учебное пособие для вузов второе изд., испр. и доп.-М.: Издательство МЭИ, 2005. 550 е., с ил.
83. Чистяков В.А., Гавригцук В.И. Образцовый излучатель для градуировки энергетических пирометров //Измерительная^техника, 1980, №10.
84. Чумаков Ю.С. Распределение температуры и скорости в свободноконвективном пограничном слое на вертикальнойизотермической поверхности //Теплофизика высоких температур, 1999, том 37, №5, с 744-749.
85. Щербаков В.К., Босый В.В. Условия выгодности оребрения и влияние ребер на температуру охлаждаемой стенки // Теплофизика и теплотехника, Вып. 23. Киев: «Наукова думка». 1973. - С. 49-125.
86. Шлыков Ю. П., Ганин Е. А., Царевский С. Н. Контактное термическое сопротивление. — М.: Энергия,. 1977. 328 с.98.1Цукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. -М.: Машиностроение, 1970. 350 с.
87. А heat transfer textbook /John H. Lienhard IV and John H. Lienhard V 3rd ed. - Cambridge, MA: Phlogiston press, c2008.
88. A. V. Murthy, В. K. Tsai, and R. D. Saunders, High heat flux sensor calibration using blackbody radiation, Metrologia 35 (4), 501-504 (1998).
89. A. V. Murthy, В. K. Tsai, and R. D. Saunders, Comparative Calibration of Heat Flux Sensors in Two Blackbody Facilities, J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 104 (5), 487-494 (1999).
90. Z. Yuan, Influence of Non-ideal Blackbody1 Radiator Emissivity and a Method for its Correction Int J Thermophys (2009) 30:220-226
91. J.-R. Filtz T. Valin J. Hameury J. Dubard'New Vacuum Blackbody Cavity for Heat Flux Meter Calibration 11Ш X Thermophys (2009) 30:236-248.
92. L. Rosso N. Koneva V. Fernicola Development of a Heat-Pipe-Based Hot Plate for Surface-Temperature Measurements //Int J Thermophys (2009) 30:257-264.
93. V. B. Khromchenko • S. N. Mekhontsev -L. M. Hanssen Design and Evaluation of Large-Aperture Gallium Fixed-Point Blackbody Int J Thermophys (2009) 30:9-19
94. Quinn T.J. A practical black-body cavity for the calibration of radiation pyrometers. J.Sci. Instr., 1967, vol.44, N 3.
95. Groll M. Ein Graphit-Hohlraumstrahler fur hohe Temperaturen mit ortsabhangiger ohmishen Heizung. VDI-Z., 1972, Bd 114 N4.
96. Minkina W. Infrared thermography: errors and uncertainties / Waldemar Minkina and Sebastian Dudzik. Wiley. 2009. 222p.
97. A medium temperature radiation calibration facility using a new design of heat pipe blackbody as a standard source / Chen Yinghang , Liu Yaping , Li Yongqian , Jin Xiuying, Song Hengxue, 2001 Meas. Sei. Technol. 12 491-494.
98. Optimization of a Graphite Tube Blackbody Heater/ Khaled Chahine Mark Ballico John Reizes Jafar Madadnia, Int J Thermophys (2008) 29: 386-394.
99. New Vacuum Blackbody Cavity for Heat Flux Meter Calibration/ Filtz J.-R.; Valin T. ; Hameury J.; Dubard J./ International journal of thermophysics/ 2009, vol. 30, nol, pp. 236-248
