Метод визначення густини теплового потоку

Реферат: Метод визначення густини теплового потоку полягає у прикладанні первинного термоелектричного перетворювача до досліджуваного об'єкту, виході первинного перетворювача в стаціонарний режим та вимірюванні термоЕРС перетворювача. Перед прикладанням контактуючу поверхню первинного термоелектричного перетворювача розігрівають до температури досліджуваного об'єкту. UA 78619 U (54) МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ UA 78619 U UA 78619 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі теплометрії, зокрема до методів визначення густини теплового потоку. Вона призначена для визначення теплових втрат, контролю та автоматизації технологічних процесів, а також для отримання інформації про характер тепловиділення біологічних об'єктів. Для визначення тепловиділення досліджуваного об'єкту широко використовуються градієнтні напівпровідникові тепломіри [1-8], принцип роботи яких ґрунтується на методі "допоміжної стінки". Суть методу полягає у вимірюванні перепаду температури вздовж теплового потоку на "допоміжній стінці", яка встановлюється на поверхні досліджуваного об'єкту. Внаслідок ефекту Зеєбека в термобатареї, яка використовується в якості "допоміжної стінки", генерується термоЕРС, що пропорційна перепаду температур між її гранями. Це дозволяє, попередньо відградуювавши термобатарею, використовувати значення термоЕРС для визначення густини теплового потоку. З відомих аналогів найбільш близьким по технічній суті є метод визначення густини теплового потоку, описаний в роботі [9]. Цей метод полягає у прикладанні первинного термоелектричного перетворювача до досліджуваного об'єкту, виході первинного перетворювача в стаціонарний режим та вимірюванні термоелектрорушійної сили (термоЕРС) перетворювача. В свою чергу, первинний перетворювач теплового потоку містить термопарну батарею, яка складається із сукупності з'єднаних в послідовне електричне коло напівпровідникових термопарних елементів, та діелектричний корпус із електричними виводами. Принцип роботи такого перетворювача полягає у перетворенні теплового потоку в еквівалентний за величиною електричний сигнал, який виводиться на дисплей вимірювального 2 блоку в одиницях густини теплового потоку (Вт/см ). При кожному окремому вимірюванні час виходу первинного термоелектричного перетворювача в стаціонарний режим роботи складає приблизно 1-2 хвилини. В практиці використання тепломірів виникають ситуації, коли необхідно проводити велику кількість вимірювань (понад 100 вимірів) для визначення розподілу густини теплового потоку досліджуваного об'єкту, наприклад, для визначення аномалій теплового потоку організму людини. При такій кількості вимірювань загальні затрати часу будуть складати близько 3 годин. Таким чином, недоліком вказаного методу є затрати часу на вихід первинного термоелектричного перетворювача в стаціонарний режим роботи впродовж теплометричних вимірювань. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення швидкодії при теплометричних вимірюваннях. Поставлена задача вирішується тим, що перед початком вимірювань контактуючу поверхню первинного термоелектричного перетворювача розігрівають до температури досліджуваного об'єкту. Контроль і стабілізація заданого значення температури контактуючої поверхні первинного перетворювача здійснюється за допомогою датчика температури, який вмонтовано у первинний перетворювач, та терморегулюючого пристрою з термостатованою площадкою для первинного перетворювача. Таким чином, до початку вимірювань температура контактуючої поверхні первинного термоелектричного перетворювача є близькою до температури досліджуваного об'єкту. Проведені експериментальні дослідження показали, що в цьому випадку час виходу в стаціонарний режим роботи первинного термоелектричного перетворювача зменшується приблизно у 2-3 рази, що відповідно підвищує у 2-3 рази швидкодію при теплометричних вимірюваннях. Відповідність критерію "новизна" запропонованому методу забезпечує та обставина, що заявлена ознака не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано більш раціональне використання методу визначення густини теплового потоку, яке полягає в тому, що перед початком вимірювань контактуючу поверхню первинного термоелектричного перетворювача розігрівають до температури досліджуваного об'єкту. Тому заявлена ознака, яка не зустрічається ні в одному з існуючих аналогів - перед початком вимірювань контактуючу поверхню первинного термоелектричного перетворювача розігрівають до температури досліджуваного об'єкту. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає застосування спеціальних технологій та матеріалів, її реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. Запропонований метод визначення густини теплового потоку полягає в наступному. Перед початком проведення теплометричних вимірювань визначається температура досліджуваного об'єкту за допомогою окремого датчика температури. Потім контактуючу поверхню первинного термоелектричного перетворювача розігрівають до температури досліджуваного об'єкту. При прикладанні первинного перетворювача теплового потоку до об'єкту дослідження створюється 1 UA 78619 U 5 10 15 20 25 градієнт температур між відповідними гранями перетворювача, внаслідок чого генерується термоЕРС, яка фіксується вимірювальним блоком та відображається на екрані в одиницях 2 густини теплового потоку - Вт/см . Попередні випробування заявленого методу підтвердили ефективність його використання для визначення теплових втрат різних конструкцій, контролю та автоматизації технологічних процесів, а також в медичній практиці для діагностики запальних процесів людського організму та виявлення на ранніх стадіях онкозахворювань. Джерела інформації: 1. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979. - 768 с. 2. Геращенко О.А. Основы теплометрии. - К.: Наукова думка, 1971. - 191 с. 3. Геращенко О.А. Современное состояние теплометрии в СССР // Инженерно-физический журнал. - 1990. - Т.59. - №3. - С. 516-522. 4. Анатычук Л.И., Лозинский Н.Г., Микитюк П.Д., Розвер Ю.Ю. Термоэлектрический полупроводниковый тепломер // Приборы и техника эксперимента. - 1983. - №5. - С. 238-239. 5. Ладыка Р.Б., Москаль Д.Н., Дидух В.Д. Полупроводниковые тепломеры в диагностике и лечении заболеваний суставов // Медицинская техника. - 1992. - №6. - С. 34-35. 6. Демчук Б.М., Кушнерик Л.Я., Рубленик І.М. Термоелектричні датчики для ортопедії // Термоелектрика. - 2002. - №4. - С. 80-85. 7. Ащеулов Α.Α., Кушнерик Л.Я. Термоэлектрический прибор для медико-биологической экспресс-диагностики // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2004. - №4. - С. 38-39. 8. Vladimir Leonov. Human machine and thermoelectric energy scavenging for wearable devices // ISRN Renewable Energy, Volume 2011, Article ID 785380 (doi: 10.5402/2011/785380), 11 p. 9. Patent US 4198859. Heat flow probe//1980. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Метод визначення густини теплового потоку, який полягає у прикладанні первинного термоелектричного перетворювача до досліджуваного об'єкту, виході первинного перетворювача в стаціонарний режим та вимірюванні термоЕРС перетворювача, який відрізняється тим, що перед прикладанням контактуючу поверхню первинного термоелектричного перетворювача розігрівають до температури досліджуваного об'єкту. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2