Дулаан дамжуулалтыг тодорхойлох зарим аргууд. Барилгын материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох онцлог Дулаан дамжуулалтыг тодорхойлох халуун утсан аргын онцлог

2

1 Улсын төсөв боловсролын байгууллагаилүү өндөр Мэргэжлийн боловсролМосква муж "Дубна" Олон улсын байгаль, нийгэм, хүний ​​их сургууль ("Дубна" их сургууль)

2 "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" Техник хангамжийн бүс нутаг хоорондын үйлдвэрлэлийн холбоо" ХК ("МПТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" ХК)

Поликристал алмазан хавтангийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих аргыг боловсруулсан. Энэ арга нь хавтангийн эсрэг талд гүүрэн хэлхээнд хийсэн хоёр нимгэн хальсан эсэргүүцлийн термометрийг хэрэглэх явдал юм. Нэг талаас, эсэргүүцлийн термометрийн аль нэгний байрлал дээр хавтан нь халуун зэс бариултай хүрэлцэх замаар халдаг. Эсрэг тал дээр (өөр эсэргүүцлийн термометрийн байршилд) хавтан нь усаар хөргөсөн зэс бариултай хүрэлцэх замаар хөргөнө. Хавтангаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалыг халуун зэс бариул дээр суурилуулсан термопараар хэмжиж, автомат төхөөрөмжөөр удирддаг. Вакуум хуримтлуулах аргыг ашиглан байрлуулсан нимгэн хальсан эсэргүүцлийн термометр нь 50 нанометр зузаантай бөгөөд хавтангийн гадаргуутай бараг салшгүй холбоотой байдаг. Тиймээс хэмжсэн температур нь хавтангийн эсрэг талын гадаргуу дээрх температуртай яг тохирч байна. Нимгэн хальсан эсэргүүцлийн термометрийн өндөр мэдрэмж нь тэдгээрийн резисторуудын эсэргүүцэл нэмэгдсэнтэй холбоотой бөгөөд энэ нь дор хаяж 20 В-ын гүүрний тэжээлийн хүчдэлийг ашиглах боломжийг олгодог.

дулаан дамжуулалтын

поликристалл алмааз ялтсууд

нимгэн хальсан гүүрний температур мэдрэгч

1. Битюков В.К., Петров В.А., Терешин В.В. Тунгалаг материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох арга зүй // Олон улсын термофизикийн сургууль, Тамбов, 2004. – 3-9 х.

2. Духновский М.П., ​​Ратникова А.К. Материалын термофизикийн шинж чанарыг тодорхойлох арга, түүнийг хэрэгжүүлэх төхөөрөмж // RF-ийн патент No 2319950 IPC G01N25/00 (2006).

3. Kolpakov A., Kartashev E. Эрчим хүчний модулиудын дулааны нөхцлийг хянах. // Бүрэлдэхүүн хэсэг ба технологи. – 2010. – No4. – 83-86-р тал.

4. Фотоакустик эффект ашиглан алмазын поликристал хальсны дулаан дамжуулалтыг тодорхойлох нь // ZhTP, 1999. – T. 69. – Асуудал. 4. – 97-101-р тал.

5. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих суурилуулалт нунтаг материал// Олон улсын гуравдугаар бага хурал, олон улсын залуу эрдэмтэн, мэргэжилтнүүдийн гуравдугаар сургуульд тавьсан илтгэлүүдийн хураангуй “Устөрөгчийн изотопуудын харилцан үйлчлэл. барилгын материал"(INISM-07). – Саров, 2007. – С. 311-312.

6. Царкова О.Г. Өндөр температурт лазераар халаах дор метал, керамик, алмазан хальсны оптик ба термофизикийн шинж чанарууд // Хүрээлэнгийн эмхэтгэл. ерөнхий физиктэд. А.М.Прохорова, 2004. – Т. 60. – С. 30-82.

7. Өргөн хүрээний хэмжилт хийх зориулалттай жижиглэсэн нимгэн хальсан температур мэдрэгч // Proc. Мэдрэгч ба интерфейсийн дэвшилтэд зориулсан IEEE олон улсын 2-р семинар, IWASI. – 2007. – Х.120-124.

Орчин үеийн электроникийн эд ангиуд, ялангуяа цахилгаан эрчим хүчний электроникууд ихээхэн хэмжээний дулаан үүсгэдэг. Өгөх найдвартай ажиллагааЭдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд үндэслэн хэт өндөр дулаан дамжуулалт бүхий синтетик алмаазан хавтанг ашигладаг дулаан шингээгч төхөөрөмжүүдийг бүтээж байна. Эдгээр материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг нарийн хэмждэг их ач холбогдолбүтээхийн төлөө орчин үеийн төхөөрөмжүүдцахилгаан электроник.

Дулаан шингээгчийн үндсэн чиглэлд (хавтангийн зузаантай перпендикуляр) дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хүлээн зөвшөөрөгдөх нарийвчлалтайгаар хэмжихийн тулд дээжийн гадаргуу дээр дор хаяж 20 гадаргуугийн нягттай дулааны урсгалыг бий болгох шаардлагатай. поликристалл алмазан дулаан шингээгч хавтангийн маш өндөр дулаан дамжилтын . Лазер системийг ашиглан уран зохиолд тайлбарласан аргууд (харна уу) нь гадаргуугийн нягтрал хангалтгүй байдаг дулааны урсгал 3.2 ба үүнээс гадна хэмжсэн дээжийг хүсээгүй халаахад хүргэдэг. Төвлөрсөн цацраг бүхий дээжийн импульсийн халаалт ашиглан дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих арга, фотоакустик эффектийг ашиглах аргууд нь шууд арга биш тул хэмжилтийн найдвартай байдал, нарийвчлалын шаардлагатай түвшинг хангаж чадахгүй бөгөөд нарийн төвөгтэй төхөөрөмж, төвөгтэй тооцоолол шаарддаг. . Хавтгай дулааны долгионы зарчим дээр үндэслэсэн уг ажилд тайлбарласан хэмжилтийн арга нь зөвхөн харьцангуй бага дулаан дамжуулалттай материалд тохиромжтой. Арга суурин дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, зөвхөн хавтангийн дагуух чиглэлд дулаан дамжуулалтыг хэмжихэд ашиглаж болох бөгөөд энэ чиглэл нь дулааныг зайлуулах гол чиглэл биш бөгөөд шинжлэх ухааны сонирхол биш юм.

Сонгосон хэмжилтийн аргын тодорхойлолт

Хөдөлгөөнгүй дулааны урсгалын шаардагдах гадаргуугийн нягтыг алмазан хавтангийн нэг талд халуун зэс саваа, алмаазан хавтангийн эсрэг талын хүйтэн зэс бариултай холбох замаар хүрч болно. Хэмжсэн температурын зөрүү нь бага байж болно, жишээлбэл, зөвхөн 2 ° C. Тиймээс контактын цэгүүдэд хавтангийн хоёр талын температурыг нарийн хэмжих шаардлагатай. Үүнийг термометрийн гүүрний хэмжих хэлхээг хавтангийн гадаргуу дээр вакуумаар хийж болох жижиг нимгэн хальсан эсэргүүцэл бүхий термометр ашиглан хийж болно. Уг бүтээл бидний тухай өгүүлдэг өмнөх туршлагаБяцхан нимгэн хальсан өндөр нарийвчлалтай эсэргүүцэлтэй термометрийг зохион бүтээх, үйлдвэрлэхэд бидний авч үзэж буй тохиолдолд энэхүү технологийг ашиглах боломж, ашиг тусыг баталж байна. Нимгэн хальсан термометр нь 50-80 нм зузаантай маш бага зузаантай тул тэдгээрийн температур нь тэдгээрийн хэрэглэж буй хавтангийн гадаргуугийн температураас ялгаатай биш юм. Халуун зэс савааг цахилгаан тусгаарлагч ашиглан халаана нихром утас, шаардлагатай дулааны эрчим хүчний хангамжийг хангахын тулд энэ савааг нэлээд уртаар тойруул. Зэс бариулын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь савааны тэнхлэгийн чиглэлд дор хаяж 20 нягттай дулааны урсгалыг шилжүүлэхийг баталгаажуулдаг. Энэ дулааны урсгалын хэмжээг бариулын тэнхлэгийн дагуу хоёр хэсэгт бие биенээсээ өгөгдсөн зайд байрлах хоёр нимгэн хром-алумель термопар ашиглан хэмждэг. Хавтангаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалыг усаар хөргөсөн зэс саваа ашиглан арилгадаг. Зэс саваа хавтантай холбогдох цэгүүдэд дулааны эсэргүүцлийг багасгахын тулд DowCorningTC-5022 гэх мэт силикон тосыг ашигладаг. Дулааны контактын эсэргүүцэл нь хэмжсэн дулааны урсгалд нөлөөлдөггүй, тэдгээр нь хавтан ба халаагчийн температурыг бага зэрэг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс дулааныг зайлуулах үндсэн чиглэлд хавтангийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хавтангаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалын хэмжээ, түүний гадаргуу дээрх температурын зөрүүний хэмжээг шууд хэмжсэнээр тодорхойлно. Эдгээр хэмжилтийн хувьд ойролцоогоор 8х8 мм хэмжээтэй дээжийн хавтанг ашиглаж болно.

Нимгэн хальстай эсэргүүцлийн термометрийг ирээдүйд дулаан шингээгч алмаазан хавтан агуулсан цахилгаан электроникийн бүтээгдэхүүний ажиллагааг хянахад ашиглаж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Уран зохиолд мөн эрчим хүчний модулиудын дулааны нэгдсэн мониторингийн ач холбогдлыг онцлон тэмдэглэв.

Тавиурын дизайн, түүний үндсэн элементүүд, багаж хэрэгслийн тодорхойлолт

Нимгэн хальсан гүүрний температур мэдрэгч

Температурыг өндөр нарийвчлалтай хэмжихийн тулд эсэргүүцлийн термометрийн гүүрний хэлхээг магнетрон цацалтыг ашиглан поликристал хиймэл алмазан хавтангийн гадаргуу дээр байрлуулна. Энэ хэлхээнд хоёр резистор нь цагаан алт эсвэл титанаар хийгдсэн бөгөөд нөгөө хоёр нь нихромоор хийгдсэн байдаг. At өрөөний температурБүх дөрвөн резисторын эсэргүүцэл нь ижил бөгөөд тэнцүү байна. Хоёр резисторыг цагаан алтаар хийсэн тохиолдолд температур өөрчлөгдөхөд резисторуудын эсэргүүцэл нэмэгддэг.

Эсэргүүцлийн хэмжээ: . Гүүрний эсэргүүцэл нь . Гүүрний хэмжилтийн диагональ дээрх дохионы хэмжээ нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна. У м= I 1 Р 0 (1+ 3,93.10 -3 Δ Т)- I 4 Р 0 ( 1+0,4.10 -3 Δ Т) .

Температурын бага зэрэг өөрчлөлтийн хувьд бид гүүрний нийт эсэргүүцэл R0, гүүрний гараар дамжин өнгөрөх гүйдэл нь 0.5.U0/R0, U0 нь гүүрний тэжээлийн хүчдэлтэй тэнцүү байна гэж үзэж болно. Эдгээр таамаглалын дагуу бид хэмжих дохионы хэмжээг дараахтай тэнцүү авна.

У м= 0,5. У 0 . 3,53.10 -3 Δ Т= 1,765.10 -3 .У 0 Δ Т.

үнэ цэнэ гэж үзье Δ Т= 2? C, дараа нь 20 В-ийн тэжээлийн хүчдэлээр бид хэмжих дохионы хэмжээг тэнцүү авна У м=70 мВ гэдгийг харгалзан үзвэл хэмжих хэрэгсэл 70 мкВ-аас ихгүй байх тул хавтангийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 0.1% -иас багагүй алдаагаар хэмжиж болно.

Хэмжилт хэмжигч ба термисторын хувьд эрчим хүчний зарцуулалтын утгыг ихэвчлэн 200 мВт-аас ихгүй гэж үздэг. 20 В-ийн тэжээлийн хүчдэлтэй бол энэ нь гүүрний эсэргүүцэл дор хаяж 2000 Ом байх ёстой гэсэн үг юм. Технологийн шалтгааны улмаас термистор нь бие биенээсээ 30 микрон зайд байрладаг 30 микрон өргөнтэй n ширхэг утаснаас бүрдэнэ. Эсэргүүцлийн утаснуудын зузаан нь 50 нм байна. Эсэргүүцлийн судлын урт нь 1.5 мм байна. Дараа нь нэг цагаан алтны утаснуудын эсэргүүцэл нь 106 Ом байна. 20 цагаан алтны утас нь 2120 Ом эсэргүүцэлтэй резисторыг бүрдүүлнэ. Резисторын өргөн нь 1.2 мм байна. Нэг никром утасны эсэргүүцэл нь 1060 Ом байна. Тиймээс nichrome резистор нь 2 утастай, 0.12 мм өргөнтэй байна. Хоёр резистор байгаа тохиолдолд Р 0 , Р 3 Эдгээр нь титанаар хийгдсэн тул мэдрэгчийн мэдрэмж 12% -иар буурах боловч 20 цагаан алтны утас биш харин резисторыг 4 титан утаснаас хийж болно.

Зураг 1-т нимгэн хальсан гүүрний температур мэдрэгчийн диаграммыг үзүүлэв.

Зураг 1. Нимгэн хальсан гүүрний температур мэдрэгч

Дээжийн хавтан 1 нь 8х8 мм хэмжээтэй, 0.25 мм зузаантай. Хэмжээ нь цагаан алтны резистор, нихром резисторыг ашигласан тохиолдолд тохирч байна. 2 резисторыг хооронд нь холбох (сүүдэрлэсэн), контакт дэвсгэр 3,4,5,6 цахилгаан автобус, хэмжилтийг зэс-никель дамжуулагчаар хийдэг. Нэг талаас халаагч 7, нөгөө талаас хөргөгчийн зэс бариултай харилцах тойрог нь 5 мм-ийн диаметртэй байна. Зураг 1-д үзүүлэв цахилгаан диаграммЭсэргүүцлийн термометрийг дээжийн хавтангийн хоёр талд байрлуулна. Цахилгаан тусгаарлагчийн хувьд эсэргүүцлийн термометр бүрийн гадаргууг вакуум тунадас ашиглан цахиурын давхар исэл эсвэл цахиурын ислийн нимгэн хальсаар бүрсэн байна.

Халаалт, хөргөлтийн төхөөрөмж

Алмазан хавтангийн хоёр гадаргуугийн хооронд тогтмол температурын зөрүүг үүсгэхийн тулд халаагч ба хөргөгчийг ашигладаг (Зураг 2).

Цагаан будаа. 2. Зогсоолын зохион байгуулалт:

1 - орон сууц, 2 - хөргөх орон сууц, 3 - алмазан хавтан, 4 - халаагч саваа, 5 - никром утас, 6 - шил, 7 - дулаан тусгаарлагч, 8 - микрометрийн шураг, 9 - орон сууцны таг, 10 - дискний пүрш, 11, 12 - термопар, 13 - ган бөмбөг,

14 - тулгуур хавтан, 15 - шураг.

Халаагч нь цахилгаан тусгаарлагчтай нихром утас 5-аас бүрдэх бөгөөд энэ нь зэс халаагуурт ороосон 4. Халаагч нь гаднаас хаалттай байна. зэс хоолой 6, дулаан тусгаарлагчаар хүрээлэгдсэн 7. Доод хэсэгт зэс бариул 4 нь 5 мм-ийн голчтой, саваа 4-ийн төгсгөл нь алмазан хавтангийн гадаргуутай 3 шүргэлцдэг. Эсрэг тал дээр алмазан хавтан нь усаар хөргөх (хөргөх орон сууц) зэсийн орон сууцны 2-ын дээд цилиндр хэсэгтэй харьцдаг. 11,12-хромел-алюмель термопар.

11-р термопараар хэмжсэн температурыг, - 12-р термопараар хэмжсэн температурыг, - 3-р хавтангийн гадаргуу дээрх температурыг хажуу талаас нь тэмдэглэе. халаагч, - температур 3-р хавтангийн гадаргуу дээр сэрүүн тал ба - усны температур. Тайлбарласан төхөөрөмжид дулаан солилцооны процесс явагддаг бөгөөд дараахь тэгшитгэлээр тодорхойлогддог.

(1)

( (2)

) (4)

Үүнд: - халаагчийн цахилгаан эрчим хүч,

Коэффицент ашигтай үйлдэлхалаагч,

Зэсийн дулаан дамжуулалт,

l нь контактын бариулын урт,

d - контакт бариулын диаметр,

3-р хавтангийн хүлээгдэж буй дулаан дамжилтын илтгэлцүүр,

t-хавтангийн зузаан,

Усны хурдны дулааныг зайлуулах коэффициент,

Хөргөх гадаргуугийн талбай,

Усны дулааны багтаамж,

D нь хөргөлтийн орон сууцны усны хоолойн диаметр,

Усны температурын өөрчлөлт.

Хавтан дээрх температурын зөрүү 2 ° C байна гэж үзье. Дараа нь дулааны урсгал 20 нь 5 мм диаметртэй зэс саваагаар дамждаг бөгөөд энэ дулааны урсгал нь 392.4 Вт чадалтай тохирч байна. Халаагчийн үр ашгийг 0.5-тай тэнцүү авч үзвэл бид халаагчийн цахилгаан эрчим хүчийг 684.8 Вт авна. (3.4) тэгшитгэлээс харахад ус нь бараг л температураа өөрчилдөггүй бөгөөд 3-р алмазан хавтангийн гадаргуу дээрх температур тэнцүү байх болно (1.2) тэгшитгэлээс бид (2 мм-ийн контакттай зэс саваа) олж авна. 11-р термопараар хэмжсэн температур нь = 248ºC-тэй тэнцүү байна.

Зэс саваа 4-ийг халаахын тулд тусгаарлагдсан нихром утас 5-ыг ашигладаг. Халаагчийн утаснуудын төгсгөлүүд нь 4-р хэсгийн ховилоор гардаг. Халаагч утаснууд нь зузаан утсаар дамждаг. зэс утаснууд TRM148 зохицуулагчаар хянагддаг гурвалсан цахилгаан өсгөгч PR1500-д холбогдсон. Хянагч програмыг термопар 11 хэмжсэн температураар тохируулдаг бөгөөд үүнийг ашигладаг санал хүсэлтзохицуулагчийн хувьд.

Дээжийг хөргөх төхөөрөмж нь дээд хэсэгтээ 5 мм-ийн диаметртэй контакт цилиндртэй зэс орон сууц 2-оос бүрдэнэ. 2-р байрыг усаар хөргөнө.

Халаалтын төхөөрөмж нь дискний пүрш 10 дээр суурилагдсан бөгөөд 4-р хэсгийн завсарт байрладаг бөмбөг 13-ыг ашиглан нарийн шураг 8-ийн толгойд холбогдсон байна. 10-р хавар нь контакт дахь хүчдэлийг зохицуулах боломжийг олгодог. дээжтэй саваа 4. 3. Энэ нь нарийн шурагны дээд толгойг 8 түлхүүр ашиглан эргүүлэх замаар хийгддэг. Шургийн тодорхой хөдөлгөөн нь пүршний 10-ын мэдэгдэж буй хүчтэй тохирч байна. Саваа 4 нь бие 2-той шүргэлцэх үед дээжгүйгээр пүршний хүчний анхны шалгалт тохируулга хийснээр бид гадаргуугийн механик контактыг сайн хийж чадна. зөвшөөрөгдөх стресс. Хэрэв контактын даралтыг нарийн хэмжих шаардлагатай бол биеийг тохируулсан 2 навчны булагтай холбох замаар тавиурын дизайныг өөрчилж болно. доодзогсох бие 1.

11 ба 12-р термопарыг 2-р зурагт үзүүлсний дагуу саваа 4-ийн толгойн нарийн зүсэлтээр суурилуулсан. 50 микрон диаметртэй термопар утсыг хромел ба алюмел хооронд нь гагнаж, цахилгаан тусгаарлагчаар бүрсэн байна. эпокси цавуу, дараа нь түүний зүслэгт суулгаж, цавуугаар бэхлэнэ. Мөн термопар утасны төрөл бүрийн төгсгөлийг уулзвар үүсгэхгүйгээр бие биедээ ойртуулах боломжтой. 10 см-ийн зайд ижил нэртэй зузаан (0.5 мм) утсыг зохицуулагч ба мультиметрт холбосон нимгэн термопар утас руу гагнах шаардлагатай.

Дүгнэлт

-д заасан арга, хэмжих хэрэгслийг ашиглах энэ ажилСинтетик алмаазан хавтангийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг өндөр нарийвчлалтайгаар хэмжих боломжтой.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих аргачлалыг боловсруулах нь “Ахуйн болон цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээний ухаалаг цахилгаан электроникийн бүтээгдэхүүний дэвшилтэт технологи, загварыг боловсруулах” ажлын хүрээнд хийгдэж байна. үйлдвэрийн хэрэглээ, тээвэр, түлш эрчим хүчний цогцолбор болон тусгай системд (поликристал алмаазан дулаан шингээгч бүхий эрчим хүчний модуль)" БШУЯ-ны санхүүгийн дэмжлэгтэйгээр Оросын Холбооны УлсЗасгийн газрын 2014 оны 3 дугаар сарын 05-ны өдрийн 14.429.12.0001 тоот гэрээний хүрээнд

Шүүгчид:

Акишин П.Г., Физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор, ахлах Судлаач(Дэд профессор), Дубна хотын Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн Мэдээллийн технологийн лабораторийн тэнхимийн орлогч дарга;

Иванов В.В., Физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор, ахлах судлаач (дэд профессор), Дубна хот дахь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн Мэдээллийн технологийн лабораторийн ахлах судлаач.

Ном зүйн холбоос

Миодушевский П.В., Бакмаев С.М., Тингаев Н.В. НИМГЭЛЭГ ХАВТАН ДЭЭР МАТЕРИАЛЫН ХЭТ ӨНДӨР ДУЛААН ДАМЖУУЛАХ ЧАДВАРТАЙ НАРИЙН ХЭМЖЭЭ // Орчин үеийн асуудлуудшинжлэх ухаан, боловсрол. – 2014. – No5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=15040 (хандалтын огноо: 02/01/2020). "Байгалийн Шинжлэх Ухааны Академи" 1 хэвлэлийн газраас эрхлэн гаргадаг сэтгүүлүүдийг та бүхэнд хүргэж байна.

Хөдөлгүүрийн тодорхой хүчийг нэмэгдүүлснээр дотоод шаталтхалсан эд анги, эд ангиудыг зайлуулах шаардлагатай дулааны хэмжээ нэмэгддэг. Үр ашиг орчин үеийн системүүдхөргөх, дулаан дамжуулах эрчмийг нэмэгдүүлэх арга бараг хязгаарт хүрсэн. Энэхүү ажлын зорилго нь суурь орчин (ус) ба нано бөөмсөөс бүрдэх хоёр фазын системд суурилсан дулааны эрчим хүчний төхөөрөмжүүдийн хөргөлтийн системд зориулсан шинэлэг хөргөлтийн бодисыг судлах явдал юм. 3ω-халуун утас гэж нэрлэгддэг шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих аргуудын нэгийг авч үздэг. Графены исэлд суурилсан нано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг өөр өөр концентрацид хэмжсэн үр дүнг үзүүлэв. 1.25 % графен ашиглах үед нано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 70 %-иар өссөн болохыг тогтоожээ.

дулаан дамжуулалтын

дулаан дамжилтын илтгэлцүүр

графены исэл

нано шингэн

хөргөлтийн систем

туршилтын вандан сандал

1. Осипова В.А. Дулаан дамжуулах үйл явцын туршилтын судалгаа: сурах бичиг. их дээд сургуулиудад зориулсан гарын авлага. – 3 дахь хэвлэл, шинэчилсэн найруулга. болон нэмэлт – М.: Эрчим хүч, 1979. – 320 х.

2. Дулаан дамжуулалт / V.P. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел - М.: Эрчим хүч, 1975. - 488 х.

3. Зэсийн нано бөөмс агуулсан этилен гликолд суурилсан нано шингэний үр ашигтай дулаан дамжилтын чанар хэвийн бус нэмэгдсэн / Ж.А. Истман, АНУ Чой, С.Ли, В.Ю, Л.Ж. Томпсон Аппл. Физик. Летт. 78.718; 2001 он.

4. 3-Омега техникийг ашиглан дулаан дамжилтын хэмжилт: Эрчим хүч хураах микросистемд хэрэглэх / Давид де Конинк; Канадын Монреаль, МакГилл их сургуулийн инженерийн магистрын дипломын ажил, 2008. – 106 х.

5. Дулаан дамжилтын хэмжилт / W.A. Wakeham, M.J. Ассаел 1999 CRC Press ХХК.

Дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн хүч чадлыг нэмэгдүүлэх орчин үеийн чиг хандлага, түүнчлэн микроэлектрон төхөөрөмжүүдийн хувьд илүү өндөр хурд, жижиг хэмжээтэй байх тусам халсан эд анги, эд ангиудыг зайлуулах шаардлагатай дулааны хэмжээ байнга нэмэгдэж байгаа нь мэдэгдэж байна. Дулаан зайлуулах янз бүрийн дулаан дамжуулагч шингэнийг ашиглах нь хамгийн түгээмэл бөгөөд үр дүнтэй аргуудын нэг юм. Орчин үеийн хөргөлтийн төхөөрөмжийн дизайны үр ашиг, түүнчлэн дулаан дамжуулах хурдыг нэмэгдүүлэх уламжлалт арга бараг хязгаарт хүрсэн. Ердийн хөргөлтийн бодисууд (ус, тос, гликол, фтор нүүрстөрөгч) нь дулаан дамжуулалт багатай байдаг (Хүснэгт 1) нь орчин үеийн хөргөлтийн системийн дизайныг хязгаарлах хүчин зүйл болдог. Тэдний дулаан дамжилтыг нэмэгдүүлэхийн тулд та олон фазын (хамгийн багадаа хоёр фазын) тархсан орчинг үүсгэж болох бөгөөд энд дисперсийн үүргийг үндсэн шингэнээс хамаагүй өндөр дулаан дамжилтын илтгэлцүүр бүхий хэсгүүд гүйцэтгэдэг. 1881 онд Максвелл өндөр дулаан дамжуулалттай хатуу тоосонцорыг үндсэн дулаан дамжуулагч хөргөлтийн шингэнд нэмэхийг санал болгов.

Гол санаа нь холих явдал юм металл материал, мөнгө, зэс, төмөр зэрэг металл бус материал болох хөнгөн цагааны исэл, CuO, SiC болон нүүрстөрөгчийн хоолой зэрэг нь дулаан дамжуулалт багатай суурь шингэнтэй харьцуулахад илүү өндөр дулаан дамжуулалттай байдаг. Эхэндээ микрон, бүр миллиметр хэмжээтэй хатуу хэсгүүдийг (мөнгө, зэс, төмөр, нүүрстөрөгчийн хоолой зэрэг нь үндсэн шингэнтэй харьцуулахад дулаан дамжуулалт ихтэй) үндсэн шингэнтэй хольж суспенз үүсгэдэг. Ашигласан хэсгүүдийн нэлээд том хэмжээ, нано хэмжээтэй тоосонцор үйлдвэрлэхэд тулгарч буй бэрхшээлүүд нь ийм суспензийг ашиглахад саад болж байна. Энэ асуудлыг Аризонагийн үндэсний лабораторийн ажилтан С.Чой, Ж.Истман нар нанометрийн хэмжээтэй металлын тоосонцортой туршилт хийсэн ажлын үр дүнд шийдсэн байна. Тэд төрөл бүрийн металлын нано бөөмс, металл ислийн нано бөөмсийг янз бүрийн шингэнтэй хослуулж, маш сонирхолтой үр дүнд хүрсэн. Эдгээр нано бүтэцтэй материалын суспензийг "нано шингэн" гэж нэрлэдэг.

Хүснэгт 1

Нано шингэнд зориулсан материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн харьцуулалт

Өндөр хурдасгасан дулааны цахилгаан төхөөрөмжүүдийн хөргөлтийн системд зориулсан орчин үеийн шинэлэг хөргөлтийн бодисыг боловсруулахын тулд бид үндсэн орчин (ус, этилен гликол, тос гэх мэт) ба нано хэсгүүдээс бүрдэх хоёр фазын системийг авч үзсэн. 1-ээс 100 нм хүртэлх онцлог хэмжээтэй тоосонцор. Чухал онцлогНано шингэн нь бага хэмжээний нано бөөмс нэмсэн ч дулаан дамжилтын чанар (заримдаа 10 дахин их) нэмэгддэг. Түүнчлэн нано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь температураас хамаардаг - температур нэмэгдэхийн хэрээр дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нэмэгддэг.

Хоёр фазын систем болох ийм нано шингэнийг бий болгоход найдвартай, хангалттай яг аргадулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн хэмжилт.

Бид хянаж үзсэн өөр өөр аргуудшингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн хэмжилт. Шинжилгээний үр дүнд нано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг нэлээд өндөр нарийвчлалтайгаар хэмжих “3ω-утас” аргыг сонгосон.

"3ω-утас" аргыг материалын дулаан дамжуулалт ба дулааны тархалтыг нэгэн зэрэг хэмжихэд ашигладаг. Энэ нь дулааны эх үүсвэр, өөрөөр хэлбэл туршилтын шингэнд дүрэгдсэн халуун утсан дахь цаг хугацаанаас хамааралтай температурын өсөлтийг хэмжихэд суурилдаг. Металл утас нь цахилгаан эсэргүүцэл халаагч болон эсэргүүцлийн термометрийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Металл утаснууд нь маш жижиг диаметртэй (хэдэн арван микрон) хийгдсэн байдаг. Утасны температурын өсөлт нь ихэвчлэн 10 ° C хүрдэг бөгөөд конвекцийн нөлөөллийг үл тоомсорлож болно.

Шингэн дотор түдгэлзүүлсэн L урттай, r радиустай металл утас нь халаагч ба эсэргүүцлийн термометрийн үүрэг гүйцэтгэдэг. 1.

Цагаан будаа. 1. Шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих “3ω халуун утас” аргын угсралтын диаграмм

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох аргын мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Хувьсах гүйдэл нь металл утсаар (халаагч) урсдаг. Хувьсах гүйдлийн шинж чанарыг тэгшитгэлээр тодорхойлно

энд I 0 - хувьсах синусоид гүйдлийн далайц; ω - одоогийн давтамж; t - цаг.

Хувьсах гүйдэл нь утсаар урсаж, халаагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Жоул-Ленцийн хуулийн дагуу цахилгаан гүйдэл дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх үед ялгарах дулааны хэмжээг тодорхойлно.

ба эх сурвалжийн хэт байрлалыг илэрхийлнэ шууд гүйдэлба 2ω модуляцлагдсан дулааны эх үүсвэр,

Энд R E нь туршилтын нөхцөлд металл утасны цахилгаан эсэргүүцэл бөгөөд энэ нь температурын функц юм.

Ялгарах дулааны хүчхалаагуурт температурын өөрчлөлтийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь тогтмол гүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсэг ба 2ω хувьсах гүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсгийн суперпозиция юм.

Энд ΔT DC нь шууд гүйдлийн нөлөөн дор температурын өөрчлөлтийн далайц; ΔT 2ω - хувьсах гүйдлийн нөлөөн дор температурын өөрчлөлтийн далайц; φ нь дээжийн массыг халаахад үүссэн фазын шилжилт юм.

Утасны цахилгаан эсэргүүцэл нь температураас хамаардаг бөгөөд энэ нь утасны эсэргүүцлийн 2ω хувьсах гүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

хаана C rt - температурын коэффициентметалл утасны эсэргүүцэл; R E0 нь T 0 температурт халаагчийн жишиг эсэргүүцэл юм.

Ихэвчлэн T0 нь их хэмжээний дээжийн температур юм.

Металл утсан дээрх хүчдэлийг дараах байдлаар авч болно.

(6)

Тэгшитгэл (6)-д утсан дээрх хүчдэл нь: 1ω үед утасны тогтмол гүйдлийн эсэргүүцлийн улмаас үүссэн хүчдэлийн уналт ба 3ω ба 1ω дахь утсан дахь температурын өсөлттэй пропорциональ хоёр шинэ бүрэлдэхүүн хэсгийг агуулна. 3ω стрессийн бүрэлдэхүүн хэсэг өсгөгч ашиглан гаргаж аваад дараа нь температурын өөрчлөлтийн далайцыг 2ω-д гаргахад ашиглаж болно:

Температурын өөрчлөлтийн давтамжаас хамаарлыг ΔT 2ω нь хувьсах гүйдлийн давтамжийг өөрчлөх замаар олж авсан. тогтмол хүчдэл V 1ω. Үүний зэрэгцээ температурын өөрчлөлтийн ΔT 2ω давтамжаас хамаарах хамаарлыг дараах байдлаар тооцоолж болно.

энд α f нь дулааны тархалтын коэффициент; k f - үндсэн шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр; η нь тогтмол юм.

Металл утсан дахь 2ω давтамжийн температурын өөрчлөлтийг тэгшитгэл (8) -д үзүүлсэн шиг 3ω давтамжийн хүчдэлийн бүрэлдэхүүн хэсгийг ашиглан дүгнэж болно. Шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр k f нь ω давтамжтай холбоотой металл утасны температурын өөрчлөлтийн 2ω налуугаар тодорхойлогддог.

(9)

Энд P нь хэрэглэсэн хүч; ω нь хэрэглэсэн цахилгаан гүйдлийн давтамж; L нь металл утасны урт; ΔT 2ω - металл утсан дахь 2ω давтамж дахь температурын өөрчлөлтийн далайц.

3ω-утастай арга нь хэд хэдэн давуу талтай уламжлалт аргахалуун утас:

1) Шингэний тогтмол шинж чанарыг хадгалахын тулд туршилтын шингэн дэх температурын хэлбэлзэл хангалттай бага (халуун утсан аргын хувьд ойролцоогоор 5К-тай харьцуулахад 1К-ээс бага);

2) температурын өөрчлөлт гэх мэт дэвсгэр чимээ нь хэмжилтийн үр дүнд хамаагүй бага нөлөө үзүүлдэг.

Эдгээр давуу талууд нь энэ аргыг хэмжихэд тохиромжтой болгодог температурын хамааралнано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих суурилуулалт нь дараахь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулна: Уинстоны гүүр; дохио үүсгэгч; спектрийн анализатор; осциллограф.

Уинстоны гүүр нь тодорхойгүй эсэргүүцэлтэй R x-ийг R 0 эсэргүүцэлтэй харьцуулахад ашигладаг хэлхээ юм. Гүүрний диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 2. Уинстоны гүүрний дөрвөн гар AB, BC, AD болон DS нь Rx, R0, R1, R2 эсэргүүцлийг тус тус илэрхийлдэг. VD диагональд гальванометр, хувьсах гүйдлийн диагональд тэжээлийн эх үүсвэр холбогдсон байна.

Хэрэв та R1 ба R2 хувьсах эсэргүүцлийн утгуудыг зөв сонговол B ба D цэгүүдийн потенциалын тэгш байдлыг хангаж чадна: φ B = φ D. Энэ тохиолдолд гальванометрээр гүйдэл урсахгүй, өөрөөр хэлбэл , I g = 0. Эдгээр нөхцөлд гүүр тэнцвэртэй байх бөгөөд үл мэдэгдэх эсэргүүцлийг Rx олж болно. Үүнийг хийхийн тулд бид Кирхгофын дүрмийг салаалсан хэлхээнд ашиглах болно. Кирхгофын эхний ба хоёр дахь дүрмийг ашигласнаар бид олж авна

R x = R 0 · R 1 / R 2.

Энэ аргыг ашиглан Rx-ийг тодорхойлох нарийвчлал нь R 1 ба R 2 эсэргүүцлийн сонголтоос ихээхэн хамаардаг. Хамгийн их нарийвчлал нь R 1 ≈ R 2 үед хүрдэг.

Дохио үүсгэгч нь 0.01 Гц - 2 МГц давтамжтай өндөр нарийвчлалтай (0.01 Гц давтамжтай) цахилгаан хэлбэлзлийн эх үүсвэр болдог. G3-110 маркийн дохио үүсгэгч.

Цагаан будаа. 2. Уинстоны гүүрний схем

Спектрийн анализатор нь спектрийн 3ω бүрэлдэхүүн хэсгийг тусгаарлах зориулалттай. Ажил эхлэхийн өмнө спектрийн анализаторыг гурав дахь гармоник хүчдэлтэй нийцэж байгаа эсэхийг шалгасан. Үүнийг хийхийн тулд G3-110 генераторын дохиог спектрийн анализаторын оролт, зэрэгцээ өргөн зурвасын дижитал вольтметрт нийлүүлдэг. Хүчдэлийн далайцын үр дүнтэй утгыг спектр анализатор болон вольтметр дээр харьцуулсан. Утга хоорондын зөрүү 2% байв. Спектрийн анализаторын шалгалт тохируулгыг мөн төхөөрөмжийн дотоод туршилтаар 10 кГц давтамжтайгаар хийсэн. Тээвэрлэгчийн давтамж дахь дохионы утга нь 80 мВ байв.

C1-114/1 осциллограф нь цахилгаан дохионы хэлбэрийг судлах зориулалттай.

Судалгааг эхлүүлэхийн өмнө халаагчийг (утас) туршиж буй шингэний дээжинд оруулах шаардлагатай. Утас нь хөлөг онгоцны хананд хүрч болохгүй. Дараа нь 100-1600 Гц давтамжийн сканнердсан. Спектрийн анализатор дээр судалж буй давтамж дээр 1, 2, 3-р гармоникуудын дохионы утгыг автомат горимд бүртгэдэг.

Гүйдлийн далайцыг хэмжихийн тулд ~0.47 Ом эсэргүүцэлтэй резисторыг хэлхээнд цувралаар ашигласан. Утга нь ойролцоогоор 1 Ом-ийн хэмжих гарны нэрлэсэн утгаас хэтрэхгүй байх ёстой. Осциллограф ашиглан бид хүчдэлийг олсон U. R ба U-г мэдсэнээр бид гүйдлийн далайцыг олсон I 0 . Хэрэглэсэн хүчийг тооцоолохын тулд хэлхээний хүчдэлийг хэмждэг.

Нэгдүгээрт, өргөн давтамжийн хүрээг шалгана. Графикийн шугаман чанар хамгийн их байх үед илүү нарийн давтамжийн мужийг тодорхойлно. Дараа нь сонгосон давтамжийн мужид хэмжилтийг бага давтамжийн алхамаар хийдэг.

Хүснэгтэнд Суурь шингэн (ус) дахь графений оксидын 0,35%-ийн суспенз болох нано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 19 см урт, 100 мкм диаметртэй тусгаарлагчтай зэс утсаар хэмжсэн үр дүнг Зураг 2-т үзүүлэв. 780...840 Гц давтамжийн мужид 26 ° C.

Зураг дээр. Зураг 3-т шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих тавиурын ерөнхий дүр зургийг үзүүлэв.

Хүснэгтэнд Зураг 3-т графений оксидын суспензийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь 26 0С-ийн температурт шингэн дэх концентрациас хамаарах хамаарлыг үзүүлэв. Нано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн хэмжилтийг 0-1.25%-ийн графены ислийн янз бүрийн концентрацид хийсэн.

хүснэгт 2

Нано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжсэн үр дүн

давтамжийн хүрээ	Тойрог давтамж	Одоогийн хүч чадал	Гурав дахь гармоник хүчдэлийн далайц	Температурын өөрчлөлт	Тойрог давтамжийн логарифм	Хүч	Графикийн налуу	Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр

Цагаан будаа. 3. Ерөнхий хэлбэршингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих хэрэгсэл

Хүснэгтэнд Хүснэгт 3-т мөн Максвеллийн томъёогоор тодорхойлсон дулаан дамжилтын илтгэлцүүрүүдийн утгыг харуулав.

(10)

Энд k нь нано шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр; k f - үндсэн шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр; k p - тархсан фазын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (нано бөөмс); φ нь дисперсийн фаз бүрийн эзлэхүүний фазын утга юм.

Хүснэгт 3

Графен ислийн суспензийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрүүдийн харьцаа k exp / k теор ба k exp / k хүснэгт. усыг Зураг дээр үзүүлэв. 4.

Сонгодог Максвеллийн тэгшитгэлээр таамагласан туршилтын өгөгдлүүдийн ийм хазайлт нь бидний бодлоор нано шингэний дулаан дамжуулалтыг нэмэгдүүлэх физик механизмтай холбоотой байж болно, тухайлбал:

Бөөмийн броуны хөдөлгөөний улмаас; шингэнийг холих нь микро-конвектив нөлөөг бий болгож, улмаар дулаан дамжуулах энергийг нэмэгдүүлдэг;

Нэвчилт механизмын дулаан дамжуулалт нь уусгагчийн (ердийн шингэн) бүх бүтцэд нэвтэрч буй нано бөөмсийн бөөгнөрөлийн үр дүнд үүссэн кластерын сувгийн дагуу голчлон явагддаг;

Суурь шингэний молекулууд нь нано бөөмсийн эргэн тойронд өндөр чиг баримжаа бүхий давхаргууд үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр нано бөөмсийн эзлэхүүний хэсгийг нэмэгдүүлдэг.

Цагаан будаа. 4. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн харьцааны графены ислийн концентрацаас хамаарах хамаарал.

Уг ажлыг ОХУ-ын Боловсрол, шинжлэх ухааны яамны санхүүгийн дэмжлэгтэйгээр “Бичил болон нано бүтцийн оношлогоо” шинжлэх ухааны тоног төхөөрөмжийн хамтын ашиглалтын төвийн тоног төхөөрөмжийг ашиглан гүйцэтгэсэн.

Шүүгчид:

Епархин О.М., Техникийн шинжлэх ухааны доктор, профессор, Москвагийн Тээврийн их сургуулийн Ярославль дахь салбарын захирал, Ярославль;

Амиров И.И., физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор, "Физик-технологийн хүрээлэн" Холбооны улсын төсвийн шинжлэх ухааны хүрээлэнгийн Ярославль дахь салбарын эрдэм шинжилгээний ажилтан Оросын академиШинжлэх ухаан, Ярославль.

Бүтээлийг 2014 оны 7-р сарын 28-ны өдөр редактор хүлээн авсан.

Ном зүйн холбоос

Жаров А.В., Савинский Н.Г., Павлов А.А., Евдокимов А.Н. НАНОФЛУИДИЙН ДУЛААН ДАМЖУУЛАХ ХЭМЖЭЭНИЙ ТУРШИЛТЫН АРГА // Суурь судалгаа. – 2014. – No8-6. – P. 1345-1350;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34766 (хандалтын огноо: 02/01/2020). "Байгалийн Шинжлэх Ухааны Академи" хэвлэлийн газраас эрхлэн гаргадаг сэтгүүлүүдийг та бүхэнд хүргэж байна.

Барилгын цар хүрээ ямар ч байсан эхний алхам бол төсөл боловсруулах явдал юм. Зураг нь зөвхөн бүтцийн геометрийг төдийгүй үндсэн тооцоог тусгасан болно дулааны шинж чанар. Үүнийг хийхийн тулд та барилгын материалын дулаан дамжуулалтыг мэдэх хэрэгтэй. Барилга угсралтын гол зорилго нь удаан эдэлгээтэй барилга байгууламж, удаан эдэлгээтэй, дулааны хэт их зардалгүйгээр тав тухтай барилга байгууламж барих явдал юм. Үүнтэй холбогдуулан материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн талаархи мэдлэг нь маш чухал юм.

Тоосгоны хажуугаар илүү сайн дулаан дамжуулалт

Шалгуур үзүүлэлтийн шинж чанар

Дулаан дамжуулалт гэдэг нэр томъёо нь дулааны энергийг илүү халсан объектоос бага халсан объект руу шилжүүлэхийг хэлнэ. Температурын тэнцвэрт байдал үүсэх хүртэл солилцоо үргэлжилнэ.

Дулаан дамжуулалтыг өрөөнүүдийн температур нь орчны температуртай тохирч байх хугацааны уртаар тодорхойлно. Энэ интервал бага байх тусам барилгын материалын дулаан дамжуулалт их байх болно.

Дулаан дамжуулах чанарыг тодорхойлохын тулд дулаан дамжилтын илтгэлцүүр гэсэн ойлголтыг ашигладаг бөгөөд энэ нь ийм, ийм гадаргуугийн талбайг ийм, ийм хугацаанд хэр их дулаан дамжуулж байгааг харуулдаг. Энэ үзүүлэлт өндөр байх тусам дулааны солилцоо нэмэгдэж, барилга илүү хурдан хөрнө. Тиймээс барилга байгууламж барихдаа хамгийн бага дулаан дамжуулалт бүхий барилгын материалыг ашиглахыг зөвлөж байна.

Энэ видеоноос та барилгын материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн талаар мэдэх болно.

Дулааны алдагдлыг хэрхэн тодорхойлох вэ

Дулаан гадагшилдаг барилгын үндсэн элементүүд:

• хаалга (5-20%);
• хүйс (10-20%);
• дээвэр (15-25%);
• хана (15-35%);
• цонх (5-15%).

Дулааны алдагдлын түвшинг дулааны камер ашиглан тодорхойлно. Улаан өнгө нь хамгийн хэцүү газрыг, шар, ногоон өнгө нь дулааны алдагдал бага байгааг илтгэнэ. Хамгийн бага алдагдалтай газруудыг цэнхэр өнгөөр ​​тодруулсан. Дулаан дамжилтын утгыг дараахь байдлаар тодорхойлно лабораторийн нөхцөл, мөн материал чанарын гэрчилгээ олгосон байна.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь дараахь параметрүүдээс хамаарна.

1. Сүвэрхэг чанар. Нүх нь бүтцийн нэг төрлийн бус байдлыг илтгэнэ. Дулаан дамжин өнгөрөхөд хөргөлт хамгийн бага байх болно.
2. Чийгшил. Өндөр түвшинчийгшил нь хуурай агаарыг нүх сүвнээс шингэний дуслуудаар нүүлгэн шилжүүлэхэд хүргэдэг тул үнэ цэнэ хэд дахин нэмэгддэг.
3. Нягт. Өндөр нягтрал нь бөөмс хоорондын илүү идэвхтэй харилцан үйлчлэлийг дэмждэг. Үүний үр дүнд дулааны солилцоо, температурыг тэнцвэржүүлэх нь илүү хурдан явагддаг.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр

Байшингийн дулааны алдагдал нь зайлшгүй бөгөөд гаднах температур доторхоос бага байх үед тохиолддог. Хүчдэл нь хувьсах бөгөөд олон хүчин зүйлээс хамаардаг ба гол хүчин зүйлүүд нь дараах байдалтай байна.

1. Дулаан солилцоонд оролцож буй гадаргуугийн талбай.
2. Барилгын материал ба барилгын элементүүдийн дулаан дамжилтын үзүүлэлт.
3. Температурын зөрүү.

Грекийн λ үсэг нь барилгын материалын дулаан дамжуулалтыг илэрхийлэхэд хэрэглэгддэг. Хэмжих нэгж - Вт/(м×°С). Тооцооллыг 1 м² метр зузаантай хананд зориулж хийсэн. Энд температурын зөрүү 1 ° C байна.

Кейс судалгаа

Уламжлал ёсоор материалыг дулаан тусгаарлагч ба бүтцийн гэж хуваадаг. Сүүлийнх нь хамгийн өндөр дулаан дамжуулалттай бөгөөд тэдгээр нь хана, тааз болон бусад хашаа барихад ашиглагддаг. Материалын хүснэгтээс харахад төмөр бетоноор хийсэн хана барихдаа хүрээлэн буй орчинтой бага дулаан солилцоог хангахын тулд тэдгээрийн зузаан нь ойролцоогоор 6 м байх ёстой бүтэц нь их хэмжээний, үнэтэй байх болно.

Хэрэв дизайн хийх явцад дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг буруу тооцоолсон бол ирээдүйн байшингийн оршин суугчид эрчим хүчний эх үүсвэрээс дулааны зөвхөн 10% -д сэтгэл хангалуун байх болно. Тиймээс стандарт барилгын материалаар хийсэн байшингуудыг нэмэлт дулаалахыг зөвлөж байна.

Хийх замаар зохих ус үл нэвтрэхдулаалга, өндөр чийгшил нь дулаан тусгаарлах чанарт нөлөөлөхгүй бөгөөд бүтцийн дулаан дамжуулах эсэргүүцэл нь хамаагүй өндөр болно.

Ихэнх хамгийн сайн сонголт- тусгаарлагч ашиглах

Хамгийн түгээмэл сонголт бол хослол юм даацын бүтэцнэмэлт дулаан тусгаарлагч бүхий өндөр бат бэх материалаар хийгдсэн. Жишээлбэл:

1. Хүрээний байшин. Тусгаарлагчийг бэхэлгээний хооронд байрлуулна. Заримдаа дулаан дамжуулалт бага зэрэг буурсан тохиолдолд шаардлагатай байдаг нэмэлт тусгаарлагчүндсэн хүрээний гадна талд.
2. Стандарт материалаар хийсэн барилгын ажил. Хана нь тоосго эсвэл шороон блок байх үед дулаалгыг гаднаас нь хийдэг.

Гаднах хананд зориулсан барилгын материал

Өнөөдрийн байдлаар хананууд нь баригдсан янз бүрийн материал, гэхдээ хамгийн алдартай хэвээр байна: мод, тоосго болон Барилгын тоосго нь. Гол ялгаа нь барилгын материалын нягтрал ба дулаан дамжилтын илтгэлцүүр юм. Харьцуулсан шинжилгээолох боломжийг танд олгоно алтан дундажЭдгээр параметрүүдийн хоорондын хамааралд. Нягтрал их байх тусам илүү их байх болно ачаалал даах чадварматериал, улмаар бүх бүтэц. Гэхдээ дулааны эсэргүүцэлбага болж, өөрөөр хэлбэл эрчим хүчний зардал нэмэгддэг. Ихэвчлэн бага нягтралтай үед сүвэрхэг байдаг.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр ба түүний нягт.

Хананд зориулсан дулаалга

Гаднах хананы дулааны эсэргүүцэл хангалтгүй үед тусгаарлагч материалыг ашигладаг. Ихэвчлэн 5-10 см-ийн зузаан нь тохь тухтай дотоод бичил уур амьсгалыг бий болгоход хангалттай.

λ коэффициентийн утгыг дараах хүснэгтэд үзүүлэв.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь материалын дулааныг өөрөө дамжуулах чадварыг хэмждэг. Энэ нь найрлага, бүтцээс ихээхэн хамаардаг. Металл, чулуу зэрэг нягт материалууд нь сайн хөтөчдулаан, харин хий, сүвэрхэг тусгаарлагч зэрэг бага нягттай бодисууд нь муу дамжуулагч юм.

Дулаан дамжуулалтыг хэмжих олон аргыг өнгөрсөн хугацаанд ашиглаж ирсэн. Одоогийн байдлаар тэдгээрийн зарим нь хуучирсан боловч дулаан дамжуулалтын тэгшитгэлийн шийдэлд үндэслэсэн тул онол нь сонирхолтой хэвээр байна. энгийн системүүд, практикт байнга тулгардаг.

Юуны өмнө аливаа материалын дулааны шинж чанар нь янз бүрийн хослолоор илэрдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй; гэхдээ материаллаг шинж чанар гэж үзвэл янз бүрийн туршилтаар тодорхойлж болно. Биеийн гол дулааны шинж чанар, тэдгээрийг тодорхойлох туршилтуудыг жагсаацгаая: a) суурин туршилтын горимд хэмжсэн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр; б) калориметрийн аргаар хэмждэг нэгж эзэлхүүн дэх дулааны багтаамж; в) туршилтын тогтмол горимд хэмжсэн хэмжигдэхүүн; г) туршилтын тогтворгүй нөхцөлд хэмжсэн дулааны тархалт х. Үнэн хэрэгтээ суурин бус горимд хийгдсэн ихэнх туршилтууд нь зарчмын хувьд тодорхойлох, тодорхойлох боломжийг олгодог.

Бид энд хамгийн түгээмэл аргуудыг товч тайлбарлаж, тэдгээрийг хамарсан хэсгүүдийг зааж өгөх болно. Үндсэндээ эдгээр аргуудыг хэмжилтийг суурин горимд (тогтвортой горимын аргууд), үе үе халаалттай, суурин бус горимд (хөдөлгөөнгүй горимын аргууд) гүйцэтгэдэг гэж хуваадаг; Тэдгээрийг цаашид муу дамжуулагчийг судлах, металлыг судлахад ашигладаг аргууд гэж хуваадаг.

1. Хөдөлгөөнгүй горимын аргууд; муу дамжуулагчид. IN энэ аргаэнэ бүлгийн § 1-д заасан үндсэн туршилтын нөхцөлийг чанд биелүүлж, судалж буй материал нь хавтан хэлбэртэй байх ёстой. Аргын бусад хувилбаруудад та материалыг хөндий цилиндр (§ 2, VII бүлгийг үзнэ үү) эсвэл хөндий бөмбөрцөг (§ 2, IX бүлгийг үз) хэлбэрээр судалж болно. Заримдаа дулаан дамждаг туршилтын материал нь зузаан саваа хэлбэртэй байдаг, гэхдээ дотор нь байдаг энэ тохиолдолдонол нь илүү төвөгтэй болж хувирав (VI бүлгийн §§ 1, 2, VIII бүлгийн § 3-ыг үзнэ үү).

2. Суурин горимын дулааны аргууд; металлууд. Энэ тохиолдолд ихэвчлэн ашиглагддаг металл дээжсаваа хэлбэртэй, төгсгөл нь янз бүрийн температурт хадгалагддаг. Хагас хязгаарлагдмал савааг бүлгийн § 3-т авч үзнэ. IV, мөн хязгаарлагдмал урттай саваа - Ч-ийн 5-р зүйлд. IV.

3. Цахилгааны аргуудсуурин горим, металл. Энэ тохиолдолд утас хэлбэртэй металлын дээжийг цахилгаан гүйдэл дамжуулж халааж, төгсгөлийг нь тогтмол байлгана. температурыг тохируулах(§ 11 IV бүлэг, жишээ IX § 3 VIII бүлгийг үзнэ үү). Та мөн халсан утсанд радиаль дулааны урсгалын тохиолдлыг ашиглаж болно цахилгаан цохих(жишээ V § 2 VII бүлгийг үзнэ үү).

4. Шингэнийг хөдөлгөх хөдөлгөөнгүй горимын аргууд. Энэ тохиолдолд хоёр усан сангийн хооронд хөдөлж буй шингэний температурыг хэмжиж, өөр өөр температурыг хадгалдаг (§ 9, IV-р бүлгийг үз).

5. Үе үе халаах аргууд. Эдгээр тохиолдолд саваа эсвэл хавтангийн төгсгөл дэх нөхцөл байдал тогтвортой байдалд хүрсний дараа тодорхой хугацааны дараа температурыг дээжийн тодорхой цэгүүдэд хэмждэг; Хагас хязгаарлагдмал саваагийн хэргийг Бүлгийн 4-р зүйлд авч үзнэ. IV, мөн хязгаарлагдмал урттай саваа - ижил бүлгийн 8-р зүйлд. Үүнтэй төстэй аргыг температурын хэлбэлзлийн үед хөрсний дулааны тархалтыг тодорхойлоход ашигладаг нарны халаалт(§ 12 II бүлгийг үзнэ үү).

IN Сүүлийн үедэдгээр аргууд тоглож эхэлсэн чухал үүрэгбага температурын хэмжилтийн үед; Тэд бас онолын хувьд харьцангуй давуу талтай нарийн төвөгтэй системүүдцахилгаан долгионы хөтлүүрийг судлахад зориулж боловсруулсан аргуудыг ашиглаж болно (§ 6, I бүлгийг үзнэ үү).

6. Суурин бус горимын аргууд. Өнгөрсөн хугацаанд түр зуурын аргуудыг тогтвортой байдлын аргуудаас арай бага ашигладаг байсан. Тэдний сул тал бол туршилтын бодит хилийн нөхцөл нь онолын дэвшүүлсэн нөхцөлтэй хэрхэн нийцэж байгааг тогтооход бэрхшээлтэй байдаг. Ийм зөрүүг харгалзан үзэх нь маш хэцүү байдаг (жишээлбэл, хил дээрх холбоо барих эсэргүүцлийн тухайд), энэ нь суурин горимын аргуудаас илүү эдгээр аргуудын хувьд илүү чухал юм (§ 10, II бүлгийг үз). Үүний зэрэгцээ, суурин бус горимын аргууд нь өөрөө сайн мэддэг давуу талуудтай байдаг. Тиймээс эдгээр аргуудын зарим нь маш хурдан хэмжилт хийх, температурын бага зэрэг өөрчлөлтийг харгалзан үзэхэд тохиромжтой; Нэмж дурдахад дээжийг лабораторид хүргэхгүйгээр "газар дээр" хэд хэдэн аргыг ашиглах боломжтой бөгөөд энэ нь ялангуяа хөрс, хөрс гэх мэт материалыг судлахад маш чухал юм. чулуулаг. Ихэнх хуучин аргууд нь температурын эсрэг цаг хугацааны графикийн зөвхөн сүүлчийн хэсгийг ашигладаг; энэ тохиолдолд харгалзах тэгшитгэлийн шийдийг нэг экспоненциал гишүүнээр илэрхийлнэ. § 7 бүлэгт. IV, § 5 бүлэг. VI, § 5 бүлэг. VIII ба § 5 бүлэг. IX энгийн биеийн хөргөлтийн тохиолдлыг авч үзнэ геометрийн хэлбэртүүний гадаргуугаас шугаман дулаан дамжуулалттай. § 14 бүлэгт. IV, цахилгаан гүйдлээр халсан утсан дахь тогтмол бус температурын тохиолдлыг авч үзнэ. Зарим тохиолдолд нэг цэг дэх температурын өөрчлөлтийн графикийг бүхэлд нь ашигладаг (§ 10, II бүлэг ба § 3, III бүлгийг үз).

Өнөөдрийг хүртэл нэгдсэн ангилал боловсруулаагүй байгаа нь олон янз байдалтай холбоотой юм одоо байгаа аргууд. Материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих алдартай туршилтын аргуудыг суурин ба суурин бус гэсэн хоёр том бүлэгт хуваадаг. Эхний тохиолдолд тооцооллын томъёоны чанар нь дулаан дамжилтын тэгшитгэлийн хэсэгчилсэн шийдлүүдийг ашигладаг.

өгөгдсөн, хоёрдугаарт - өгсөн, Т нь температур; f - цаг; - дулааны тархалтын коэффициент; l - дулаан дамжилтын илтгэлцүүр; ХАМТ - тодорхой дулаан; g - материалын нягтрал; - Харгалзах координатын системд бичигдсэн Лаплас оператор; - эзэлхүүний дулааны эх үүсвэрийн тодорхой хүч.

Эхний бүлгийн аргууд нь суурин ашиглахад суурилдаг дулааны горим; хоёр дахь нь - суурин бус дулааны горим. Хэмжилтийн шинж чанараар дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох суурин аргууд нь шууд (өөрөөр хэлбэл дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг шууд тодорхойлдог) бөгөөд үнэмлэхүй ба харьцангуй гэж хуваагддаг. Үнэмлэхүй аргуудын хувьд туршилтаар хэмжсэн параметрүүд нь тооцооллын томъёог ашиглан дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн хүссэн утгыг авах боломжтой болгодог. Харьцангуй аргуудын хувьд туршилтаар хэмжсэн параметрүүд нь тооцооллын томъёог ашиглан дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн хүссэн утгыг авах боломжтой болгодог. Харьцангуй аргуудын хувьд хэмжсэн параметрүүд нь үнэмлэхүй утгыг тооцоолоход хангалтгүй байдаг. Энд хоёр боломжит тохиолдол бий. Эхнийх нь нэгдмэл байдлаар авсан анхныхтай харьцуулахад дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн өөрчлөлтийг хянах явдал юм. Хоёр дахь тохиолдол нь мэдэгдэж буй дулааны шинж чанар бүхий лавлагаа материалыг ашиглах явдал юм. Энэ тохиолдолд тооцооны томъёонд стандартын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг ашиглана. Харьцангуй аргууд нь зарим нэг давуу талтай байдаг үнэмлэхүй аргууд, учир нь тэдгээр нь илүү хялбар байдаг. Хөдөлгөөнгүй аргуудын цаашдын хуваагдлыг халаалтын шинж чанар (гадаад, эзэлхүүн ба хосолсон) болон дээж дэх температурын талбайн изотермийн төрлөөр (хавтгай, цилиндр, бөмбөрцөг) хийж болно. Гаднах халаалттай аргуудын дэд бүлэгт гаднах (цахилгаан, эзэлхүүн гэх мэт) халаагуур, дээжийн гадаргууг дулааны цацраг эсвэл электрон бөмбөгдөлтөөр халаах бүх аргууд орно. Эзлэхүүн халаалттай аргуудын дэд бүлэг нь дээжээр дамжих гүйдлээр халаах, судалж буй дээжийг нейтрон эсвэл g-цацрагаас халаах, эсвэл хэт өндөр давтамжийн гүйдэлд ашигладаг бүх аргуудыг нэгтгэдэг. Хосолсон халаалттай аргуудын дэд бүлэгт дээжийн гаднах болон эзэлхүүн халаалт, эсвэл завсрын халаалт (жишээлбэл, өндөр давтамжийн гүйдэл) зэрэг аргыг багтааж болно.

Хөдөлгөөнгүй аргуудын бүх гурван дэд бүлэгт температурын орон

өөр байж болно.

Хавтгай изотермууд нь дээжийн тэгш хэмийн тэнхлэгийн дагуу дулааны урсгалыг чиглүүлэх үед үүсдэг. Уран зохиолд хавтгай изотерм ашигладаг аргуудыг тэнхлэгийн болон уртааш дулааны урсгалтай аргууд гэж нэрлэдэг бөгөөд туршилтын тохиргоог өөрөө хавтгай төхөөрөмж гэж нэрлэдэг.

Цилиндр изотермууд нь цилиндр дээжийн радиусын дагуух дулааны урсгалын тархалттай тохирч байна. Дулааны урсгалыг бөмбөрцөг хэлбэрийн дээжийн радиусын дагуу чиглүүлсэн тохиолдолд бөмбөрцөг изотермууд үүсдэг. Ийм изотермийг ашигладаг аргуудыг бөмбөрцөг гэж нэрлэдэг ба төхөөрөмжийг бөмбөрцөг гэж нэрлэдэг.