WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«Введение Актуальность темы: Практически все процессы, происходящие в природе, протекают с превращением энергии- поглощением или выделением ...»

Введение

Актуальность темы: Практически все процессы, происходящие в

природе, протекают с превращением энергии- поглощением или выделением

тепла. Некоторые знания в этих процессах позволят лучше понять тепловые

действия физических процессов или химических реакций, большое

множество биологических явлений, строение молекул, а также

оптимизировать процессы производства и, учитывая энтропию, выяснить

условия химических равновесий. Исследование физико-химических процессов и тепловых эффектов химических реакций является задачей термохимии, а важнейшим опытным методом в термохимии, с помощью которого измеряются тепловые эффекты, является калориметрия.

Калориметрия- это сумма средств и методов измерения тепловых эффектов, сопутствующих разнообразные физические, биологические и химические процессы [1].

Разработанный в данной работе реактор-калориметр представляет собой тонкую медную пластину с диаметром 60-100 мм, верхняя сторона которой предназначена для облучения электронным пучком различных материалов, в том числе жидкости, в следствии чего имеет форму чаши с тонкими краями, а нижняя сторона содержит датчик температуры, фиксирующий с большой точностью нагрев реактора-калориметра и также содержит нагревательный элемент, который служит для калибровки собственной теплоемкости реактора-калориметра. Вся эта система через блок преобразования сигнала соединяется с компьютером, откуда задаются и считываются показатели «калориметрической системы».

Данная разработка делает процесс измерения энергии импульсного электронного пучка наименее трудоёмким и обеспечивает достаточную точность результатов.

Цель работы: разработка, изготовление и испытание реакторакалориметра для измерения энергии электронного пучка.

Объект исследования: реактор-калориметр для измерения энергии импульсного электронного пучка.

Предмет исследования: совокупность методов и средств измерения тепловых эффектов, сопровождающих различные физические, химические и биологические процессы.

Научная новизна: усовершенствование метода определения энергии импульса заряженных частиц, исключающего множество факторов погрешности измерения, которые не учитываются в настоящей практике.

Практическая значимость: с более точными данными импульса заряженных частиц изучение тепловых эффектов химических реакций и физико-химических процессов значительно увеличивается.

Методы и средства исследований: экспериментальные исследования выполнялись с использованием аппаратуры лаборатории №1: цифровом термометре и электронном нагревателе, предназначенном для удаленного измерения температуры и управляемого нагревания объекта измерения, разработанным в стенах лаборатории, датчика температуры ТСМ ОВЕН ДТС014 50М В3 20, ртутного термометра, измерителя иммитанса е7-21 для определения сопротивления, осциллографа tektronix tds2024c, для определения параметров импульса с ускорителя и нагревателя и импульсного электронного ускорителя.

Реализация работы: экспериментальный реактор-калориметр успешно разработан, собран и испытан в стенах лаборатории №1 ИФВТ ТПУ.

1 Обзор литературы

1.1 Виды теплообмена Теплообмен – это процесс изменения внутренней энергии без произведения работы над телом или самим телом. Теплообмен всегда протекает в обусловленном течении: от тел с наиболее значительной температурой к телам с наиболее малой. В момент, когда температура обоих тел становятся одинаковой, теплообмен прекращается. Теплообмен может осуществляться тремя способами:





1 конвекцией;

2 излучением;

3 теплопроводностью.

1.1.1 Конвекция

Конвекция – это процесс теплопередачи, который происходит путем передвижения энергии потоками жидкости или газа. Пример явления конвекции: маленькая бумажка-вертушка, установленная над огнём свечи или электрической лампой, под воздействием взвихривающегося нагретого воздуха принимается вращаться. Этот процесс можно объяснить таким образом. Воздух, касаясь теплой лампочки, нагревается, расширяется и делается менее плотным, чем холодный воздух вокруг него. Сила Архимеда, воздействующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. Поэтому нагретый воздух взвевается вверх, а на его место встает холодный воздух.

Различают два вида конвекции:

естественная (или свободная), возникающая в веществе самостоятельно при его неравномерном нагревании. При подобной конвекции нижние слои вещества нагреваются, делаются легче и всплывают, а верхние слои, охлаждаются, делаются тяжелее и спускаются вниз;

2 вынужденная, которая наблюдается при перемешивании жидкости мешалкой, ложкой, насосом и т. д.

Для того, чтобы в жидкостях и газах случалась конвекция, нужно их нагревать снизу. Конвекция в твердых телах случаться не может.

1.1.2 Излучение

Излучение – электромагнитное излучение, испускаемое за счет внутренней энергии веществом, находящимся при определенной температуре. Передача энергии излучением различается от других типов теплопередачи: она может реализовываться в полном вакууме. Испускают энергию все тела: и чрезвычайно нагретые, и слегка, например тело человека, костер, электрическая плита и др. Но чем больше температура тела, тем больше энергии передается им излучением. При этом энергия отчасти остается в этих телах, а отчасти отражается. При поглощении энергии тела нагреваются неодинаково, в зависимости от своей поверхности. Темные тела лучше поглощают и излучают энергию, чем светлые тела. Вместе с тем темные тела остывают быстрее из-за излучения, чем светлые тела. К примеру, в светлом чайнике горячая вода продолжительнее сберегает большую температуру, чем в темном.

1.1.3 Теплопроводность

Теплопроводность – явление, когда внутренняя энергия одной части тела получает ее от другой части или другого тела при их прямом контакте.

Максимальную теплопроводность имеют металлы. Так, при спуске металлического провода в стакан с горячей водой крайне скоро конец провода станет также горячим. Плохой теплопроводностью владеют шерсть, волосы, бумага, пробка, перья птиц и другие пористые тела. Это происходит из-за того, что между волокнами этих материалов хранится воздух. Самой плохой теплопроводностью владеет вакуум (пространство без воздуха).

Поясняется это тем, что теплопроводность – это передача энергии от одной части тела к другой, которая случается при действии друг на друга молекул или других частиц. В месте, где нет никаких частиц, теплопроводность не может происходить.

Если вдруг зарождается нужда сохранить тело от остужения или согревания, то используют вещества с низкой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки из дерева или пластмассы. Дома строят из дерева или кирпича, имеющих плохую теплопроводность, а значит они защищают от остывания [2].

1.1.4 Теплоемкость

–  –  –

1.2 Калориметрический метод исследования Значительное число трудов по калориметрии связано с вопросами физики твердого тела. Плоды калориметрических исследований позволяют овладевать полной термодинамической характеристикой интересующего нас действия и делать наши выводы более категоричными и предсказанными.

Присуще, что термодинамический подход обширно заинтересовал еще и биологов, все чаще внедряющих точные методы для исследования процессов в живых организмах.

Все достоверно определенные термодинамические характеристики на сегодняшний день невелики и они не могут обеспечить решение немалого и быстровозрастающего количества задач, затеивающихся в науке и промышленности. Благодаря этому для получения термодинамических данных доводится обращаться к их экспериментальному установлению. Тем не менее предпочтение наиболее разумного пути измерения термодинамических свойств веществ чаще всего бывает труден. С одной стороны, для этого необходимо хорошо знать потенциалы конкретных калориметрических методов, а с другой стороны, внимательно осваивать химические и физико-химические свойства веществ, которые подлежат изучению [1].

1.2.1 Классификация и устройство калориметров

Используемые в калориметрии методы измерений и оборудование очень многообразны, потому что решение калориметрических задач подчиняется исследуемым процессам и обстоятельствами его проведения.

Нахождение количества теплоты выделившейся (или поглотившейся) в различных процессах, проводят в особом приборе – калориметре. Множество частей калориметра, между которыми делится все измеряемое тепло называют калориметрической системой. Калориметрические измерения обычно заключаются в слежении за изменением температуры калориметрической системы во время опыта. Нередко для того, чтобы сократить термин «калориметрическая система» все условно замещают термином «калориметр», который, стало быть, используется в двух смыслах.

Создание всей классификации калориметров навряд ли вероятно ввиду многообразности как приборов, так и калориметрических методов.

Вследствие этого основные принципы калориметрии излагают, как правило, анализируя наиболее характерные и распространенные калориметры. Их часто различают по предназначению, рабочему интервалу температур, числу реакционных камер и т.д.

Калориметр обычно обозначает сосуд, в котором проистекают измеряемые тепловые явления. Выделяющаяся или поглощающаяся в этом сосуде теплота вызывает изменение температуры калориметра, в следствии чего возникает теплообмен с внешней средой. Теплообмен может быть между поверхностью калориметрического сосуда (внутренней оболочкой) и поверхностью полости (внешней оболочкой), где умещен этот сосуд.

Тепловой поток W, возникающий между обеими оболочками, увеличивается, если увеличивается разность температур T и увеличивается теплопроводность среды, которая их делит.

При неизменной температуре:

W = ·T, (4)

В этом выражении, сходствующем с законом Ома, играет самую важную характеристику применяемого прибора и может предназначаться для классификации разных типов калориметров.

Ввиду этого и отталкиваясь из рассмотрения трудов по калориметрии и микрокалориметрии, больше всех популярна классификация калориметров, включающая: адиабатические, изотермические, диатермические, теплопроводящие и проточные.

В адиабатических калориметрах теплообмена реакционной камеры с окружающей средой нет, либо его мало. Здесь внутренняя и внешняя оболочки изолированы друг от друга практически идеальным термическим изолятором, поэтому калориметр является непроницаемым для тепла. В таких условиях теплота Q выделяемая в калориметре с начала опыта, почти вся расходуется на нагрев его содержимого.

По окончании опыта температура калориметра делается выше первоначальной на T и:

Q = C·T, (5) где С – теплоемкость калориметра.

Подобный прибор представляется интегратором, который суммирует все количество теплоты, которое выделяется в нем в течение эксперимента:

теплота реакции, механическое перемешивание, испарение и д.р. Чтобы обеспечить условия наименьшего теплообмена пространство между реакционной камерой и внешней оболочкой калориметра стараются вакуумировать. Также очень результативно применение одного или нескольких охватывающих калориметрическую систему экранов, температура которых во время измерения поддерживается одинаковой с температурой внешней поверхности калориметрической системы.

Одинаковая температура подерживается терморегулятором из датчика разности температур и электрическим нагревателем. На практике адиабатические оболочки можно представить сосудами Дьюара, используемыми преимущественно при температурах ниже окружающей. Но все же они не применяются для опытов, длительность которых охватывает порядок нескольких часов; так же теплоемкость сосудов Дьюара находится неудобно, потому что она зависит от длительности опыта.

Адиабатический метод, который был предложен в первый раз французским ученым Персоном (1849), был приведен практически Ричардсом (1905) и на сегодняшний день обширно используется. Тем не менее адиабатические калориметры вледеют сравнительно высокой инерцией и работают при температуре, изменяющейся в течение опыта. Исследуемый объект, будь то химический или живой, находится, таким образом, в экспериментальных условиях, изменяющихся во время совершаемых действий. Вследствие этого нелегко определить истинный ритм тепловыделения для стабильных условий.

В изотермических калориметрах теплопроводность калориметра крайне высока и теплота не запасается в калориметре, а стремительно передается в окружающую среду. Разность температур T в этом случае все время крайне незначительна. Её измерение очень трудоемко и неточно. Она к тому же весьма мало интересна. Изотермические калориметры зачастую используют для нахождения тепловых эффектов длинных процессов и обладают характерным назначением. В калориметрии к этой категории принято причислять калориметры, в которых критерием энергии является количество вещества, поменявшего агрегатное состояние. Но все же к этому же типу возможно причислить и калориметры, в которых эндотермический тепловой эффект восполняют электрической энергией, а экзотермический эффектом Пельтье (Рисунок 1).

–  –  –

На рисунке введены следующие обозначения: А– зона выделения теплоты; В – изолирующие части; С – внешний блок, хорошо проводящий тепло; D – лед или другое легко плавящееся вещество; К – термопары, связанные с гальванометром G; Е– градуированная пробирка; X – часть теплоты, оставшаяся в калориметрической камере; Y – часть теплоты, рассеявшаяся во внешнюю среду. Максимальная часть выделившейся теплоты теплопроводящего калориметра Тиана-Кальве переводится из зоны А к внешней оболочке по термопарам, которые охватывают калориметрический сосуд. Замеряют термоэлектродвижущую силу термобатарей, пропорциональную утрачиваемой тепловой мощности. Вся теплота, которая выделилась в изотермическом калориметре применяется для плавления установленного количества без затруднительно плавящегося вещества. Образующуюся в последствии плавления жидкость сосредоточивают и взвешивают.

Ледяной калориметр Бунзена – наиболее идеальный тип изотермического калориметра. В этом приборе находят массу льда, тающего в калориметре под действием теплоты изучаемого процесса. По массе льда, растаявшего с начала опыта, находят, после надлежащих пересчетов, совместное количество выделившейся теплоты Q. Прибор работает в этих условиях и как интегратор. Лед, применяемый в приборе Бунзена, можно заменить каким-нибудь другим без труда плавящимся веществом, если нужно произвести опыты при температурах, от 0°С. В частности в изотермическом калориметре типа Метьюза теплота Q, выделяемая в калориметре, находится по весу четыреххлористого углерода, испарившегося при его нормальной температуре кипения Tboil=349,66±0,05К.

Однако калориметры типа Бунзена или Метьюза весьма сложны в обращении. Также проточные калориметры не поддерживают условия нулевого метода и для них необходим двойной контроль: расхода жидкости и разности двух температур, и едва приближенно изотермичны. Помимо этого изотермические или полуизотермические калориметры показывают чрезмерно высокую термическую инертность, непозволительную в приборахосциллографах, которые обязаны обеспечить верные измерения выделяющейся теплоты. В самом деле, плавление льда протекает тихо, а равновесие, наступающее в проточном методе, совершается только с крайне значительным запаздыванием.

В диатермических калориметрах количество теплоты находится по изменению температуры калориметрической системы. В нем калориметрический сосуд или блок как правило располагают в гнезде, которое находится в среде с изменяемой температурой, или просто охватывают калориметрическую систему регулируемыми экранами.

Охватывающие калориметрическую систему приспособления создадут оболочку калориметра. По порядку проведения измерений калориметры переменной температуры можно распределить на калориметры с изотермической оболочкой и калориметры с адиабатической оболочкой.

Метод регистрации теплообмена калориметра с окружающей средой целиком и полностью находится режимом проведения измерений.

Дифференциальные сканирующие калориметры (ДСК), по сути, причисляются к категории калориметров переменной температуры с непрерывным вводом энергии, функционирующих в адиабатическом режиме.

Но из-за того, что ДСК недавно получили весьма обширное распространение и производятся приборостроительной промышленностью в крупных количествах и в различных конструктивных вариациях, обыкновенно их подвергают анализу как особый тип калориметрической аппаратуры.

Теплопроводящие калориметры или калориметры Кальве еще принято разбирать как особенный тип калориметров. В этих калориметрах реакционные камеры окружены дифференциально включенными измерительными термобатареями. Принцип работы калориметра лежит в измерении термоэлектродвижущей силы, которая возникает в термобатарее, когда проходит через неё тепловй поток от реакционной камеры к большому металлическому калориметрическому блоку термостата калориметра или наоборот. При этом температура калориметрической реакционной камеры невелико меняется, всё же эти калориметры не разрешается прозвать диатермическими или строго изотермическими. При компенсации экзотермического теплового эффекта теплотой Пельтье они приобретают общие черты с калориметрами постоянной температуры. Но все же и в этом случае для них свойственна некоторая особенность, присущая лишь для этого типа приборов: нескомпенсированная теплота Долю выделяемой энергии обнаруживают в них с помощью измерения мощности теплового потока, зарождающегося между рабочей ячейкой и внешней оболочкой.

В проточных калориметрах тепловой эффект находится по заранее известным удельной теплоёмкости и весу газа или жидкости, расходующих тепло из реакционной камеры, их нагрев или охлаждение при теплообмене.

Изложенное выше описание является, безусловно, не полноценным, но все равно передает общее представление об очень распространенных калориметрических приборах [1].

1.2.2 Проведение и расчет опыта в калориметре с переменной температурой

Калориметрический опыт заключается в измерении количества теплоты Q, сопутствующей проводимую в калориметре химическую реакцию или той или другой иной процесс. Разберем, как находит решение эта задача при применении наиболее распространенных аппаратов – калориметров переменной температуры с изотермической оболочкой. Каждый калориметр переменной температуры можно изобразить для себя состоящим из двух частей – калориметрической системы и оболочки. Калориметрической системой называют сумму всех частей калориметра, между которыми протекает распределение теплоты. Оболочка охватывает калориметрическую систему и обеспечивает назначенные, жестко зафиксированные обстоятельства теплообмена калориметрической системы с окружающей средой.

Нахождение значения теплового эффекта процесса Q из эксперимента, который был проведен в калориметре переменной температуры, указанным выше, производят по уравнению:

Qx = W·Тх, (6) Численное значение W как правило находят экспериментальным путем при градуировке калориметра, придавая ему известное количество энергии и замеряя порожденное этим увеличение температуры Тх.

Значительная сложность состоит в том, что уровень Тх, который именуют подлинным изменением температуры, невозможно смерить прямо.

Для начала, на это значение неминуемо накладывается теплообмен калориметрической системы с окружающей средой. Затем в настоящем калориметрическом опыте почти постоянно приходится взаимодействовать с побочными источниками энергии: трение мешалки калориметра, энергия измерительного тока термометра сопротивления и т.д. Вследствие этого прямо отмечаемое в эксперименте изменение температуры Т все время различается от подлинного. Для того чтобы получить подлинное изменение температуры Тх, нужно к значению Т ввести поправку на теплообмен и на побочные тепловые эффекты. Зачастую температуру изометрической оболочки ставят выше температуры калориметра.

Стало быть, в отсутствие побочных тепловых эффектов:

–  –  –

где – поправка на теплообмен.

Для подсчёта значения есть множество подробно разработанных методов. Все они организованы на слежении за изменением температуры калориметрической системы, во время протекания исследуемого процесса, и в течение кое-какого времени до его начала и окончания. Калориметрический эксперимент как правило состоит из трех этапов. В первом этапе эксперимента, который длится до начала проведения исследуемого процесса, находят скорость изменения температуры калориметрической системы без измеряемой теплоты (так называемый «температурный ход»).

Основной этап – это часть эксперимента, во время которого протекает стремительное и неравномерное изменение температуры калориметра в результате проведения в нем изучаемого процесса. К основному этапу причисляют еще время, нужное для распределения выделившейся теплоты в калориметрической системе. Разность температур системы в конце и в начале основного этапа Тn –То это и есть отмечаемое в эксперименте изменение температуры Т.

Последний этап следует незамедлительно за основным этапом. Его начало обусловливается временем, когда заканчивается распределение введенной теплоты в калориметрической системе и настаёт систематический тепловой режим. Этот момент можно ввести по равномерному изменению температуры системы. В последнем этапе, как и в первом, в течение обусловленного времени находят температурный ход калориметрической системы.

Теплообмен калориметра с окружающей средой выполняется по трем различным механизмам – через теплопроводность, излучение и конвекцию.

Так как жесткий учет теплообмена в калориметрическом опыте почти невыполним, нужно придерживаться условиям, при которых упрощенный расчет поправки на теплообмен не искривляет итог.

Главные из этих условий заключаются в следующем:

1 разность температур калориметра и окружающей его оболочки не должна превышать 2-3 градуса;

2 внешняя поверхность калориметра и внутренняя поверхность оболочки должны обладать хорошей отражательной способностью;

3 расстояние между стенками калориметрического сосуда и оболочки должно составлять около 10 мм; при этом конвекция почти опускается, а теплопотери, определенные теплопроводностью воздуха, малы;

4 увеличение температуры в эксперименте не должно превосходить 2°С. Наилучшее значение увеличения температуры находится в интервале от 1°С до 2°С.

В данных условиях полный теплообмен изображается законом охлаждения Ньютона, который гласит, что количество теплоты q, получаемое или теряемое телом (здесь калориметром) в единицу времени, пропорционально разности температур тела Ткал и окружающей его оболочки

Тоб:

q = K·(Тоб –Ткал), (8)

Законы, по которым совершается теплообмен, совсем разнообразны для теплопроводности, излучения и конвекции. Но все же более подробный анализ законов теплообмена показывает, что при соблюдении нужных условий показанная выше формула точно обрисовывает все его виды.

В калориметрах с изотермической оболочкой ее температура держится неизменной (с точностью до ± 0,001° и выше). В подобных калориметрах поправка на теплообмен очень высока (несколько процентов от Т), но может быть вычислена довольно точно. Они используются для изучения температуры довольно стремительных процессов (растворение, сгорание и др.). Для изучения тепловых эффектов продолжительных процессов (от одного часа и больше) применяют главным образом калориметры с адиабатной оболочкой, температура которой удерживается как можно более близкой к температуре калориметра. В прочем существенно уменьшается поправка на теплообмен, определённая в предоставленном случае всегонавсего неточностью поддержания адиабатных условий.

В калориметрах с изотермической оболочкой в период эксперимента во всех трех этапах делается измерение температуры калориметра как правило через равные промежутки времени. В калориметрах с адиабатной оболочкой во всех трех этапах эксперимента делается измерение разности температур оболочки и калориметра, температура же калориметра измеряется лишь в первоначальном и последнем этапах. Изменение температуры калориметра в данных этапах близко к нулю, и поправка на теплообмен составляет довольно низкое значение.

Точность измерений в калориметре переменной температуры, обычно, обусловливается тем, с какой точностью в опыте измерено увеличение температуры самого калориметра Т. Для того чтобы увеличить точность измерений, нужно или повысить увеличение температуры в опыте или увеличить точность измерения температуры. Тем не менее значительно повысить увеличение температуры выше 1-2°С без возможных последствий привнести значительную погрешность при подсчете поправки на теплообмен неосуществимо.

Длительность первоначального и последнего этапов калориметрического эксперимента обязана быть такой, чтобы была возможна довольно большая точность измерения температурного хода без теплового эффекта. Наряду с этим бессмысленно чрезмерно затягивать первоначальный или последний этапы, поскольку аппроксимация температурного хода линейной зависимостью от времени, применяемая при рассчитывании поправки на теплообмен, имеет место только на довольно недолгих временных интервалах в 15-20 мин.

Длительность основного этапа находится временем, нужным для абсолютного распределения энергии в калориметрической системе. Данный период времени может значительно изменяться от скорости протекания исследуемого процесса, температуропроводности системы, условий смешивания калориметрической жидкости и т.д. Например, при нахождении теплоты реакций, проходящих с равной скоростью, длительность основного этапа в анероидных калориметрах значительно выше, чем в жидкостных калориметрах с неплохим смешиванием жидкости [1].

1.3 Виды датчиков температуры по типу действия

Давайте ознакомимся с разнообразными типами датчиков температуры.

Рисунок 2 - Градусник Жидкостные термометры основываются на эффекте (ртутный термометр) расширения жидкости, когда температура повышается. На месте жидкостей применяют спирт или ртуть при комнатной температуре. Для измерения низких температур, используется жидкий неон, а для высоких, как правило, применяют галлий, находящийся в жидком состоянии уже от 20 С.

Газовые термометры основываются на эффекте расширения при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние. Газ налегает через мембрану и замыкает электрические контакты. Диапазон измерений для жидкостных и газовых термометров находится от -200 С до +500 С. Термометры Рисунок 3 данного типа как правило используются для Thermometer Merk наглядного наблюдения за температурой или в качестве термостатов в разнообразных нагревателях и холодильниках.

Термоиндикаторы – это специальные вещества, меняющие собственный цвет под влиянием температуры. Подобное изменение цвета бывает как обратимым, так и необратимым. В районе комнатных температур применяются термоиндикаторы в основе которых находятся жидке кристаллы. Эти кристаллы плавно меняют свой цвет, когда меняется температура. Это изменение, обычно, обратимо. Изготавливаются они в виде пленки, зачастую с клейкой подложкой, и Рисунок 4 предназначаются для быстрого визуального Temperaturetikett mit наблюдения температуры. Для низких и direkter Anzeige высоких температур изготавливаются, RLC-60 series обычно, необратимые термоиндикаторы.

Это значит, что если температура по меньшей мере один раз превзошла дозволенную, то индикатор необратимо изменяет свой цвет. Подобные термоиндикаторы применяют, для контроля за замороженными продуктами.

Главное преимущество термоиндикаторов - это небольшая цена. Их можно использовать как одноразовые датчики температуры [3].

Терморезистивные термодатчики работают по принципу изменения электрического сопротивления при изменении температуры. Главным элементом здесь терморезистор — элемент меняющий собственное сопротивление из-за изменения температуры окружающей среды. Бесспорные Рисунок 5 - Датчик достоинства термодатчиков такого рода это продолжительная постоянство, большая 702-101BBB-A00 восприимчивость и простота создания интерфейсных схем.

Термисторы производятся из металл-оксидных соединений. Они измеряют только максимальную температуру. Главный недостаток термисторов – это нужда их калибровки, большая нелинейность и устаревание, тем не менее при соблюдении всех необходимых настроек они применяются для прецизионных измерений.

Полупроводниковые датчики Рисунок 6 фиксируют изменение характеристик p-n Полупроводниковый перехода под воздействием температуры. В датчик температуры роли термодатчиков применяются LM75A различные диоды или биполярные транзисторы. Плюсы этих датчиков — простота и небольшая цена, линейность характеристик, небольшая погрешность.

Термоэлектрические (термопары) работают на основе термоэлектрического эффекта, основываясь на том, что во всяком замкнутом контуре (из двух разнородных проводников или полупроводников) появляется электрический ток, если места Рисунок 7 - Термопара спаев различаются по температуре.

ДТПКХХ4 Диапазон измеряемых ими температур, от

-200 до 2200 градусов. Один из недостатков термопары - довольно значительная погрешность. Чаще всего они используются в электронных термометрах.

Пирометры – датчики, не требующие прямого контакта, они регистрируют излучение распространяющееся от нагретых тел. Главным преимуществом пирометров проявляется в отсутствии нужды помещать датчик внутрь контролируемой среды.

Датчики, меняющие свой цвет при температурном воздействии на основе растворов. Этот тип датчиков использует хлорид кобальта, раствор которого владеет тепловой связью с объектом, температуру которого нужно измерить. У раствора хлорида кобальта коэффициент поглощения видимого спектра зависит от температуры. Когда меняется температура - изменяется количество прошедшего через раствор света.

Акустические термодатчики применяются, в основном, для измерения средних и высоких температур. Акустический датчик устроен по принципу того, что от изменения температуры, изменяется скорость распространения звука в газах. Недостатки таких измерений заключаются в том, что при прикосновении у них возможны ответные физиологические реакции, которые влекут за собой искажения измерений глубинной температуры.

Пьезоэлектрические датчики состоят из своего главного элемента- кварцевого пьезорезонатора. Он меняет свои размеры при действии тока. На пьезоматериал поочередно Рисунок 8 подается напряжение разной полярности, от Структурная схема чего он начинает колебаться. Частота колебаний Кварцевого резонатора зависит от температуры. Данное Пьезорезонатора явление и лежит в основе пьезоэлектрического датчика температуры [4].

1.4 Практическое применение электронных ускорителей

Первостепенные ускорители заряженных частиц были изобретены в двадцатых – тридцатых годах для того, чтобы проведитья фундаментальные исследования в области атомной и ядерной физики. С тех времен энергия ускоренных частиц повышалась на порядок приблизительно каждые десять лет. Одновременно с ускорителями на высокие и сверхвысокие энергии, проектировались различные виды ускорителей на средние и низкие энергии для прикладных целей.

Большое распространение в радиационных технологиях на сегодняшний день приобретают электронные ускорители.

Радиационные технологии в промышленности имеют высокие экономическе показатели:

небольшие эксплуатационные расходы, экономия сырья и материала, удовлетворение экологическим нормам и большая производительность. Дабы не расписывать каждый метод применения этих ускорителей в промышленности и повседневной жизни, сведем весь общий перечень в таблицу ниже [5].

Таблица 1 – Практическое применение электронных ускорителей [5]

–  –  –

2.1 Импульсный электронный ускоритель Электронный ускоритель служит для получения пучков электронов высоких энергий. В основе его работы заложен принцип взаимодействия электронов с электрическим и магнитным полями.

Электрическое поле напрямую совершает работу над частицей, увеличивая её энергию, в то время как магнитное поле с помощью силы Лоренца отклоняет частицу, не изменяя её энергию, тем самым задавая орбиту, по которой движется частица. Ускорители по типу конструкции можно разделить на две большие группы: линейные и циклические. В линейных ускорителях пучок заряженных частиц проходит ускоряющий промежуток один раз, а в циклических частицы движутся по замкнутым траекториям, проходя ускоряющие промежутки по многу раз.

Наибольшее распространение в промышленности получили небольшие линейные ускорители электронов, либо электростатические, либо импульсные, на энергию 0,15 МэВ. В импульсных ускорителях высокое напряжение создается импульсным трансформатором при разряде большого количества конденсаторов.

Самыми популярными в промышленности являются небольшие линейные ускорители электронов на энергии от 0,1 до 5 МэВ, которые можно условно разделить на две группы: электростатические и импульсные.

Высокое напряжение в импульсных ускорителях создается при разряде большого количества конденсаторов на импульсный трансформатор.

Области применения электронных ускорителей: обработка материалов электронным пучком, для придания новых свойств вследствие радиационной полимеризации, вулканизации, модифицирования поверхностных слоев;

стерилизация продуктов питания, медицинского оборудования и материалов;

очистка сточных вод, выбросов газов; источники гамма-излучения для рентгеновской дефектоскопии; электронно-лучевая сварка.

Ускоритель заряженных частиц в лаборатории №1 ИФВТ ТПУ (Рисунок 9) относится к линейным импульсным электронным ускорителям промышленного назначения. Он позволяет получать пучки электронов, из взрыво-эмиссионной плазмы.

ИП-источник питания; 1- импульсный трансформатор Т1; 2корпус импульсного генератора; 3 – компрессор криовакуумного насоса; 4 – кожух местной биологической защиты (вакуумная камера ускорителя расположена внутри кожуха) Рисунок 9 – Внешний вид импульсного сильноточного электронного ускорителя.

Основным назначением импульсного электронного ускорителя является очистка и обеззараживание промышленных сточных вод.

Работой электронного ускорителя является разряд батареи емкостных накопителей на электронный диод. Промежуточных формирующих линий (ДФЛ, ОФЛ, полосковых линий и д.р.) в ускорителе нет. Поэтому импульс напряжения на нагрузке – электронном диоде имеет квазисинусоидальную форму.

Принципиальная электрическая схема высоковольтного импульсного генератора ускорителя представлена на рисунке ниже.

ИП – источник питания; ГИ – генератор импульсов; С1 – первичный емкостной накопитель; VT1 – тиристорный коммутатор; Т1 – повышающий импульсный трансформатор; С2 – высоковольтный емкостной накопитель; PSS – псевдоискровой разрядник (PseudoSpark Switcher); Т2 – высоковольтный импульсный трансформатор; Т3 – импульсный трансформатор тока; С3 – конденсатор; VT2 – маломощный импульсный тиратрон с термокатодом; Т4 – пик-трансформатор; R1 – варистор; ИНН – источник накальных напряжений; VD1, VD2, VD1 – диоды; ВКвакуумная камера; ВЭК- взрывоэмиссионный катод; ВОУ – выводное окно ускорителя. Пунктирной линией ограничен блок запуска коммутатора PSS Рисунок 10 - Принципиальная электрическая схема высоковольтного импульсного генератора ускорителя.

Первичный емкостной накопитель С1 получает подзарядку от источника питания (ИП). Когда появляется сигнал управления от генератора импульсов ГИ, тиристорный коммутатор VT1 открывается и емкость С1 через трансформатор Т1 разряжается на емкостную батарею С2. В этот момент через трансформатор Т2 заряжается емкость в схеме запуска C3 псевдоискорового разрядника PSS.

Блок запуска псевдоискрового разрядника функционирует следующим образом. После прохождении полной передачи энергии из емкости С1 в С2 ток в контуре изменяет полярность, что предвещает подачу на коммутатор VT2 отрицательного импульса с пик-трансформатора Т4, который работает в режиме насыщения. Отрицательный импульс с пик-трансформатора Т4 открывает коммутатор VT2, и, так как емкость С3 тоже заряжена током разрядки С1 на С2, совершается разряд емкости С3 в контуре С3-VT2-PSS. В итоге псевдоискровой разрядник PSS открывается и емкостная батарея С2 разряжается на нагрузку генератора – электронный диод – через повышающий трансформатор Т2.

Отличительной особенностью ускорителя является высоковольтный импульсный генератор без формирующей линии, который загружен непосредственно на вакуумный электронный диод. В диоде применяется взрывоэмиссионный планарный катод, который закреплен на полом катододержателе. Сквозь полость катододержателя прокачивается трансформаторное масло, снабжая отвод тепла от катода. Используемая конструкция катододержателя разрешает крепить катоды из разнообразных материалах диаметром 40 мм и менять длину ускоряющего промежутка d от 10 до 45 мм [6].

2.2 Классическая методика измерения энергии импульсного электронного пучка

–  –  –

где суд – удельная теплоемкость меди 0,385 Дж/г*К;

m – масса медной пластины 100 г;

Т – температура, на которую нагрелась пластина;

N – число импульсов, обычно 10.

Подобные калориметрические исследования в обязательном порядке проводятся на всех ускорителях заряженных частиц в лаборатории №1 ИФВТ ТПУ.

–  –  –

Недостатком данного метода является низкая точность измерения, которая связана с инерционностью процесса охлаждения мишени калориметра (при коротких временных промежутках между импульсами), также с нестабильностью атмосферных условий помещения, где проводятся исследования. Помимо этого, метод является косвенным (в контакте калориметра с водой отвод тепла станет еще хуже, также не учитываются удельные теплоемкость проводов, датчика температуры и д.р.), в связи с чем существует большая дополнительная погрешность.

3 Расчеты и аналитика

3.1 Тестирование электронного блока на измерении температуры

В 2013 году в стенах лаборатории №1 ИФВТ ТПУ разрабатывался цифровой термометр и электронный нагреватель (назовем его электронный блок), предназначенный для удаленного измерения температуры и управляемого нагревания объекта измерения [7]. Этот электронный блок было решено использовать в данной научно-исследовательской работе, но после его сборки он так и не тестировался и не использовался. Поэтому было решено сначала протестировать электронный блок на работоспособность.

Процесс измерения температуры электронным блоком протекает следующим образом: на плату измерения температуры подается питание от основного блока (или от элемента питания 9В типа крона). Плата измерения температуры, где датчик температуры является частотозадающем элементом, генерирует частотный сигнал, являющийся функцией от текущей температуры. Сигнал по интерфейсу RS485 передается в основной блок.

Основной блок по отношению к плате измерения температуры является обычным частотомером. Измеренная частота передается на ПК через интерфейс RS232, далее через известную температурно-частотную зависимость, через полином, определяется температура.

а) б) а) – блок управления; б) – датчик температуры Рисунок 12 – Цифровой термометр Связь с персональным компьютером осуществляется с помощью программы «Putty» [8] (Рисунок 13), поэтому было необходимо раздобыть, установить этот пакет, подключить электронный термометр к персональному компьютеру и освоить пакет «Putty» [7].

Рисунок 13 – Интерфейс программы Рutty

После освоения Putty началась стадия экспериментов по определению работоспособности изучаемого электронного датчика. Для этого было взято два других измерителя температуры- ртутный градусник и электронный измеритель температуры на основе термосопротивления «Овен ДТС 014» [9].

Термометр сопротивления медный ТСМ ОВЕН ДТС014 50М В3 20 является датчиком температуры с кабельным выходом и предназначен для непрерывного измерения температуры различных сред и работает совместно с приборами, имеющими вход под термосопротивления (Рисунок 14).

а) б)

–  –  –

После экспериментов началась работа по обработке результатов. По зависимостям температуры с датчиков сравнения и массива данных с программы Putty в программе Original Pro были найдены коэффициенты для кубического полинома вида T(F)=A*F0+B*F1 +C*F2 +D*F3 (Рисунок 16).

–  –  –

а) – экспериментально найденные; б) – по умолчанию Рисунок 16 Коэффициенты для кубического полинома Далее, через известную температурно-частотную зависимость и известный полином была определена температура с исследуемого цифрового термометра. Коэффициенты для полинома ставились сначала собственные, они со сравнительными данными сходились идеально, затем ставились исходные коэффициенты- результат был далек от нормального, т.е. не сходился со сравнительными данными.

Ряд 1– сравнительные измерители температуры, Ряд 2– исследуемый датчик температуры Рисунок 17 – Сравнение температур На следующий день после повторной проверки цифрового термометра по аналогичной схеме обнаружилось, что уже при собственно найденных коэффициентах для полинома результаты не сходились со сравнительными измерителями температуры (Рисунок 18).

а) б) а) – один день; б) – другой день Рисунок 18 – Фиксирование температуры через один и тот же полином в разные дни В результате были проведены дополнительные эксперименты, где точно обнаружилось, что исследуемый цифровой термометр с течением времени сбивается и показывает неправильные данные фактической температуры. Поэтому встал вопрос о поиске другого датчика температуры.

3.2 Тестирование электронного блока на функцию управляемого нагревания Помимо измерения температуры электронный блок, разработанный в стенах лаборатории, должен был подавать прямоугольные импульсы, число и время которых задавалось бы с компьютера. Эта функция нужна для определения теплоемкости всей калориметрической системы. И для того, чтобы проверить, справляется ли электронный блок с этой задачей, необходимо было произвести ряд экспериментов. Для этого был приобретен мощный резистор номиналом 11 Ом [10].

–  –  –

Данный резистор был подключен к электронному блоку, который, в свою очередь, был подключен к персональному компьютеру. С помощью программы «Putty» были заданы число и время прямоугольных импульсов.

Рисунок 20 – Подключение осциллографа к исследуемому объекту и управление сигналами через интерфейс программы «Putty»

Для подтверждения работоспособности нагревательной функции электронного блока к выводам резистора дополнительно был подключен осциллограф. Результаты эксперимента можно пронаблюдать на осциллограммах ниже.

–  –  –

Как видно из осциллограмм, напряжение на резисторе оказалось 16 В.

В программе «Putty» был задан один импульс с различной длительностью и, как подтверждают осциллограммы рисунка, с функцией регулирования длительности времени импульса электронный блок справляется.

а) б) а) – N= 4 имп, б) – N= 7 имп Рисунок 22 - Осциллограммы с параметрами импульса Т= 0,5 с Далее в программе «Putty» была задана длительность импульса 0,5 с с различными количествами импульсов и, как видно по осциллограммам рисунка, с функцией регулирования количества импульсов электронный блок справляется.

На основе этих экспериментов было доказано, что электронный блок, разработанный в стенах лаборатории №1 ИФВТ выполнял функцию управляемого нагревания объекта измерения, поэтому был использован в для выполнения научно-исследовательской работы.

Также обнаружился недостаток в работе электронного блока- при его подключении через вилку питания 220В и к USB входу стационарного персонального компьютера иногда происходили сильные помехи со стороны платы управляемого нагревания объекта измерения. Для устранения недостатка было решено питание платы осуществлять элементом типа «крона» и использовать ноутбук, работающий от аккумуляторной батареи.

3.3 Разработка и изготовление мишени реактора-калориметра Мишень реактора-калориметра представляет собой тонкую металлическую пластину с тонкой стенкой для удержания экспериментальной жидкости сверху, а снизу имеющую нагревательную проволоку и датчик температуры.

–  –  –

Материал мишени реактора-калориметра должен был обладать хорошей теплопроводностью. Для сравнения показателей теплопроводности различных металлов была рассмотрена таблица теплопроводности металлов и сплавов.

Таблица 2 - Теплопроводность металлов и сплавов, Вт/(м·К) [11]

–  –  –

где R – сопротивление проводника, Ом;

t – время, с.

Следовательно, материал для нагревательного элемента был выбран по наибольшему удельному сопротивлению проводников (Таблица 3).

Таблица 3 – Таблица удельных сопротивлений проводников [12]

–  –  –

где r – сопротивление проводника в омах;

– удельное сопротивление проводника;

l – длина проводника в м;

S – сечение проводника в мм.

В нашем случае была выбрана проволока сечением 0,025 мм, поэтому примерная длина проволоки получилась 0,405 м.

В качестве датчика температуры планировалось использовать датчик температуры электронного блока, разработанного в стенах лаборатории, но, к сожалению, он оказался в нерабочем состоянии, поэтому пришлось искать альтернативу. Ей был выбран датчик температуры, используемый в настоящее время в лаборатории, так как для его использования уже Рисунок 24 – Табло для имелась необходимая аппаратура датчика температуры ОВЕН Этим датчиком (Рисунок 24).

ДТС014-50М.В3.20/1 является термопреобразователь сопротивления ОВЕН ДТС014-50М.В3.20/1 [9].

Для изоляции проволоки нагрева от медной пластины было решено использовать Цапонлак. Цапонлак предназначен для защитно-декоративного покрытия изделий из черных и цветных металлов, кирпича, а также камня, керамики, дерева, стекла и д.р., эксплуатирующихся при температуре от -30C до +15 C. Он представляет собой такую смесь, как растворенная нитроцеллюлоза и искусственные смолы [13].

Материалом для теплоизоляции был выбран экструдированный пенополистирол. Экструдированный пенополистирол (или экструзионный пенополистирол) – синтетический теплоизоляционный материал, впервые созданный в США в 1941 году. Экструдированный пенополистирол эффективно осуществляет теплоизоляцию самых разнообразных объектов, конструкций и сооружений. Ему присущи самые малые показатели теплопроводности в ряду прочей схожей продукции, ему свойственны химическая стойкость, высокая прочность на сжатие, водо- и паронепроницаемость, а еще устойчивость к образованию плесени и грибков.

Эксплуатировать экструдированный пенополистирол можно при температуре от -50оС до +75оС. Наряду с этим, экструдированный пенополистирол причисляется к классу экологически чистых материалов [14].

3.3.2 Изготовление мишени реактора-калориметра

На первых этапах изготовления мишени реактора-калориметра было решено опустить изготовление борта для жидкости, чтобы просто произвести дальнейшие испытания. В итоге была вырезана пластина из куска меди, диаметром 100 мм. Нижняя часть пластины была покрыта изоляцией в виде Цапонлака (Рисунок 25а) – покрытие изоляцией; б) – крепление нагревательного элемента и датчика температуры; в) – крепление к теплоизоляции Рисунок 25 а). Для придания проволоки вид равномерной спирали была использована липкая лента (скотч), чтобы фиксировать витки. Затем спираль из проволоки вместе с липкой лентой максимально плотно были нанесены на медную пластину. Скотч в данном случае выполнял функцию не только фиксирования для витков проволоки, но и теплоизоляционную функцию.

Таким же способом плотно к пластине был прижат датчик температуры ОВЕН ДТС014-50М.В3.20/1. Также, для подключения нагревательной спирали к электронному блоку управляемого нагревания, на концы спирали был припаян термостойкий монтажный провод с изоляцией из фторопласта МГТФ (Рисунок 25 б). Для теплоизоляции всей конструкции в куске экструдированного пенополистирола было вырезано место по габаритам мишени реактора-калориметра с одной стороны на 5 мм и место для вывода сигнальных и питающих проводов с другой стороны (Рисунок 25 в).

а) б)

–  –  –

а) – покрытие изоляцией; б) – крепление нагревательного элемента и датчика температуры; в) – крепление к теплоизоляции Рисунок 25 – Этапы изготовления мишени реактора-калориметра

3.4 Определение теплоемкости всей калориметрической системы

–  –  –

где P – мощность нагревателя;

tнагр – время нагрева экспериментальное.

Мощность нагревателя была найдена по известным показателям сопротивления нагрузки и напряжения на ней:

–  –  –

где U – напряжение на проволоке, равное 16 B;

R – сопротивление проволоки, равное 12,6 Ом.

Итак, мощность нагревателя была получена P=162/12,6=20,32 Вт.

Для того, чтобы найти время нагрева экспериментальное, было решено обратиться к теоретической части:

–  –  –

По всем известным величинам было найдено время нагрева экспериментальное tнагр= Qполн теор/P=2,56/20,32=0,13 c.

Дальше на нагревателе было выставлены параметры импульсов нагрева, чтобы tнагр получилось 0,13 с:

–  –  –

N – число импульсов.

Было решено время импульса принять 0,01 с, а число импульсов 13.

Рисунок 27 – Рабочий процесс При правильно проделанной работе калориметр нагрелся на 0,2 градуса, а на 1 градус нагрелся за 76 импульсов, т.е. при приложенной энергии в Qполн=20,32*0,01*76=15,44 Дж.

Из этого был сделан очевидный вывод о том, что для данных измерений нужно максимально учитывать погрешности.

Поэтому продолжили испытания для того, чтобы найти теплоемкость всей калориметрической системы:

–  –  –

Tэксп – на сколько градусов нагрелся калориметр после нагрева с электронного блока.

В итоге получили теплоемкость калориметрической системы: Собщ= Qполн/Tэксп=15,44/1=15,44 Дж/К.

В итоге была получена методика определения теплоемкости всей калориметрической системы.

Для ее получения нужно:

1 Задать параметры импульса нагрева: tимп- время импульса и N- число импульсов;

2 Рассчитать полную энергию, подходящую к калориметру с нагревателя Qполн=Р*tимп*N, где Р=20,32 Вт;

3 Зафиксировать изменение температуры Tэксп;

Рассчитать теплоемкость калориметрической системы Собщ=Qполн/Tэксп

3.5 Эксперимент на ускорителе

–  –  –

Так, на рисунке представлен график изменения температуры экспериментального реактора-калориметра относительно окружающей среды (Т) с течением времени после двух импульсов. Таблица показаний в приложении А. Температура окружающей среды 21 оС.

Рисунок 32 – График зависимости Т после серии импульсов на экспериментальном реакторе-калориметре На следующем рисунке такой же график, но со стандартного калориметра.

–  –  –

По результатам эксперимента видно, что чем больше разница температуры калориметра с окружающей средой, тем погрешность нагрева калориметра увеличивается.

Был также проведен еще один эксперимент, полностью описывающий методику определения энергии импульса стандартно. Для этого на стандартный калориметр было подано сразу 10 таких же импульсов и зафиксированы показания датчика температуры.

Рисунок 34 – График зависимости Т после 10 импульсов на стандартном калориметре Далее по всем имеющимся данным была произведена обработка результатов исследования.

3.6 Обработка результатов Для обработки полученных результатов сначала была определена теплоемкость экспериментальной калориметрической системы по уже описанному методу в пункте 3.4:

1 Задали параметры импульса нагрева: tимп=0,1с и N=22;

2 Рассчитали полную энергию, подходящую к калориметру с нагревателя Qполн=Р*tимп*N=20,32*0,1*22=44,7 Дж;

3 Зафиксировали изменение температуры Tэксп=2 оС;

Получили теплоемкость калориметрической системы Собщ=Qполн/Tэксп=44,7/2=22,35 Дж/*К.

Далее, исходя из графика на рисунках была расчитана энергия пучка для каждого импульса на экспериментальном реакторе-калориметре и стандартном калориметре. Пример расчета приведен для первого импульса на реактор-калориметр.

–  –  –

где Q – количество передаваемой тепловой энергии;

А – площадь сечения теплопроводящего тела;

T – разность температур между двумя крайними точками;

R – тепловое сопротивление материала, показывающее, как сильно он замедляет теплопередачу.

В нашем случае основополагающим здесь является T, которая в наших экспериментах достигала 4 оС, а на практике итого 10 оС. На этом и основано одно из правил калориметрии, которое гласит: «разность температуры калориметра и окружающей его среды не должна быть больше 2-3 градуса» [1] Это, отчасти, и является причиной того, что каждый последующий импульс отличается от предыдущего.

Делая вывод хочется заметить, что истинную энергию импульса электронного пучка в данных опытах можно принимать из расчетов по первому импульсу с экспериментального реактора-калориметра и стандартного калориметра. Но при расчетах эти значения оказались значительно расходящимися, у первого 53,64 Дж, а у второго 27 Дж.

Далее, чтобы оценить работу экспериментального реакторакалориметра было проведено сравнение его показаний при подаче на него энергии с ускорителя электронов и с нагревателя. Для этого на калориметр через нагревательный элемент было подано столько же энергии путем настройки времени нагрева.

Tнагр= Qполн теор/P=53,64/20,32=2,64 с.

Чтобы максимально приблизить условия нагрева с нагревателя к условиям воздействия электронного пучка, было максимально быстро передано калориметру столько же энергии, поэтому время импульса было принято 0,9 с, а число импульсов 3. Результат эксперимента отражен на графике зависимости Т после нагрева нагревателем на экспериментальном реакторе-калориметре.

Рисунок 35 – График зависимости Т после нагрева нагревателем на экспериментальном реакторе-калориметре Далее было проведено сравнение результатов полученных измерений.

Рисунок 36 – График сравнения нагрева экспериментального реактора-калориметра электронным пучком с ускорителя и нагревателя Из графика сравнения очевидно, что показатели схожи, значит эксперимент удался и это подтверждает, что истинное значение энергии импульса электронного пучка было получено именно с помощью с экспериментального реактора-калориметра.

Заключение В ходе научно-исследовательской работы мною были успешно выполнены все стоящие передо мной задачи, такие как:

– литературный обзор по материалу, касающемуся калориметрических методов исследования импульсов заряженных частиц;

– испытания цифрового термометра и электронного нагревателя, предназначенного для удаленного измерения температуры и управляемого нагревания объекта измерения, который был разработан в стенах лаборатории №1 ИФВТ ТПУ;

– разработка и изготовление мишени реактора-калориметра с нагревательным элементом для определения общей теплоемкости калориметрической системы;

– разработка и испытание методики определения теплоемкости всей калориметрической системы;

– испытание реактора-калориметра на импульсном электронном ускорителе.

В ходе экспериментов на импульсном электронном ускорителе также было доказано, что при определения энергии импульса заряженных частиц в настоящее время в лаборатории № 1 ИФВТ ТПУ допускается нарушение правила калориметрии, которое гласит о том, что разность температуры калориметра и окружающей его среды не должна превышать 2–3 градуса.

Также при расчетах происходит грубая ошибка, которая не учитывает теплоемкость всей калориметрической системы, а лишь часть ее в виде медной пластины. Испытания самого же реактора-калориметра прошли успешно, все показания подкреплены теоретическими и экспериментальными данными.

Дальнейшие исследования будут проводиться с целью усовершенствования прибора, путем объединения всех элементов в один корпус, настройкой подключения к персональному компьютеру с индивидуальным интерфейсом, покрытием мишени реактора-калориметра химически неактивным материалом, либо с изменением самого материала мишени.






Похожие работы:

«05. 2013 Dekor Plus Декоративная штукатурка для фасадов Свойства • ударопрочная;• высокопаропроницаемая;• гидрофобная;• морозои атмосферостойкая;• пригодна для внутренних и наружных работ;• экологически безопасна. Область применения Декоративная штукатурка Dek...»

«ЛЕКЦИЯ № 1. Современное представление об инфекционных болезнях. Вакцинация. Календарь прививок, осложнения после вакцинации 1. Инфекционные болезни Это обширная группа заболеваний человека, вы...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО "УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Уральское отделение секции наук о лесе РАЕН ФГБУ науки "Ботанический сад УрО РАН" Уральский лесной технопарк НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО МОЛОДЕЖИ – ЛЕСНОМУ КОМПЛЕКСУ РОССИИ МАТЕРИАЛЫ XII ВСЕРОССИЙС...»

«ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ "ШКОЛА № 2031" (ГБОУ ШКОЛА № 2031) 111675, г.Москва, ул.Дмитриевского, д. 13 тел/факс:(499)7217282, e-mail:203 l@edu.mos.ru http://sch2031.mskobr.ru "Утверждаю" "Рассмотрено" на заседании методического р ГБОУ Школ...»

«ЕГЭ. Математика Содержание ЕГЭ. Математика ЕГЭ. Русский язык ЕГЭ. Обществознание. 8 ОГЭ. Русский язык ЕГЭ. История ЕГЭ. Литература ЕГЭ. Физика ЕГЭ. Информатика. 14 ОГЭ. Физика ЕГЭ. Английский язык. 15 ОГЭ. Английский язык....»

«А. Г. Песнякевич Трансгенные эукариотические организмы курс лекций Минск БГУ Александр Георгиевич Песнякевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии. Курс лекций разработан для биологического факультета Белорусского государственного университета ТР...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО "ТУВИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" КЫЗЫЛСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Кафедра педагогики и методики дошкольного и начального образования Роль театрал100€анных игр в экологическом воспитании старших дошкольников по спеЕж...»

«Биогазовые проекты в Украине. Финансируемые технологии. Киев, 24-25 марта 2011 Мазур Григорий Владиславович 61166 Украина г. Харьков ул. Новгородская 11, оф. 402 +38 057 752 30 74 +38 057 752 30 75 info@mnc.in.ua www.mnc.in.ua MNC certification MNC biogas MNC pure water MNC Kyoto Protocol MNC...»

«ABLV Emerging Markets Bond Fund положение об управлении фондом Открытый инвестиционный фонд Зарегистрирован в Латвии, в Комиссии рынка финансов и капитала: Дата регистрации фонда: 23.03.2007 Номер регистрации фонда: 06.03...»

«Институт экологии и природопользования Миссия и цели Института Миссия нашего Института – подготовка конкурентоспособных кадров, востребованных не только в Республике Татарстан и в России, но и за рубежом. Получение образования в нашем Институте – залог во...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Институт Биологии Кафедра ботаники, биотехнологии и ландшафт...»

«Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 03.09.2016, 7/3543 ПОСТАНОВЛЕНИЕ НАЦИОНАЛЬНОГО СТАТИСТИЧЕСКОГО КОМИТЕТА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 10 августа 2016 г. № 112 Об утверждении формы государственной статистической...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный центр рыбного хозяйства ГОСРЫБЦЕНТР УТВЕРЖДАЮ Директор Байкальского филиала В.А. Петерфельд _ 2014 г.МАТЕРИАЛЫ, ОБОСНОВЫВАЮЩИЕ ОБЩИЕ ДОПУСТИ...»

«Тема урока: "Подари эту розу поэту." (Цветы в творчестве А. А. Фета) Литературно-биологическая гостиная Цель проведения: -Расширить и углубить знания учащихся о творчестве А. А. Фета;-Обобщить знания о строении цветков, соцветий, их биологической роли;-Продолжить формирование научного мировоззрения об э...»

«NV-100 NV-102 Руководство по эксплуатации, версия 1.1 (09.2013) Медиацентр _ Версия документа Дата выпуска Содержание изменений Версия 1.1 20.09.2013 Изменения: 4.3 HD-TV Версия 1.0 03....»

«Зб. наук. праць “Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики”, 2011 УДК 528.87+550. 837.3 © С.П. Левашов1,2, Н.А. Якимчук1,2, И.Н. Корчагин3, А.И. Самсонов1, Д.Н. Божежа2, Ю.Н. Якимчук2, 2011 Институт прикладных проблем экологии, геофизики и геохимии, г. Киев Центр менеджмента и маркетинга в области наук...»

«ПОТАПОВ Дмитрий Викторович, САМОЙЛЕНКО Светлана Игоревна ВИДОВАЯ СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ (НА ПРИМЕРЕ ГОМЕЛЬСКОГО РАЙОНА) В статье проанализированы видовой состав, особенности биотопического распределени...»

«EBRD Classification: INTERNAL Субпроект по обращению с твердыми отходами в Нуреке Таджикистан Страна: Номер проекта: 46409 Муниципальная и экологическая Отраслевой сектор: инфраструктура Государственный/ч...»

«References !. K ontseptsia doigosrochnogo socialno-econom icheskogo rasvitia R ossiiskoi Federtsii na period do 2020 goda: [Electronic resource] // Access mode: http://ww w. economy, gov. ru/w ps/w cm /connect/6971748040c ff24ab6a6f739669f5c...»

«Белорусский национальный технический университет Тульский государственный университет Донецкий национальный технический университет 9-я международная конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧ...»

«Примечания к финансовой отчетности 1 июля 2007 года АО "Илийский Картонно-Бумажный Комбинат" (Суммы указаны в тенге) 1. ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ АО “Илийский Картонно-Бумажный Комбинат” зарегистрировано в о...»

«ЕГЭ по обществознанию. Вариант 10 1 A1 К духовной сфере жизни общества относится: 1) осуществление правительством реформы здравоохранения 2) изменение Центробанком учётной ставки 3) создание факультетов теологии в ряде вузов страны 4) ухудшение экологической обстановки в отдельных регионах страны...»

«РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова Факультет почвоведения УТВЕРЖДАЮ Программа учебной практики Учение об атмосфере Направление подготовки №022000 Экология и природопользование Профиль подготовки Экологическая экспертиза Форма обучения очная Квалификация (степен...»

«СОВРЕМЕННАЯ ГЕРПЕТОЛОГИЯ. 2008. Том 8, вып. 2. С. 91 – 100 УДК 598.112.16 (597) ЧЕРВЕОБРАЗНЫЕ ЯЩЕРИЦЫ (REPTILIA, SAURIA, DIBAMIDAE) ФАУНЫ ВЬЕТНАМА: СИСТЕМАТИКА, РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ЭКОЛОГИЯ В.В. Бобров Институт проблем экологии и эволюции...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физико-химической технологии защиты биосферы Е.Н. Тюльканов ПРОВЕДЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО АУДИТА НА ПРОМЫШЛЕННОМ ПРЕДПРИЯТИИ Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студентов...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.