Введение
ГЛАВА 1 Проблема снижения риска принятия неверных решений о годности сорбентов к использованию по результатам контроля поглотительной способности их проб и анализ возможностей ее решения 17
1.1 Современное состояние и основные направления развития методов контроля поглотительной способности сорбентов 17
1.2 Возможности решения проблемы снижения рисков принятия неверных решений о годности сорбентов к использованию 19
1.3 Анализ современного состояния техники и методического обеспечения экспериментального определения теплофизических свойств 21
1.3.1 Общие сведения о сорбентах как объектах контроля теплофизических свойств 21
1.3.2 Обзор пригодных для экспериментального определения теплофизических свойств сорбентов методов 26
1.3.3 Анализ возможности применения выбранного метода для достижения цели диссертационной работы 33
1.3.3.1 Результаты исследования теплофизических свойств сорбентов 33
1.3.3.2 Анализ причин изменения теплофизических свойств сорбентов 36
1.3.4 Выбор направления развития методов определения теплофизических свойств сорбентов 41
1.4 Анализ современного состояния техники и методического обеспечения экспериментального определения сорбционных свойств по мощности тепловыделений 47
1.4.1 Анализ результатов исследования сорбционных свойств хемосорбентов различными методами 47
1.4.2 Обзор методов определения сорбционных свойств сорбентов по мощности тепловыделений 51
Выводы и постановка задач исследования 53
ГЛАВА 2 Методическое обеспечение экспериментального определения теплофизических свойств твердой фазы сорбентов 55
2.1 Методология получения информации об изменении теплофизических свойств твердой фазы сорбентов при насыщении компонентами газовых смесей 55
2.2 Методическое обеспечение экспериментального исследования теплофизических свойств на этапе решения задачи по определению
модели для расчета коэффициента теплопроводности твердой фазы сорбента 58
2.2.1 Способ оказания пневматического воздействия на газовую фазу контролируемого материала и обработка отклика 58
2.2.2 Способ оказания теплового воздействия на контролируемый
материал и обработка откликов 64
2.2.2.1 Математическое описание процессов переноса тепла в
измерительном устройстве для сыпучих сорбентов 64
2.2.2.1.1 Физическая модель измерительного устройства 64
2.2.2.1.2 Математические модели теплопереноса в измерительном устройстве 65
2.2.2.2 Математическое описание процессов переноса тепла в
измерительном устройстве для блочных сорбентов и сорбентов на
матрице в форме пластины 71
2.2.2.2.1 Физическая модель измерительного устройства 71
2.2.2.2.2 Математические модели теплопереноса в измерительном устройстве 72
2.2.3 Схемы измерительных устройств и алгоритмы измерения 76
2.2.3.1 Схема измерительного устройства для сыпучих сорбентов и
алгоритм измерения 76
2.2.3.2 Схема измерительного устройства для блочных сорбентов и алгоритм измерения 80
2.3 Методическое обеспечение экспериментального исследования
теплофизических свойств на этапе решения задачи по определению
зависимостей теплофизических свойств твердой фазы сорбентов от степени их насыщения и температуры... 82
2.3.1 Способ оказания теплового воздействия на контролируемый материал и обработка откликов 82
2.3.1.1 Математическое описание процессов переноса тепла в измерительном устройстве 82
2.3.1.2 Разработка математических моделей косвенного измерения теплофизических свойств твердой фазы материала на основе суперпозиции решений задач теплопереноса и состояния газа в измерительных устройствах 86
2.3.2 Схема измерительного устройства и алгоритм измерения 88
Результаты и выводы 91
ГЛАВА 3 Методическое обеспечение экспериментального определения мощности источников тепла в сорбенте 93
3.1 Исследование возможности использования информации о мощности тепловыделений в сорбенте для определения его сорбционных свойств 93
3.2 Методическое обеспечение экспериментального определения сорбционных свойств сорбента по мощности источников тепла
3.2.1 Математическая модель теплопереноса в плоском слое сорбента при продувке через него газовой смеси с поглощаемым компонентом 105
3.2.2 Математическая модель теплопереноса в пластине сорбента при обдуве ее газовой смесью с поглощаемым компонентом 108
3.3 Алгоритм определения сорбционных свойств сорбента по мощности действующих в нем источников тепла 113
Результаты и выводы 114
ГЛАВА 4 Анализ погрешностей определения параметров теплопереноса в сорбентах и разработка рекомендаций по их уменьшению 116
4.1 Анализ погрешностей определения теплофизических свойств и рекомендации по их уменьшению 116
4.1.1 Постановка задач по нахождению рациональных параметров процессов определения теплофизических свойств 116
4.1.2 Задачи по нахождению рациональных параметров процесса теплового воздействия на контролируемый образец при определении теплофизических свойств 120
4.1.2.1 Анализ погрешностей определения коэффициента теплопроводности на стационарном этапе процесса измерения и определение рациональных параметров теплового воздействия на контролируемый образец.. 120
4.1.2.2 Анализ погрешностей определения теплоемкости и коэффициента теплопроводности на квазистационарном этапе процесса измерения и определение рациональных параметров теплового воздействия на образец 126
4.1.3 Задачи по нахождению рациональных параметров процесса пневматического воздействия на контролируемый образец при определении теплофизических свойств 133
4.1.4 Рекомендации по автоматизации процесса определения теплофизических свойств 142
4.1.4.1 Рекомендации по автоматизации процесса определения теплофизических свойств на этапе решения задачи по определению модели для расчета теплопроводности твердой фазы сорбента 142
4.1.4.1.1 Рациональный момент времени прекращения подвода напряжения к нагревателю измерительного устройства 142
4.1.4.1.2 Выбор рационального диапазона безразмерной температуры при определении коэффициента температуропроводности 147
4.1.4.2 Рекомендации по автоматизации процесса определения теплофизических свойств на этапе решения задачи по определению зависимости теплофизических свойств от степени насыщения и температуры 155
4.2 Анализ погрешностей определения мощности источников тепла и рекомендации по их уменьшению 161
4.2.1Рекомендации по уменьшению погрешностей определения мощности источников тепла в сыпучем сорбенте 161
4.2.2 Рекомендации по уменьшению погрешностей определения мощности источников тепла в пластине сорбента 162
Результаты и выводы 165
ГЛАВА 5 Техническое и программно-алгоритмическое обеспечение экспериментального определения параметров теплопереноса в твердых сорбентах 167
5.1 Техническое обеспечение информационно-измерительной системы параметров теплопереноса в сорбентах 167
5.1.1 Общая структура информационно-измерительной системы 167
5.1.2 Техническое обеспечение подсистемы исследования теплофизических свойств на этапе решения задачи по определению
модели для расчета теплопроводности твердой фазы сорбента 169
5.1.2.1 Функциональная схема подсистемы 169
5.1.2.2 Конструкции измерительных устройств 173
5.1.2.3 Алгоритм процесса определения теплофизических свойств 176
5.1.3 Техническое обеспечение подсистемы экспериментального определения зависимостей теплофизических свойств твердой фазы сорбентов от степени их насыщения и температуры 179
5.1.3.1 Функциональная схема подсистемы 179
5.1.3.2 Конструкции измерительных устройств 182
5.1.3.3 Алгоритм процесса определения теплофизических свойств 184
5.1.4 Техническое обеспечение подсистемы экспериментального определения мощности источников тепла в сорбенте. 185
5.1.4.1 Функциональная схема подсистемы 185
5.1.4.2 Алгоритм процесса измерения 188
5.2 Программно-алгоритмическое обеспечение подсистем определения параметров теплопереноса в сорбентах 189
5.2.1 Программно-алгоритмическое обеспечение экспериментального определения теплофизических свойств 189
5.2.2 Программно-алгоритмическое обеспечение экспериментального определения сорбционных свойств по мощности источников тепла 195
5.3 Оценка систематических и случайных погрешностей определения параметров теплопереноса разработанными техническими средствами 196
5.3.1 Оценка систематических и случайных погрешностей определения теплофизических свойств 196
5.3.2 Оценка погрешностей определения сорбционных свойств по мощности источников тепла в хемосорбентах 203
Результаты и выводы 204
ГЛАВА 6 Практическое применение разработанной информационно-измерительной системы на примере решения задач контроля и диагностики поглотительной способности хемосорбентов для средств защиты органов дыхания 205
6.1 Пример диагностики поглотительной способности хемосорбентов 205
6.2 Пример контроля поглотительной способности хемосорбента по изменению мощности источников тепла 214
6.3 О возможности контроля поглотительной способности хемосорбента по изменению его теплопроводности 218
Результаты и выводы 221
Заключение 223
Список использованных источников
