Разработка метода и устройства для неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в листовых изделиях из капиллярно-пористых материалов

Беляев, Максим Павлович

Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка метода и устройства для неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в листовых изделиях из капиллярно-пористых материалов

кандидата технических наук: Беляев, Максим Павлович
город: Тамбов
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.11.13

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Разработка метода и устройства для неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в листовых изделиях из капиллярно-пористых материалов»

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода и устройства для неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в листовых изделиях из капиллярно-пористых материалов"

БЕЛЯЕВ МАКСИМ ПАВЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ЛИСТОВЫХ ИЗДЕЛИЯХ ИЗ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 1 ДП? Ж]

Тамбов 2011

4844351

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» на кафедре «Технология полиграфического и упаковочного производства».

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор

Мищенко Сергей Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дмитриев Вячеслав Михайлович

доктор технических наук, профессор Федюнин Павел Александрович

Ведущая организация

ОАО «Научно-исследовательский институт резинотехнического машиностроения», г. Тамбов

Защита диссертации состоится 29 апреля 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.260.01 Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» по адресу: г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, Большой актовый зал.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.01.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» по адресу г. Тамбов, ул. Мичуринская, 112, корп. «Б», а с авторефератом диссертации отдельно - на официальном сайте Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет»: www.tstu.ru.

Автореферат разослан 28 марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

А. А. Чуриков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Процессы массопереноса в тонколистовых изделиях из капиллярно-пористых материалов, таких как различные сорта бумаги, текстильные материалы играют важную роль, определяя в конечном итоге качество продукции при ее производстве, возможность дальнейшей обработки специальными составами для придания заданных свойств. Способность подобных материалов впитывать и транспортировать различные растворители, прежде всего воду, являются часто важными показателями изделий из рассматриваемого класса материалов. При расчетах технологических режимов обработки подобных материалов, а также для оценки качественных показателей изделий из них важной характеристикой является коэффициент диффузии распределяемого в твердой фазе растворителя, в частном случае, при исследовании процессов миграции воды - коэффициент диффузии влаги.

Определение коэффициентов диффузии растворителей в тонколистовых дисперсных материалах с пористой структурой сопряжено со значительными экспериментальными трудностями, обусловливающими низкую точность разработанных методов и существенные затраты времени и средств. Значительные затраты времени обусловлены не только продолжительностью экспериментов согласно применяемым известным методам, но и необходимостью индивидуальной градуировки применяемых датчиков концентрации распределенных в твердой фазе растворителей по каждой системе дисперсный материал - растворитель. Это делает затруднительным применение известных методов и устройств в оперативных системах неразрушающего контроля качества изделий из рассматриваемого класса материалов.

Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы», госконтракт П702 и при поддержке гранта РФФИ 07-08-00489-а.

Цель работы: разработка метода и устройства для неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в изделиях из тонколистовых капиллярно-пористых материалов, обеспечивающих повышение точности и оперативности контроля. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать математическую модель процесса массопереноса в тонких плоских изделиях из дисперсных материалов с пористой структурой в процессе работы измерительного устройства, описывающую закономерности изменения полей концентрации в изделиях, создаваемых действием мгновенного источника массы;

- определить диапазоны изменения основных параметров этой модели, при которых она адекватно описывает физический процесс распространения растворителей в исследуемых объектах;

- разработать и исследовать на основе полученной физико-математической модели новый более эффективный метод определения коэффициента диффузии полярных растворителей в изделиях из листовых капиллярно-пористых материалов, обеспечивающий неразрушающий контроль изделий при одновременном повышении оперативности и точности исследований;

- исследовать и выбрать преобразователь концентрации растворителей в исследуемых средах, обеспечивающий возможность измерения в локальных точках изделий в условиях неравномерного распределения растворителей, и обеспечить возможность его использования в разработанном методе определения коэффициента диффузии без предварительной градуировки по каждой системе дисперсная среда - растворитель;

- провести анализ погрешностей определения искомого коэффициента диффузии, выявить возможные причины и источники возникновения погрешностей измерения, определить пути их уменьшения;

- осуществить выбор рациональных конструктивных и режимных параметров измерительного устройства применительно к заданным диапазонам измерений;

- разработать и изготовить измерительное устройство и автоматизированную систему неразрушающего контроля коэффициента диффузии полярных растворителей в изделиях из тонких капиллярно-пористых материалов;

- осуществить экспериментальную проверку результатов работы и внедрить их в промышленное производство.

Методы исследования. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории тепло- и массоперено-са, математической физике, операционном исчислении, математическом моделировании, классической теории метрологии и математической статистике.

Научная новизна:

- разработана математическая модель процесса массопереноса в тонких плоских изделиях из капиллярно-пористых материалов, описывающая закономерности изменения полей концентрации в изделиях, создаваемых действием мгновенного источника массы в процессе работы измерительного устройства неразрушающего контроля;

- разработан новый экспресс-метод неразрушающего контроля коэффициента диффузии полярных растворителей в изделиях из листовых капиллярно-пористых материалов, основанный на регистрации момента наступления экстремальной концентрации растворителя на заданном расстоянии от точки воздействия на плоский участок поверхности изделия импульсным источником жидкого растворителя (патент на изобретение РФ №2199106);

- проведено исследование работы гальванического преобразователя в капиллярно-пористых материалах, в том числе с неравномерным распределением концентрации полярных растворителей и доказана возможность повышения оперативности разработанного метода определения коэффициента диффузии за счет использования данного преобразователя без традиционно необходимой предварительной градуировки по каждой системе дисперсная среда — растворитель;

- решена задача выбора рациональных значений конструктивных и режимных параметров измерительного устройства применительно к заданным диапазонам измерений, обеспечивающих наивысшую точность и производительность метода и разработанного устройства.

Практическая ценность. Изготовлены измерительное устройство и автоматизированная система неразрушающего контроля коэффициента диффузии полярных растворителей в изделиях из тонких капиллярно-пористых материалов с соответствующим алгоритмическим и программным обеспечением, получены значения коэффициента диффузии влаги и других полярных растворителей в различных тканях и сортах бумаги.

Реализация результатов. В Научно-производственном предприятии «Модуль» (г. Тамбов) внедрено изобретение по патенту № 2199106 для экспресс-анализа качества целлюлозных фильтров с экономическим эффектом 24 тыс. р. в год. Метод измерения коэффициента диффузии растворителей и устройство для его осуществления приняты к использованию в ОАО «НИИРТмаш», г. Тамбов для исследования процессов пропитки тканных материалов различными растворителями с экономическим эффектом 58 тыс. р. Метод и автоматизированная система неразрушающего контроля приняты к использованию в ООО «Эласт», г. Тамбов для оперативного контроля впитывающих свойств различных сортов бумаги.

Разработанный метод и система неразрушающего контроля внедрены в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета и используются в лабораторном практикуме для студентов специальности 200503 «Стандартизация и сертификация» и магистрантов, обучающихся по программе 200410 «Метрологическое обеспечение контроля качества, свойств и состава веществ, материалов и изделий».

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на V научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2000); Четвертой международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале XXI века» (Тамбов, 2001); Десятой международной конференции «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка ВМС» (Казань, 2001); Пятой международной теплофизической школе «Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством» (Тамбов, 2004); Второй международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы). СЭТТ-2005» (Москва, 2005);

Шестой международной теплофизической школе «Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством» (Тамбов, 2007); XII международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики» (Москва, 2009); Седьмой международной теплофизической школе «Теплофизические исследования и измерения в энергосбережении, при контроле, управлении и улучшении качества продукции, процессов и услуг» (Тамбов, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК РФ, а также патент на изобретение № 2199106.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемых источников (214 работ отечественных и зарубежных авторов) и приложений. Содержание диссертации изложено на 153 страницах машинописного текста, включает 22 рисунка и 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована цель работы, обоснована ее актуальность, сформулированы задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая ценность, показаны результаты апробации теоретических и практических исследований.

В первой главе проведен литературный обзор и анализ существующих методов и измерительных средств контроля коэффициентов диффузии растворителей в дисперсных материалах с пористой структурой, рассмотрены вопросы взаимодействия рассматриваемого класса исследуемых материалов с низкомолекулярными веществами, математические модели сорбционного равновесия. Рассмотрено математическое описание процессов тепло- и массопереноса в рассматриваемом классе материалов, методы контроля локальных концентраций распределенных в твердой фазе веществ при диффузионных измерениях. Проведенный сравнительный анализ показал, что для контроля качества продукции перспективными являются нестационарные методы и средства, позволяющие оперативно контролировать искомый коэффициент диффузии растворителей без нарушения эксплуатационных свойств исследуемых объектов. При этом существующие методы и средства обладают рядом существенных недостатков, главными из которых являются необходимость подготовки образцов из контролируемых материалов, т.е. разрушение изделий, низкие точность и производительность аппаратуры, обусловленные погрешностями применяемых датчиков при проведении локального контроля концентрации растворителей и необходимостью их индивидуальной градуировки по каждой системе дисперсная среда - растворитель.

В результате проведенного анализа определены цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена исследованию преобразователей локальной концентрации растворителей в дисперсных средах с пористой структурой на основе измерения гальванической электродвижущей силы (ЭДС) электродных систем при организации диффузионного контроля тонких капиллярно-пористых материалов. В отличие от традиционного потенциометри-ческого контроля потенциалопределяющих ионов в растворах гальванические преобразователи могут быть использованы для измерения содержания самих полярных растворителей в твердой фазе анализируемых материалов, причем в строго локализованных зонах контроля в условиях нестационарной диффузии распределенных в твердой фазе веществ.

При исследовании возможности использования гальванических преобразователей (ГП) для контроля концентрации влаги и неводных растворителей в твердой фазе дисперсных материалов с пористой структурой установлено, что данный преобразователь в различных системах дисперсная среда - распределенный полярный растворитель имеет качественно подобные характеристики, отличающиеся уровнем ЭДС и диапазонами концентрации, в которых наблюдаются их характерные изменения. В общем случае потенциал электрода при контакте его с дисперсной средой определяется условиями перехода заряженных частиц через границу раздела, условиями адсорбционного и дипольного взаимодействия, а ЭДС гальванического преобразователя в целом определяется энергией связи растворителя на границах раздела электродов с дисперсной средой и температурой. Если часть растворителя на границах раздела находится в свободном состоянии, то наблюдается определенная (максимальная для заданного уровня температуры) ЭДС преобразователя. При дальнейшем повышении концентрации растворителей ЭДС гальванического преобразователя не изменяется, т.е. его информативные свойства оказываются исчерпанными. При последовательном уменьшении содержания жидкой фазы в анализируемых капиллярно-пористых материалах растворитель оказывается все более связанным с дисперсной средой различными формами связи, характеризующимися определенной затраченной на это энергией, увеличивающейся по мере снижения концентрации растворителя. При этом уменьшаются возможности для ионного обмена между электродами ГП и растворителем вследствие снижения его сольватирующей способности в связанном состоянии, уменьшается энергия адсорбционного взаимодействия, снижается величина диэлектрической проницаемости растворителя, поэтому его взаимодействие с электродами ГП происходит с меньшей интенсивностью, что вызывает закономерное снижение ЭДС. Именно эта область является зоной работоспособности ГП. Это подтверждается экспериментами с использованием различных электродных систем: при переводе значений ЭДС в нормализованную форму (путем отнесения к максимальному значению ЭДС для областей со свободным содержанием растворителя) экспериментальные значения выходных характеристик разных электродных систем описываются аналогичными зависимостями, несмотря

на то, что максимальные значения ЭДС для свободного состояния растворителей отличаются в несколько раз (рис. 1).

Для оценки толщины информативного слоя, определяющего выходную характеристику гальванического преобразователя, поставлены специальные эксперименты с образцами, имеющими неравномерное распределение растворителей. Установлено, что ЭДС гальванического преобразователя определяется значениями концентрации растворителя в приэлек-тродных областях анализируемой среды, а значением диффузионного потенциала можно пренебречь.

При проведении диффузионных измерений особенно перспективными нестационарными методами необходимо контролировать изменения концентрации растворителя в строго локализованных зонах исследуемых материалов. Установлено, что при использовании предлагаемого гальванического преобразователя электроды целесообразно располагать таким образом, чтобы их рабочая поверхность контактировала с эквипотенциальными поверхностями исследуемых сред. Показано, что в этом случае толщина информативного слоя не превышает размеров контактирующих областей электродов (например, диаметра электродов 2г, если контактируют только торцы электродов). В случае использования других типов преобразователей с такими же по размерам электродами, например диэль-кометрических, индуктивных или кондуктометрических, толщина информативного слоя значительно выше, соизмерима с величинами координат расчетных сечений, что приводит к погрешностям в несколько десятков процентов.

Предлагаемый к использованию гальванический преобразователь имеет монотонную статическую характеристику (рис. 1), что обеспечивает возможность его использования при определении коэффициентов диффузии без предварительной градуировки по каждой системе дисперсная среда -растворитель, временные затраты на проведение которой исчисляются десятками, а иногда и сотнями часов.

Третья глава посвящена изложению теоретических основ нового экспресс-метода неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в тонких плоских изделиях го капиллярно-пористых материалов. Данный метод позволяет, не нарушая целостности изделия, на основании полученной информации об изменении во времени ЭДС гальванических датчи-

4? тЙ

\ г И Чь- *

Л а>

ч!

и-10 кг/кг

Рис. 1. Сравнение статических характеристик различных гальванических преобразователей в нормализованной форме для системы целлюлоза - вода при температуре: 1 -293; 2-313; 3-333 К:Д-гп-Си; o-Zn-Ag;□-Zn-Pt; *-А§-Р1

ков, без предварительного нахождения реальных изменений содержания растворителя в твердой фазе, определить искомую характеристику.

Такой подход обеспечивает существенное снижение затрат времени на исследование свойств материалов и изделий из них.

Физическая модель метода представлена на рис. 2. На поверхности изделия фиксируется выносной зонд с точечным импульсным источником массы Q и электродами гальванических датчиков, расположенными на различных расстояниях г: гь г2, ..., г„ (рис. 2) от точки импульсного воздействия. После подачи импульса массы (мгновенного «увлажнения» точки поверхности образца) фиксируют изменение ЭДС гальванических преобразователей во времени.

Процесс распространения массы в плоском листовом материале после нанесения такого импульса при условии расположения измерительных е<г,.т) •■ ■* е^т) электродов на расстоянии г0> 10А,

где А - толщина исследуемого лис- Рис. 2. Физическая

тового материала, описывается модель метода

краевой задачей:

dU Jd2U д2и) ,

-оо < х < +оо; —ао < у < н-оо; т > 0;

где U - концентрация распределенного в твердой фазе вещества; Q — количество жидкой фазы, наносимое в течение импульса; х, у - пространственные координаты; D - коэффициент диффузии; т - время; 5(х, у, т) - дельта-функция Дирака, при начальных и граничных условиях:

U(x, у, 0) = U0 - const;

dU(x,0,T) =Q. dU(0,y, т) _0. ду ' дх

U0 при \х\, [у| оо,

аналогичной задаче распространения влаги в неограниченной среде при нанесении импульсного воздействия от линейного источника массы, где ий - начальная концентрация растворителя в момент времени т = 0.

В этом случае изменение концентрации растворителя в зоне действия источника описывается функцией:

U{r, x)-U0=Q /(4т ехр[г 2 / 4Dx]).

Расчетная формула для определения коэффициента диффузии имеет

вид:

Л^/С'Ч.ах), (1)

где тшах - время, соответствующее максимуму на кривой С/(г0, т) изменения концентрации на расстоянии г0 от источника; г — радиальная координата, отсчитываемая от оси источника.

Для фиксирования ттах необходимо непрерывно контролировать изменение Щг0, т), причем измерения должны проводиться строго на расстоянии г0 от источника массы, что крайне затруднительно при использовании известных преобразователей влажности. Сложность контроля локальной концентрации увеличивается при переходе от воды к другим полярным растворителям.

В предлагаемом техническом решении для фиксирования максимума концентрации на расстоянии г0 от источника применялись миниатюрные электроды ГП, которые располагались по окружности радиуса г0. ЭДС такого преобразователя определяется энергией связи растворителя с материалом, контактирующим с поверхностями его электродов, которая в конечном итоге однозначно связана с содержанием растворителя в материале именно на концентрической окружности радиуса г0 с центром в точке «увлажнения» материала. Так как статическая характеристика ГП монотонна, то в момент достижения концентрацией и(г0, т) своего максимального значения ЭДС ГП также достигает своего максимума, поэтому необходимость в предварительной градуировке ГП по каждой системе капиллярно-пористый материал-растворитель отпадает.

В четвертой главе рассмотрены вопросы выбора рациональных значений конструктивных и режимных параметров измерительного устройства применительно к заданным диапазонам измерений, обеспечивающих наивысшую точность и производительность метода и разработанного устройства. Рассматриваемый диапазон изменения искомого коэффициента диффузии растворителей был определен в пределах (0,5 ... 15)-10'9 м2/с.

В процессе исследований было установлено, что при заданной величине абсолютной погрешности измерения ЭДС гальванического преобразователя АЕ и зафиксированном значении искомого коэффициента диффузии чем дальше от источника массы растворителя находится гальванический преобразователь, тем меньшее значение достигает максимум на кривой изменения его ЭДС и тем выше относительная погрешность определения ЭДС ГП. При этом возрастают длительность проведения эксперимента и абсолютная погрешность определения момента времени, соответствующего максимуму на кривой изменения ЭДС ГП (рис. 3). На рисунке 3 представлена иллюстрация абсолютных значений погрешностей определе-

ния моментов времени достижения максимальных значений и Ег в сечениях г = г, и г - г2 на восходящих Лт',, Дт'2 и на нисходящих Лт',

ветвях кривых изменения во времени нормированных значений ЭДС гальванических преобразователей. Поэтому датчик концентрации должен располагаться как можно ближе к источнику массы. Особенно это характерно для нижнего предела измерения искомого коэффициента. Вместе с тем, приближение датчика к источнику массы вызывает увеличение погрешности измерения координаты расчетного сечения.

С другой стороны, при высоких значениях искомого коэффициента на близко расположенных к источнику массы датчиках концентрации невозможно определить максимум на кривой изменения ЭДС, так как гальванический преобразователь теряет свои информативные свойства вследствие того, что максимум на кривой изменения концентрации находится в области свободного (несвязанного с дисперсной средой) состояния растворителя (кривые Е(гь т), Е(г2, т) на рис. 4).

Из анализа суммарного значения относительной погрешности определения коэффициента диффузии, приведенного в пятой главе, следует, что для обеспечения измерений искомой характеристики в области нижнего предела диапазона предлагаемого метода и устройства расстояние от датчика концентрации до источника массы должно быть порядка 1,5 мм, при этом теоретическое значение среднеквадратической оценки относительной погрешности определения коэффициента диффузии составляет величину порядка 13,4%. В области верхнего предела рассматриваемого диапазона изменения искомой характеристики расстояние от датчика до источника массы не должно превышать 5 мм, при этом теоретическое значение среднеквадратической оценки относительной погрешности определения коэффициента диффузии составляет величину порядка 11,8%.

Рис. 3. Иллюстрация абсолютных значений погрешностей определения расчетных моментов времени

Рис. 4. Изменение во времени ЭДС гальванических преобразователей при различных значениях /о = г„ Ть •••> Л5

Исходя из результатов анализа математической модели массоперено-са, реализуемого в измерительном устройстве, и метрологического анализа были выбраны минимальные размеры плоского участка изделий из листовых капиллярно-пористых материалов и их максимальная толщина: на нижнем пределе измерения коэффициента диффузии - соответственно диаметр не менее 30 мм и толщина не более 0,15 мм; на верхнем пределе -соответственно 100 мм и 0,5 мм.

На основании изложенного было спроектировано измерительное устройство (рис. 5) в виде зонда, состоящего из трех пластин 3, 5, 6, скрепленных между собой. В процессе эксперимента исследуемый материал 2 с заданным начальным распределением растворителя располагался на подложке 1, выполненной из фторопласта. Зонд имеет сквозное отверстие 8, в котором размещается трубопровод подачи импульса массы растворителя в виде иглы шприца. Нижняя пластина зонда 3 выполнена из листового по-лиметилметакрилата толщиной 3 мм и диаметром 100 мм. Она имеет десять сквозных отверстий 11-20, размещенных на окружностях радиусом 1,5; 2; 3; 4 и 5 мм относительно центра отверстия 8, предназначенного для подачи импульса массы растворителя к исследуемому листовому капиллярно-пористому материалу. Отверстия 11 - 20 предназначены для размещения в них электродов гальванических преобразователей. В качестве гальванических преобразователей использовались медная и цинковая проволоки диаметром 0,05 мм, образующие гальваническую пару и развивающие ЭДС до величин порядка 1 В. Электроды гальванических преобразователей продевались сквозь отверстия 11—20, натягивались с помощью специальной оправки и фиксировались в отверстиях с помощью клеевого соединения. С обращенной к исследуемому материалу поверхности пластины 3 (нижняя плоскость пластины 3 на рис. 5) излишки проводов электродов гальванических преобразователей обрезались и зашлифовывались заподлицо с примыкающей к исследуемому материалу поверхностью зонда. С обратной стороны пластины 3 электроды гальванических преобразователей по специально выполненным в пластине пазам выводились к коннекторам 4, 10. На пластине 3 клеевым соединением фиксировалась пластина 5 из листового полиметилметакрилата толщиной 10 мм и диаметром 100 мм. К пластине 5 резьбовым соединением 7, 9 крепилась стальная пластина 6 толщиной 10 мм для обеспечения необходимого усилия прижатия зонда к исследуемому материалу.

А-А

Рис. 5. Конструкция измерительного устройства

В целях повышения оперативности и эффективности исследований коэффициента диффузии растворителей в анализируемых листовых капиллярно-пористых материалах была разработана и изготовлена автоматизированная система неразрушающего контроля (АСНК), которая обеспечивает автоматизированное проведение эксперимента, измерение и регистрацию в режиме реального времени необходимой экспериментальной информации и расчет по разработанным алгоритмам искомой характеристики. АСНК, схема которой изображена на рис. 6, включает в свой состав:

- измерительный зонд 3, укомплектованный источником массы растворителя Q и электродами 4, 5 гальванических преобразователей локальной концентрации растворителей в исследуемом листовом капиллярно-пористом материале;

- коннектор 6, к которому подключены электроды гальванических преобразователей 4,5, расположенный на средней пластине измерительного зонда 5;

- многофункциональная плата сбора данных PCI - 1202Н фирмы ISP DAS (Тайвань);

- персональный компьютер.

Многофункциональная плата сбора данных PCI - 1202Н размещается в слоте PCI персонального компьютера. Она имеет в своем составе АЦП, ЦАП и дискретный выход DO для формирования управляющего сигнала.

В разработанной АСНК аналоговый мультиплексор платы PCI - 1202Н подключает к усилителю платы поочередно один из пяти гальванических датчиков измерительного зонда с частотой 44 кГц. С помощью АЦП получают цифровые эквиваленты входных сигналов, которые сглаживаются, фильтруются и подвергаются обработке в соответствии с разработанным алгоритмом.

Программа управления экспериментом, обработки экспериментальных данных и их визуализации разработана в среде LabView 9.0 (Приложение 4).

Предлагаемый метод сравнительно просто организуется экспериментально. При этом используются следующие измерительные операции:

1. Исследуемый листовой материал 2 (рис. 6) с равномерным начальным распределением растворителя (наиболее просто использовать нулевое распределение, т.е. «сухой» материал) помещается на плоскую подложку 2 из несмачи-ваемого растворителем материала — фторопласта.

2. К поверхности образца прижимается зонд 3 с импульсным точечным ис- Рис*Структурная схема АНСК

точником массы и расположенными на концентрических окружностях от источника электродами гальванических преобразователей.

3. Осуществляется импульсное точечное «увлажнение» поверхности исследуемого материала растворителем из дозатора.

4. После задания импульса массы измерительное устройство последовательно опрашивает гальванические датчики, расположенные на различных расстояниях от центра импульса, фиксируя генерируемую ими ЭДС: £(гьт), £(г2,т), ..., Е(гтт). Измерительное устройство автоматически игнорирует показания датчиков, ЭДС которых достигает критического значения (£„,«), соответствующего переходу растворителя в область свободного (несвязанного) состояния (рис. 4, кривые Е(ги т), Е(г2, т)).

5. Определяется время т^ достижения максимума на кривой изменения ЭДС ближайшего к импульсному источнику из оставшихся гальванических преобразователей (рис. 4, кривая Е(г3, т)).

6. Рассчитывается значение коэффициента диффузии растворителя по формуле (1).

Таким образом, для определения коэффициента диффузии не требуется измерение реальных изменений содержания растворителя Щги т), 1/(г2, т), ..., Щг„, т), что связано с проведением длительных и трудоемких работ по градуировке датчиков концентрации для каждого исследуемого материала.

В пятой главе приведен метрологический анализ измерительного устройства, с целью обеспечения наивысшей точности определения искомой характеристики при применении конкретных измерительных средств.

На основании традиционных подходов теории погрешностей измерений к основной зависимости, лежащей в основе предлагаемого метода не-разрутающего контроля, и с учетом соотношений, позволяющих учитывать конечную длительность ти импульса массы, получены выражения для определения предельных 8Дф и среднеквадратических 8£>ск оценок

относительной погрешности определения искомого значения коэффициента диффузии:

где 5г0 - относительная погрешность определения координаты расчетного сечения; §ттах - относительная погрешность определения времени достижения максимума кривой изменения ЭДС гальванического преобразо-

5Аф=26г0+5ти+5м +

пр

(2)

вагеля концентрации растворителей в анализируемых средах; 5тн - относительная погрешность измерения длительности импульса массы растворителя; Фв(ю),(о = 'си/тшах - поправочная функция, учитывающая конечность длительности импульса массы ти по сравнению с 5 -функцией Дирака; 6М - суммарное значение методической погрешности, обусловленной неполным соответствием используемой математической модели реальным физическим процессам, происходящим в измерительном устройстве в ходе эксперимента.

Проведенный анализ выражений (2), (3) показал, что при практическом использовании метода мгновенного источника массы наибольший вклад в результирующие погрешности б/)^ и 5£)С1( вносят:

1) относительная погрешность 5т ^ = Ат,^ / т^ измерения момента времени т^;

2) относительная погрешность 8г0 = Аг0/г0 измерения расстояния от точки контроля ЭДС преобразователя до источника массы.

Численные эксперименты показали, что при легко достижимой относительной погрешности измерителя ЭДС гальванического преобразователя в 0,5% относительная погрешность бт^ не превышает 10,8%. Относительная погрешность определения расчетного сечения 5г0 при использовании электродов диаметром до 0,05 мм и расстояниях до линейного источника массы от 1 до 5 мм составляет величину от 1 до 5%. Анализ показал, что погрешностью измерения длительности импульса массы бти можно пренебречь ввиду ее малости по сравнению с перечисленными выше компонентами суммарной погрешности. Для суммарной методической погрешности принята оценка сверху в 5%.

В результате анализа получены следующие результаты: при уменьшении контролируемого коэффициента диффузии от значений порядка 15 • 10~9 до 0,5 • Ю-9 м2/с расстояние до расчетного сечения уменьшается с 5 до 1,5 мм, что приводит к увеличению расчетных значений погрешности определения искомой характеристики с 11,8 до 13,4%. Проведенные экспериментальные исследования ряда материалов: фильтров, различных видов ткани показали, что погрешность определения коэффициента диффузии влаги не превышает 8 - 10% при доверительной вероятности 0,95. Длительность эксперимента не превышает 20 минут. Таким образом, экспериментально найденные значения случайной погрешности определения искомой характеристики не превосходят теоретически полученных оценок.

В заключении приведены основные выводы и результаты работы, в приложении представлены результаты экспериментальных исследований, акты об использовании и внедрении результатов работы, программа

управления экспериментом, обработки экспериментальных данных и их визуализации в среде ЬаЬУ1е\у 9.0.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана математическая модель процесса массопереноса в тонких плоских изделиях из дисперсных материалов с пористой структурой в процессе работы измерительного устройства, описывающая закономерности изменения полей концентрации в изделиях, создаваемых действием мгновенного источника массы.

2. Определены диапазоны изменения основных параметров этой модели, при которых она адекватно описывает физический процесс распространения растворителей в исследуемых объектах.

4. Исследован и выбран гальванический преобразователь концентрации растворителей в исследуемых средах, обеспечивающий возможность измерения в локальных точках изделий в условиях неравномерного распределения растворителей. Обеспечена возможность его использования в разработанном методе определения коэффициента диффузии без предварительной градуировки по каждой системе дисперсная среда - растворитель.

5. Проведен анализ погрешностей определения искомого коэффициента диффузии с помощью разработанного метода, получены структуры полной погрешности измерений, проведена оценка вклада каждой компоненты в результирующую величину погрешности и выявлены доминанты в составе полной погрешности. Проведенный анализ создал предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешностей.

6. Решена задача выбора рациональных значений конструктивных и режимных параметров измерительного устройства применительно к заданным диапазонам измерений, обеспечивающих наивысшую точность и производительность метода и разработанного устройства.

7. Разработано и изготовлено измерительное устройство и автоматизированная система неразрушающего контроля коэффициента диффузии полярных растворителей в изделиях из тонких капиллярно-пористых материалов.

диффузии влаги и других полярных растворителей в различных тканях и сортах бумаги. Результаты экспериментов показали корректность и эффективность разработанного метода. Основные результаты работы внедрены в промышленность и учебный процесс ГОУ ВПО ТГТУ.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Беляев, М.П. Неразрушающий экспресс-контроль коэффициента диффузии полярных растворителей в тонких изделиях / М.П. Беляев, В.П. Беляев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - Тамбов, 2008. - Т.14, № 1. _ с. 41 - 47.

2. Беляев, М.П. Автоматизированная система неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в тонких изделиях из капиллярно-пористых материалов / М.П. Беляев, В.П. Беляев, А.Г. Дивин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. -Тамбов, 2010. - Т. 16, № 4. _ с. 797 - 802.

3. Беляев, М.П. Метрологический анализ устройства для неразрушающего контроля массопроводности в тонких изделиях / М.П. Беляев,

B.П. Беляев // Материалы Седьмой междунар. теплофизической школы «Теплофизические исследования и измерения в энергосбережении, при контроле, управлении и улучшении качества продукции, процессов и услуг». - Тамбов, 2010. - Ч. 1. - С. 249 - 251.

4. Мшценко, С.В. Метрологический анализ и оптимизация конструкции устройства для определения характеристик тепло- и массопереноса /

C.В. Мищенко, В.П. Беляев, М.П. Беляев // Научные труды XII междунар. науч.-практ. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики». - М., 2009. - С. 188 - 194.

5. Беляев, М.П. Неразрушающий контроль влагопроводности монолитных строительных материалов / М.П. Беляев // Материалы Шестой международной теплофизической школы «Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством». - Тамбов, 2007. - Ч. 1. - С. 124 - 125.

6. Беляев, М.П. К вопросу о неразрушающем экспресс-контроле качественных показателей бумаги / М.П. Беляев // Материалы Шестой международной теплофизической школы «Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством». - Тамбов, 2007. - Ч. 1. - С. 125 - 126.

7. The non-destructive control of polar solvents diffusion coefficient in articles made from porous materials / S.V. Mischenko, M.P. Belyaev, O.V. Efremov, P.S. Belyaev // Proceedings II International conference «Energy-saving technologies for drying and hygrothermal processing (DHTP-2005)». -Moscow, 2005. - V. 2. - P. 335 - 336.

8. Метод и устройство для измерения коэффициента диффузии влаги в коллоидных капиллярно-пористых материалах / С.В.Мшценко, С.В. Пономарев, М.П. Беляев, С.Г. Толстых // Труды Второй междунар. науч.-практ.

конф. «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы). СЭТТ-2005». - M., 2005. - Т. 2. - С. 315 - 318.

9. Пономарев, C.B. Метод и устройство для измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых материалах / C.B. Пономарев, С.Г. Толстых, М.П. Беляев // Материалы Пятой междунар. теплофизиче-ской школы «Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством». - Тамбов, 2004. - Ч. 1. - С. 220 - 223.

10. Беляев, М.П. Неразрушающий контроль влагопроводности листовых материалов / М.П. Беляев // Материалы Пятой междунар. теплофизи-ческой школы «Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством». - Тамбов, 2004. - Ч. 1. - С. 234.

П.Беляев, М.П. Неразрушающий контроль качества пропитки массивных материалов / М.П. Беляев // Материалы Пятой междунар. теплофи-зической школы «Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством». - Тамбов, 2004. - Ч. 1. - С. 235.

12. Беляев, М.П. Определение рациональных режимов удаления активных растворителей из композиционных материалов / М.П. Беляев, П.С. Беляев, О.В. Ефремов // Тезисы докл. X Междунар. конф. «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка ВМС». - Казань, 2001. -С. 104.

13. Беляев, П.С. Неразрушающий контроль коэффициента диффузии полярных растворителей в изделиях из пористых материалов / П.С. Беляев, М.П. Беляев, Р.В. Штырков // Тезисы докл. Четвертой междунар. теплофи-зической школы «Теплофизические измерения в начале XXI века». - Тамбов, 2001.-С. 72-73.

14. Ефремов, О.В. Учет диффузии растворителя в полимер при моделировании смешения высоковязких полимерных композиций / О.В. Ефремов, A.C. Клинков, М.П. Беляев // Тезисы докл. Четвертой междунар. теп-лофизической школы «Теплофизические измерения в начале XXI века». -Тамбов, 2001.-С. 92-93.

15. Беляев, М.П. Исследование выходной характеристики гальванических преобразователей в средах с неравномерной концентрацией растворителя / М.П. Беляев, A.C. Клинков, П.С. Беляев // Тезисы докл. V науч. конф. ТГТУ. - Тамбов, 2000. - С. 68-69.

16. Беляев, М.П. Оптимизация конструкции устройства для определения характеристик тепло- и массопереноса / М.П. Беляев, Р.В. Штырков // Тезисы докл. V науч. конф. ТГТУ. - Тамбов, 2000. - С. 69.

17. Пат. 2199106 РФ, МПК G 01 N 15/08, 27/00. Способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов / П.С. Беляев, В.А. Гладких, E.H. Сафронова, М.П. Беляев ; заявитель и патентообладатель ТГТУ. - № 2000130439 ; заявл. 04.12.2000 ; опубл. 20.02.2003, Бюл. № 5.

Подписано в печать 22.03.2011. 60 х 84 / 16. 0,93 усл. печ. л. Тираж 100. Заказ № 114

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Беляев, Максим Павлович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ КОНТРОЛЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО - И МАССОПЕРЕНОСА В ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛАХ С ПОРИСТОЙ СТРУКТУРОЙ

1.1. Взаимодействие дисперсных материалов с низкомолекулярными веществами

1.2. Математическое описание процессов тепло- и массопереноса в рассматриваемом классе материалов

1.3. Методы определения коэффициентов диффузии растворителей в дисперсных материалах

1.4. Методы измерения локальных концентраций при исследовании диффузионных характеристик дисперсных систем с пористой структурой

1.5. Постановка задачи исследования

Глава 2 ПРИМЕНЕНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛАХ

2.1. Физико-химические основы информативных свойств гальванических преобразователей при определении концентрации растворителей в дисперсных средах

2.2. Методика использования гальванических преобразователей для определения концентрации растворителей в капиллярно-пористых материалах

2.3. Исследование выходной характеристики гальванических преобразователей в условиях неравномерных распределений концентрации растворителей

2.4. Обеспечение локальности контроля концентрации при определении коэффициента диффузии

2.5. Выводы по главе

Глава 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ТОНКИХ ИЗДЕЛИЯХ

3.1. Математическая модель метода определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах

3.2. О корректности полученного решения обратной задачи массопереноса

3.3. Обеспечение возможности определения коэффициента диффузии растворителей без предварительной градуировки гальванических преобразователей по каждому исследуемому материалу

3.4. Исследование особенностей изменения ЭДС гальванических преобразователей при реализации разработанного метода

3.5. Выводы по главе

Глава 4 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИХ И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ТОНКИХ ИЗДЕЛИЯХ

4.1. Исследование влияния коэффициента диффузии растворителей и координаты расположения преобразователей концентрации на порядок проведения эксперимента

4.2. Измерительное устройство и основные измерительные операции при определении коэффициента диффузии растворителей в тонких пористых изделиях

4.3. Состав автоматизированной системы контроля для определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах

4.4. Апробация разработанных метода и устройств. Оценка достоверности получаемых опытных данных

4.5. Выводы по главе

Глава 5 ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ДИФФУЗИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ТОНКИХ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЯХ РАЗРАБОТАННЫМ МЕТОДОМ

5.1. Анализ причин и источников возникновения погрешностей

5.2. Результаты предварительной оценки погрешности определения коэффициента диффузии разработанным методом

5.3. Результаты экспериментальной оценки погрешности определения коэффициента диффузии растворителей в тонких пористых изделиях

5.4. Выводы по главе 5 116 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 118 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 121 ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АСНК - автоматизированная система неразрушающего контроля;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь;

ГП - гальванический преобразователь;

ГУ - граничные условия;

КПМ — капиллярно - пористые материалы;

ММ - математическая модель;

НМВ - низкомолекулярные вещества;

ПИП - первичный измерительный преобразователь;

ТМП - тепло- и массоперенос;

ТФХ - теплофизические характеристики;

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;

ЭДС - электродвижущая сила; а - температуропроводность, м2/с;

В^аЛМ, - критерий Био тепловой;

В1т=р*К/(КиАр) - критерий Био массообменный;

С - удельная теплоемкость, Дж/(кг-К);

Е>ав - коэффициент взаимной диффузии, м /с;

Од- коэффициент само диффузии компонента А, м /с; Е - ЭДС гальванического преобразователя, В; Ео - энергия активации диффузии, Дж/моль; Е - нормализованное значение ЭДС ГП; Р=96487,0 - число Фарадея, Кл/моль; j - плотность потока массы вещества, кг/(м -с); ju5 jT - плотность соответственно диффузионного и термодиффузионного потоков массы, кг/(м с); AG - изменение свободной энергии Гиббса, Дж/моль; Кт - коэффициент термодиффузии массы, м7(с-К); Ки, D - коэффициент диффузии массы, м /с; Lir=Ku/a - критерий Лыкова;

Ps - давление насыщенных паров растворителя, Па;

P/Ps - относительная упругость паров растворителя; q - плотность теплового потока, Вт/м ;

R=8,314 - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); г* - удельная теплота парообразования, Дж/кг;

Sn - средняя квадратическая погрешность отдельного измерения;

Т - температура, К; t«,n - коэффициент Стьюдента при доверительной вероятности а и количестве измерений п. U - концентрация распределенного в твердой фазе вещества, кг/кг; х, у, z, г - пространственные координаты, м; X - математическое ожидание случайной величины; z - заряд частицы с учетом знака, Кл; а* - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м -К); ß* - коэффициент массоотдачи, м/с; у а - коэффициент активности компонента А; о=Кт/Ки ~ относительный коэффициент термодиффузии, 1/К;

5(У) - относительная погрешность измерения У;

5г0 - относительная погрешность определения координаты расчетного сечения;

5гтах — относительная погрешность определения времени достижения максимума кривой изменения ЭДС гальванического преобразователя; бти - относительная погрешность измерения длительности импульса массы растворителя;

5м - суммарная методическая погрешность;

8 - коэффициент фазового превращения; ср - электрический потенциал, В;

X - теплопроводность, Вт/(м-К); ц - химический потенциал, Дж/моль; ц - электрохимический потенциал, Дж/моль;

Уд- парциальный удельный объём компонента А, м /моль; р0 - плотность сухого материала, кг/м3; т - время, с; со - энергия связи растворителя с дисперсной средой, Дж/моль.

Введение 2011 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Беляев, Максим Павлович

Актуальность работы.

Процессы массопереноса в тонколистовых изделиях из капиллярно-пористых материалов таких как различные сорта бумаги, текстильные материалы играют важную роль, определяя в конечном итоге качество продукции при ее производстве, возможность дальнейшей обработки специальными составами для придания заданных свойств. Способность подобных материалов впитывать и транспортировать различные растворители, прежде всего воду являются часто важными показателями изделий из рассматриваемого класса материалов. При расчетах технологических режимов обработки подобных материалов, а также для оценки качественных показателей изделий из них важной характеристикой является коэффициент диффузии распределяемого в твердой фазе растворителя, в частном случае, при исследовании процессов миграции воды - коэффициент диффузии влаги.

Несмотря на очевидный прогресс в области исследования диффузион ных характеристик [1, 2], большинство экспериментальных данных по коэффициентам диффузии растворителей в капиллярно — пористых материалах получены на установках низкой производительности и точности, что объясняется прежде всего трудностями измерения локальных значений концентрации растворителей в дисперсных средах. Эти исследования проводятся в условиях, значительно отличающихся от реальных, что делает затруднительным их применение при расчетах технологических режимов и оперативной оценке качества изделий. Поэтому для обеспечения возможности использования опытных данных по искомым характеристикам при проектировании оборудования и интенсификации технологических процессов необходимо получать их в условиях, близких к производственным, т.е. при испытании свойств реальных изделий.

Несмотря на развитие различных модельных представлений [2, 29-31], теоретическое определение характеристик массопереноса рассматриваемого класса материалов на данном уровне развития науки и техники крайне затруднительно, и источником информации об их значениях в подавляющем большинстве случаев является эксперимент.

Определение коэффициентов диффузии растворителей в тонколистовых дисперсных Материалах с пористой структурой сопряжено со значительными экспериментальными трудностями, обусловливающими низкую точность разработанных методов и существенные затраты времени и средств. Значительные затраты времени обусловлены не только продолжительностью экспериментов согласно применяемым известным методам, но и необходимостью индивидуальной градуировки применяемых датчиков концентрации распределенных в твердой фазе растворителей по каждой системе дисперсный материал - растворитель. Это делает невозможным применение известных методов и устройств в оперативных системах неразрушающего контроля качества изделий из рассматриваемого класса материалов.

Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы, госконтракт П702 и при поддержке гранта РФФИ 07-08-00489-а.

Цель работы. Разработка метода и устройства для неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в изделиях из тонколистовых капиллярно-пористых материалов, обеспечивающих повышение точности и оперативности контроля. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- осуществить экспериментальную проверку результатов работы и внедрить их в промышленное производство.

Методы исследования. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории тепло- и массопереноса, математической физике, операционном исчислении, математическом моделировании, классической теории метрологии и математической статистике.

Научная новизна:

- проведено исследование работы гальванического преобразователя в дисперсных средах, в том числе с неравномерным распределением концентрации полярных растворителей и доказана возможность повышения оперативности разработанного метода определения коэффициента диффузии за счет использования данного преобразователя без традиционно необходимой предварительной градуировки по каждой системе дисперсная среда — растворитель;

Реализация результатов. В Научно-производственном предприятии «Модуль» г. Тамбов внедрен патент на изобретение № 2199106 для экспресс-анализа качества целлюлозных фильтров с экономическим эффектом 24 тыс. руб. в год. Метод измерения коэффициента диффузии растворителей и устройство для его осуществления приняты к использованию в ОАО «НИИР-Тмаш», г. Тамбов для исследования процессов пропитки тканных материалов различными растворителями с экономическим эффектом 58 тыс. руб. Метод и автоматизированная система неразрушающего контроля принята к использованию в ООО «Эласт», г. Тамбов для оперативного контроля впитывающих свойств различных сортов бумаги.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на V научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2000), Четвертой международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале XXI века» (Тамбов, 2001), Десятой международной конференции «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка ВМС» (Казань, 2001), Пятой международной теплофизической школе «Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством» (Тамбов, 2004), Второй международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы) СЭТТ-2005» (Москва, 2005), Шестой международной теплофизической школе «Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством» (Тамбов, 2007), XII международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики» (Москва, 2009), Седьмой международной теплофизической школе «Теплофизические исследования и измерения в энергосбережении, при контроле, управлении и улучшении качества продукции, процессов и услуг» (Тамбов, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 2 статьи в ведущем рецензируемом научном журнале из перечня ВАК, а также патент на изобретение № 2199106.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемых источников (214 работ отечественных и зарубежных авторов) и приложения. Содержание диссертации изложено на 153 страницах машинописного текста, включает 22 рисунка и 6 таблиц.

Заключение диссертация на тему "Разработка метода и устройства для неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в листовых изделиях из капиллярно-пористых материалов"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

3. На основе полученной физико-математической модели разработан и исследован новый более эффективный метод определения коэффициента диффузии полярных растворителей в изделиях из листовых капиллярно-пористых материалов (патент на изобретение РФ № 2199106), обеспечивающий неразрушающий контроль изделий при одновременном повышении оперативности и точности исследований. В разработанном методе повышение оперативности контроля и точности измерения коэффициента диффузии обеспечено путем исключения необходимости проведения предварительной градуировки датчиков концентрации по каждой системе дисперсная среда — растворитель, а также обеспечения автоматического выбора в качестве расчетного максимально приближенного к источнику массы вещества датчика содержания растворителя, в котором наблюдаемый в процессе эксперимента максимум концентрации не выходит за верхний предел работоспособности первичного измерительного преобразователя.

8. Проведены экспериментальные исследования разработанного метода неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в тонких листовых капиллярно-пористых материалах и реализующего его автоматизированной системы контроля, получены значения коэффициента диффузии влаги и других полярных растворителей в различных тканях и сортах бумаги. Результаты экспериментов показали корректность и эффективность разработанного метода. Основные результаты работы приняты к использованию: патент на изобретение № 2199106 внедрен в Научно-производственном предприятии «Модуль», г. Тамбов для экспресс-анализа качества целлюлозных фильтров с экономическим эффектом 24 тыс. руб. в год; метод измерения коэффициента диффузии растворителей и устройство для его осуществления приняты к использованию в ОАО «НИИРТмаш», г. Тамбов для исследования процессов пропитки тканных материалов различными растворителями с экономическим эффектом 58 тыс. руб.; метод и автоматизированная система неразрушающего контроля принята к использованию в ООО «Эласт», г. Тамбов для оперативного контроля впитывающих свойств различных сортов бумаги. Разработанный метод и система неразрушающего контроля внедрены в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета и используются в лабораторном практикуме для студентов специальности 200503 «Стандартизация и сертификация» и магистрантов, обучающихся по программе 200410 , «Метрологическое обеспечение контроля качества, свойств и состава веществ, материалов и изделий.

Библиография Беляев, Максим Павлович, диссертация по теме Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

1. Рудобашта, С.П. Диффузия в химико-технологических процессах / С.П. Рудобашта, Э.М. Карташов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колосс, 2010.-478 с.

2. Рудобашта, С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой / С.П. Рудобашта. М.: Химия, 1980. - 248 с.

3. Кафаров, В.В. Основы автоматизированного проектирования химических производств / В.В. Кафаров, В.Н. Ветохин. М.: Наука, 1987. — 624 с.

4. Лыков, A.B. Теория сушки / A.B. Лыков. 2-е изд. — М.: Энергия, 1968.-471 с.

5. Лыков, A.B. Тепломассообмен: справ. / A.B. Лыков. М.: Энергия, 1978.-480 с.

6. Лыков, A.B. Теория тепло- и массопереноса / A.B. Лыков, Ю.А. Михайлов. — М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. 536 с.

7. Crank, J. The Mathematics of Diffusion / J. Crank. Oxford: Clarendon Press, 1975. - 414 p.

8. Чалых, A.E. Диффузия в полимерных системах / А.Е. Чалых. М.: Химия, 1987.-312 с.

9. Crank, J. Diffusion in Polymers / J. Crank, G.S. Park. London; New York: Acad. Press, 1968. - 452 p.

10. Рудобашта, С.П. Диффузия в химико-технологических процессах / С.П. Рудобашта, Э.М. Карташов. М.: Химия, 1993. - 208 с.

11. Райченко, А.И. Математическая теория диффузии в приложениях / А.И. Райченко. Киев: Наукова думка, 1981. - 396 с.

12. Химическая гидродинамика: справ, пособие / A.M. Кутепов, А.Д.

13. Полянин, З.Д. Запрянов и др. М.: Бюро Квантум, 1996. - 336 с.

14. Коновалов, В.И. Пропиточно-сушильное и клеепромазочное оборудование / В.И. Коновалов, A.M. Коваль. М.: Химия, 1989. - 224 с.

15. Папков, С.П. Теоретические основы производства химических волокон / С.П. Папков. М.: Химия, 1990. - 272 с.

16. Аскадский, A.A. Химическое строение и физические свойства полимеров / A.A. Аскадский, Ю.И. Матвеев. М.: Химия, 1983. - 248 с.

17. Тарчевский, И.А. Биосинтез и структура целлюлозы / И.А. Тарчевский, Г.Н. Марченко. М.: Наука, 1985. - 208 с.

18. Роговин, З.А. Химические превращения и модификации целлюлозы / З.А. Роговин, JI.C. Гальбрайх. М.: Химия, 1979. - 206 с.

19. Неводные растворы в технике и технологии / Г. А. Крестов, А .Я. Фридман, В.В. Мясоедова и др. М.: Наука, 1991. - 232 с.

20. Мясоедова, В.В. Физическая химия неводных растворов целлюлозы и ее производных / В.В. Мясоедова, Г.Н. Марченко, Г.А. Крестов. -М.: Наука, 1991.-225 с.

21. Целлюлоза и ее производные: пер. с англ. / под ред. Н. Байклза, Л. Сегала. М.: Мир, 1974. - Т.1. - 500 с.

22. Никитина, JI.M. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах / Л.М. Никитина. М.: Энергия, 1968. - 500 с.

23. Гинзбург, A.C. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов / A.C. Гинзбург, И.М. Савина. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 280 с.

24. Роджерс, К. Растворимость и диффузия / К. Роджерс // Проблемы физики и химии твердого состояния органических соединений: пер. с англ. -М.: Мир, 1968.-С. 229-328.

25. Малкин, А .Я. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения / А.Я. Малкин, А.Е. Чалых. М.: Химия, 1979. - 303 с.

26. Алексашенко, A.A. Определение коэффициента внутреннейдиффузии в пористых сорбентах при нелинейной изотерме адсорбции / A.A. Алексашенко // Теоретические основы химической технологии. 1977. - Т. 11, №6.-С. 924-927.

27. Алексашенко, A.A. Общий подход к определению физических характеристик переноса / A.A. Алексашенко // Теоретические основы химической технологии. 1979. - Т. 13, № 5. - С. 657-662.

28. Алексашенко, A.A. Аналитические методы решения некоторых обратных задач тепло- и массопереноса / A.A. Алексашенко // Теоретические основы химической технологии. 1984. - Т. 18, № 2. - С. 177-185.

29. Алексашенко, A.A. Применимость расчетных формул при решении обратных задач тепломассопереноса / A.A. Алексашенко // Теоретические основы химической технологии.- 1989. Т. 23, № 3. - С. 291299.

30. Тепляков, Ю.А. Обобщенная зависимость для расчета эффективного коэффициента молекулярной диффузии в полимерных материалах / Ю.А. Тепляков, С.П. Рудобашта, А.Н. Плановский // Теоретические основы химической технологии. 1985. - Т. 19, № 2. - С. 248250.

31. Гамаюнов, Н.И. Моделирование диффузии в бикомпонентных волокнах типа ядро-оболочка / Н.И. Гамаюнов, A.JI. Калабин, В.А. Свистунов // Теоретические основы химической технологии. 1994. - Т. 28, № 3.- С. 285-287.

32. Гребенников, С.Ф. Гигроскопические свойства химических волокон / С.Ф. Гребенников, К.Е. Перепелкин, А.Т. Кынин: обзор, инф. М.: НИИТЭХИМ, 1989.- 84 с. - (Сер.: Промышл. хим. волокон)

33. Бекман, И.Н. Современное состояние аппаратурного, методического, математического обеспечения диффузионного эксперимента / И.Н. Бекман // Диффузионные явления в полимерах. Черноголовка, 1985. -С. 36-39.

34. Маклаков, А.И. Самодиф фузия в растворах и расплавах полимеров / А.И. Маклаков, В.Н. Скирда, Н.Ф. Фаткулллин. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1987. - 224 с.

35. Кузуб, Л.И. Кинетика массопереноса в полимерных телах со сложной надмолекулярной структурой / Л.И. Кузуб, В.И. Иржак // Высокомолекулярные соединения. 1995.- Т.АЗ7, № 5. - С. 842-849.

36. Бекман, И.Н. Феноменологическая теория диффузии в гетерогенных средах и ее применение для описания процессов мембранного разделения / И.Н. Бекман, И.П. Романовский // Успехи химии. 1988.- Т. 57, вып. 6. - С. 944-958.

37. Коновалов, В.И. Базовые кинетические характеристики массообменных процессов / В.И. Коновалов // Журнал прикладной химии. -1986. Т. 59, № 9. - С. 2096-2107.

38. Чалых, А.Е. Качественная модель сорбционно-диффузионного поведения нитрата целлюлозы / А.Е. Чалых, Е.Д. Попова // Высокомолекулярные соединения. 1986. - Т.А28, № 4. - С.727-733.

39. Цимерманис, Л.Б. Термодинамические и переносные свойства капиллярно-пористых тел / Л.Б. Цимерманис. Челябинск: Южно-Уральское кн. изд-во, 1970. - 202 с.

40. Красников, В.В. Массообменные характеристики и структурно-механические свойства пищевых продуктов / В.В. Красников, A.B. Горбатов. М.: ЦИНТИПИЩПРОМ. - 40 с.

41. Роговин, З.А. Химия целлюлозы и ее спутников / З.А. Роговин, H.H. Шоритина. М.; Л.: Госхимиздат, 1953. - 678 с.

42. Роговин, З.А. Химия целлюлозы / З.А. Роговин. М.: Химия, 1972. - 520 с.

43. Папков, С.П. Взаимодействие целлюлозы и целлюлозных материалов с водой / С.П. Папков, Э.З. Файнберг. М.: Химия, 1976. - 232 с.

44. Вода в полимерах: пер. с англ. / под. ред. С. Роуленда. М.: Мир, 1984. - 555 с.

45. Папков, С.П. Равновесие фаз в системе полимер-растворитель / С.П. Папков. М.: Химия, 1981. - 272 с.

46. Дринберг, С.А. Растворители для лакокрасочных материалов: справ, пособие / С.А. Дринберг, Э.Ф. Ицко. 2-е изд. - Л.: Химия, 1986. - 208 с.

47. Тагер, A.A. Физикохимия полимеров / A.A. Тагер. 3-е изд. - М.: Химия, 1978. - 544 с.

48. Сорбционно-диффузионные свойства целлюлозы и нитрата целлюлозы по отношению к воде / М.В. Цилипоткина, A.A. Тагер, Л.К. Колмакова и др. // Высокомолекулярные соединения. 1989. - Т.А31, № 9. -С. 2000-2005.

49. Гребенников, С.Ф. Сорбционные свойства химических волокон и полимеров / С.Ф. Гребенников, А.Т. Кынин // Журнал прикладной химии. -1982. Т. 55, № 10. - С. 2299-2303.

50. Грег, С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грег, К. Синг. М.: Мир, 1984. - 306 с.

51. Брунауэр, С. Адсорбция газов и паров: пер. с англ. / С. Брунауэр; под ред. М.М. Дубинина. М.: Издатинлит, 1948. - 781 с.

52. Пористая структура и адсорбционные свойства активированных углеродных волокнистых материалов / С.Ф. Гребенников, Ю.И. Пахомов, JI.B. Новинюк и др. // Химические волокна. 1982. - № 1. - С. 38-39.

53. Рейтлингер, С.А. Проницаемость полимерньгх материалов / С.А. Рейтлингер. М.: Химия, 1974. - 272 с.

54. Иоелович, М.Я. Влияние структурного модифицирования целлюлозных волокон на их сорбционные свойства / М.Я. Иоелович // Химические волокна. 1992. - № 6. - С. 46-48.

55. Ван Кревелен, Д.В. Свойства и химическое строение полимеров: пер. с англ. / Д.В. Ван Кревелен; под. ред. А.Я. Малкина. М.: Химия, 1976. -414 с.

56. Вода в дисперсных системах / Б.В. Дерягин, Н.В. Чураев, Ф.Д. Овчаренко и др. М.: Химия, 1989. - 288 с.

57. Чураев, Н.В. Физикохимия процессов массопереноса в пористых телах / Н.В. Чураев. М.: Химия, 1990. - 272 с.

58. Лыков, A.B. О системах дифференциальных уравнений тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах / A.B. Лыков // Инженерно-физический журнал. 1974. - Т. 26, № 1. - С. 18-25.

59. Шубин, Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины / Г.С. Шубин. М.: Лесная промышленность, 1990. - 336 с.

60. Кафаров, В.В. Оптимизация теплообменных процессов и систем / В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, Л.В. Гурьева. М.: Энергоатомиздат, 1988. -192 с.

61. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринова, В.В. Кафаров. М.: Химия, 1975. - 576 с.

62. Егоров, А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами / А.И. Егоров. М.: Наука, 1978. - 464 с.

63. Островский, Г.М. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика / Г.М. Островский, Т.А. Бережинский. М.: Химия, 1984. - 240 с.

64. Климов, A.M. Исследование кинетических закономерностей при сушке материалов от активных по отношению к ним растворителей / A.M. Климов, С.П. Рудобашта, А.Н. Плановский // Теоретические основы химической технологии. 1985.-Т. 19, № 6. - С. 735-741.

65. Температурная зависимость диффузии водяного пара в гидратцеллюлозные волокна / С.Ф. Гребенников, Н.В. Мясникова, Г.С. Негодяева и др. // Химические волокна.- 1990. № 6. - С. 31-32.

66. Абсорбция паров воды сшитой карбоксиметилцеллюлозой / С.Ф. Гребенников, Г.А. Петропавловский, А.Т. Кынин и др. // Журнал прикладной химии. 1990. - Т. 63, № 1. - С. 237-240.

67. Неоднородность молекулярной структуры нитратов целлюлозы и распределение в них дибутилфталата по данным ИК-спектроскопии / В.И.

68. Коваленко, A.A. Кузьмин, В. А. Мазитова, JI.H. Маклакова // Высокомолекулярные соединения. 1995. - Т. Б37, № 5. - С. 855-858.

69. Балакирев, B.C. Оптимальное управление процессами химической технологии / B.C. Балакирев, В.М. Володин, A.M. Цирлин. М.: Химия, 1978.- 384 с.

70. Овчинников, A.A. Кинетика диффузионно-контролируемых химических процессов / A.A. Овчинников, С.Ф. Тимашев, A.A. Белый. М.: Химия, 1986.-287 с.

71. Чандрасекар, С. Стохастические проблемы в физике и астрономии: пер. с англ. / С. Чандрасекар; под ред. H.H. Боголюбова. М.: Мир, 1967. - 168 с.

72. Гроот, А. Неравновесная термодинамика: пер. с англ. / А. Гроот, П. де Мазур. М.: Мир, 1967. - 467 с.

73. Хаазе, Р. Термодинамика необратимых процессов: пер. с нем. / Р. Хаазе. М.: Мир, 1967. - 408 с.

74. Гухман, A.A. Об основаниях термодинамики / A.A. Гухман. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 383 с.

75. Лыков, A.B. Применение термодинамики необратимых процессов к исследованию тепло- и массообмена / A.B. Лыков // Инженерно-физический журнал. 1965. - Т. 9, № 3. - С. 287-304.

76. Михайлов, Ю.А. Сушка перегретым паром / Ю.А. Михайлов. -М.: Энергия, 1967. 199 с.

77. Лыков, A.B. Явления переноса в капиллярно-пористых телах / A.B. Лыков. М.: ГИТТЛ, 1954. - 296 с.

78. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии / А.Н. Плановский, П.И. Николав. М.: Химия, 1987. - 496 с.

79. Чураев, Н.В. Смачивающие пленки / Н.В. Чураев, Б.В. Дерягин. -М.: Наука, 1984.-159 с.I

80. Теория разделительных систем. Системно-информационный подход: сб. науч. ст. / под ред. В.П. Майкова. М.: МИХМ, 1975. - Вып. 66. -128 с.

81. Шервуд, Т. Массопередача: пер. с англ. / Т. Шервуд, Р. Пигфорд, Ч. Уилки; под ред. В.А. Малюсова. М.: Химия, 1982. - 695 с.

82. Чалых, А.Е. Современные представления о диффузии в полимерных системах / А.Е. Чалых, В.Б. Злобин // Успехи химии. 1988. - Т. 57, вып.6. - С. 903-928.

83. Чернова, И.В. Исследование диффузии спиртов в полиамиде / И.В. Чернова, P.M. Васенин // Высокомолекулярные соединения. 1964. - Т. 6, № 9.-С. 1704-1707.

84. Сорбция воды модифицированными полиамидными пленками, содержащими замещенные аминогруппы / Н.Ю. Мосина, Л.П. Разумовский, A.C. Александрийский и др. // Химические волокна. 1993. - № 2. - С. 35-36.

85. Ильина, Э.Г. Влияние пористости на диффузию растворов электролитов через защитные покрытия из термопластов / Э.Г. Ильина // Диффузионные явления в полимерах. Черноголовка, 1985. - С. 95.

86. Лыков, A.B. Теоретические основы строительной теплофизики / A.B. Лыков. Минск.: Наука и техника, 1961. - 519 с.

87. Кришер, О. Научные основы техники сушки: пер. с нем. / О. Кришер; под. ред. А.С. Гинзбурга. М.: Иностранная литература, 1961. - 536 с.

88. Рудобашта, С.П. Зональный метод расчета кинетики процесса сушки / С.П. Рудобашта, Э.Н. Очнев, А.Н. Плановский // Теоретические основы химической технологии. 1975.- Т. 9, № 2. - С. 185-192.

89. Зональный метод определения зависимости коэффициента массопроводности от концентрации / Э.Н. Очнев, С.П. Рудобашта, А.Н. Плановский, В.М. Дмитриев // Теоретические основы химической технологии. 1975. - Т. 9, № 4. - С. 491-495.

90. Плановский, А.Н. Массообмен в системах с твердой фазой / А.Н. Плановский // Теоретические основы химической технологии. 1972. - Т. 6, №6. -С. 832-841.

91. Коновалов, В.И. Тепломассообмен в системах газ дисперсная твердая фаза / В.И. Коновалов // Тепломассообмен-VII. Проблемные доклады

92. VII Всесоюзной конференции по тепломассообмену. Минск, 1985. - Ч. 2. -С. 128-147.

93. Приближенное описание полей влагосодержания и температуры материала в процессе конвективной сушки / В.И. Коновалов, А.Н. Плановский, П.Г. Романков и др. // Теоретические основы химической технологии. 1975. - Т. 9, № 6. - С. 834-843.

94. Коновалов, В.И. Описание кинетических кривых сушки и нагрева тонких материалов / В.И. Коновалов, П.Г. Романков, В.Н. Соколов // Теоретические основы химической технологии. 1975. - Т. 9, № 2. - С. 203209.

95. Лыков, A.B. Теория теплопроводности / A.B. Лыков. М.: Высшая школа, 1967. - 599 с.

96. Теплофизические измерения и приборы / Е.С. Платунов, С.Е. Буравой, В.В. Курепин, Г.С. Петров; под ред. Е.С. Платунова. Л.: Машиностроение, 1986. - 256 с.

97. Температурные измерения: справ. / O.A. Геращенко, А.Н. Гордов, А.К. Еремина и др.; отв. ред. O.A. Геращенко. Киев: Наук, думка, 1989. -704 с.

98. Власов, В.В. Интегральные характеристики в определении коэффициентов параболических систем и уравнений / В.В. Власов, В.Г.

99. Серегина, Ю.С. Шаталов // Инженерно-физический журнал. 1977. - Т. 32, №4.-С. 712-718.

100. Крылов, В.И. Справочная книга по численному интегрированию / В.И. Крылов, Л.Т. Шульгина. М.: Наука, 1966. - 372 с.

101. Методы и устройства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов массивных тел / В.В. Власов, Ю.С. Шаталов, A.A. Чуриков и др. // Измерительная техника. 1980. - № 6. - С. 4245.

102. A.c. 678332 СССР, МКИ G Ol К 3/02. Устройство для измерения среднеинтегрального значения температуры среды / В.В. Власов, Ю.С. Шаталов, C.B. Пономарев и др. // Бюллетень изобретений. 1979. - № 29. -Зс.

103. Луцик, П.П. Определение коэффициентов диффузии тепла и влаги пористого тела по кривым кинетики сушки / П.П. Луцик, Е.А. Страшкевич, М.Ф. Казанский // Инженерно-физический журнал. 1972. - Т. 22, № 4. - С. 535-639.

104. Тихонов, А.Н. Методы решения некорректных задач / А.Н. Тихонов, В.Л. Арсенин. М.: Наука, 1974. - 223 с.

105. Михайлов, Ю.А. Вариационные методы в теории нелинейного тепло- и массопереноса / Ю.А. Михайлов, Ю.Т. Глазунов. Рига: Зинатне, 1985. - 190 с.

106. Зайт, В. Диффузия в металлах: Процессы обмена мест / В. Зайт. -М.: Изд-во иностранной литературы, 1958. 381 с.

107. Adda, G. La diffusion dans les solides / G. Adda, J. Philibert. -Saclay; Paris: Press, univ. Fr., 1966. T. 1.- 665 p.; T. 2. - 667-1268 p.

108. Jost, W. Diffusion in solids, liquids, gases / W. Jost. New York: Acad. Press, 1952. - 558 p.

109. Журавлева, В.Т. Массотеплоперенос при термообработке и сушке капиллярно-пористых строительных материалов / В.Т. Журавлева. Минск.: Наука и техника, 1972. - 190 с.

110. Zogzas, N.P. Moisture Diffusivity Data Compilation in Foodstuffs / N.P. Zogzas, Z.B. Maroulis, D. Marinos-Kouris // Drying Technology. 1996. -V.14, № 10.-P. 2225-2253.

111. In-plane Diffusivity of Moisture in Paper / S J. Hashemi, V.G. Gomes, R.H. Crotogino, W. J.M. Douglas // Drying Technology. 1997. - V. 15, № 2. - P. 265-294.

112. A.c. 535492 СССР, МКИ G 01 N 25/00. Лабораторная установка для определения коэффициентов тепломассопереноса / В.И. Атаназевич, В.И. Жидков, М.В. Рошак, В.И. Пешкова, И.Г. Ревера // Бюллетень изобретений. 1976. - № 42. - 2 с.

113. Дубницкий, В.И. Методика определения влагокоэффициентов / В.И. Дубницкий // Теплоэнергетика. 1954. - № 12. - С. 40-42.

114. Кормильцин, Г.С. Сравнение коэффициентов массопроводности при сушке в стационарных и нестационарных условиях / Г.С. Кормильцин, А.Н. Плановский, С.П. Рудобашта // Теоретические основы химической технологии. 1971. - Т. 5, № 4. - С. 593-595.

115. Куадбеков, М.К. Внутренний тепло- и массоперенос в процессе термической десорбции / М.К. Куадбеков, П.Г. Романков, В.Ф. Фролов // Теоретические основы химической технологии. 1973. - Т. 7, № 3. - С. 429433.

116. Sommer, E. Beitrag zur Frage der kapillaren Flussigkeitsbewegung in porigen Stoffen bei Be-und Entfeuchtung svorgangen / E. Sommer. Darmstadt, 1971.-191 p.

117. Волков, M.A. Коэффициенты массопереноса сахара песка / М.А. Волков, В.Д. Михайлов // Сахарная промышленность. - 1973. - № 11. -С. 29-31.

118. A.c. 338827 СССР, МКИ G 01 N 13/00. Способ определения коэффициента потенциалопроводности массопереноса в капиллярно-пористых телах / E.JI. Высочанский, Н.П. Злобина, Л.Б. Цимерманис // Бюллетень изобретений. 1972. - № 16. - 2 с.

119. Бабьев, H.H. Совместное определение коэффициентов тепла и влаги во влажных материалах / H.H. Бабьев // Тепло- и массообмен в пищевых продуктах: тр. Моск. технолог, ин-та пищевой пром-ти. 1956. -Вып. 6. - С. 48-56.

120. К вопросу определения концентрационной зависимости коэффициента диффузии в полимерах / О.Ф. Беляев, B.C. Воеводский, Л.М. Безрукавникова, Б.А. Майзелис // Высокомолекулярные соединения. 1976. -Т.А 18, №6. - С. 1345-1348.

121. Kast, W. Trocknung von Polyamid / W. Kast, S.P. Rudobaschta, A.N. Pianovski // Chem. Jng. Techn. 1976. - J.48, H.7. - P. 657-661.

122. Кузнецов, С.П. Применение теории нестационарных полей температуры и влажности к определению коэффициентов термо- и влагопроводности / С.П. Кузнецов // Известия Томского политехнического института. 1957. - Т. 89. - С. 19-26.

123. A.c. 174005 СССР, МКИ G Ol К. Способ определения коэффициентов массопроводности и потенциалопроводности массопереноса материалов / Л.Б. Цимерманис, Г.И. Кузнецов, Н.П. Злобина, Е.И. Федоров //Бюллетень изобретений. 1965. - № 16. - 1 с.

124. Ермоленко, В.Д. Новый метод определения коэффициента диффузии влаги во влажных материалах / В.Д. Ермоленко // Инженерно-физический журнал. 1962. - Т. 5, № 10. - С. 70-72.

125. Журавлева, В.Т. Исследование диффузии влаги в капиллярно-пористых телах / В.Т. Журавлева // Тепло- и массообмен в капиллярно-пористых телах. Минск, 1965. - С. 63-73.

126. Селезнев, Н.В. Метод определения некоторых коэффициентов переноса влаги из кривых кинетики сушки / Н.В. Селезнев // Инженерно-физический журнал. 1964. - Т. 7, № 5,- С. 23-27.

127. Kast, W. Überlegungen zum Verlauf von Sorptionsisothermen und zur Sorptionskinetik an porosen Feststoffen / W. Kast, F. Jokisch // Chem. Ing.-Techn. -1972. Bd. 44. - P. 556-563.

128. Meier, E. Einfluss konzentrations- und temperaturabhangiger-Diffusions koeffizienten auf die Trocknung hygroskopischer Kunststoffe / E. Meier // Chem. Ing.Techn. 1969. - Bd. 41. - P. 472-478.

129. Roussis, P.P. Diffusion, of Water Vapor in Cellulose Acetate: 2. Permeation and Integral Sorption Kinetics / P.P.Roussis // Polymer. 1981. - N 22.-P. 1058-1063.

130. Влияние влагосодержания на релаксационные переходы в вискозных и поливинилспиртовых волокнах / С.Ф. Гребенников, А.Т. Кынин, В.Г. Тиранов, Л.Л. Хазан // Химические волокна. 1985. - № 3. - С. 49-51.

131. Рудобашта, С.П. Об одном решении нелинейного уравнения массопроводности / С.П. Рудобашта, Э.Н. Очнев, А.Н. Плановский // Теоретические основы химической технологии. 1976. - Т. 10, № 6. - С. 828833.

132. Дворецкий, С.И. Исследование диффузии пластификатора в многослойной полимерной системе методом математического моделирования / С.И. Дворецкий // Диффузионные явления в полимерах. -Черноголовка, 1985. С. 21-23.

133. Karathanos, V.T. Comparison of Two Methods of Estimation of the Effective Moisture Diffusivity from Drying Data / V.T. Karathanos, G. Villalobos, G.D. Saravacos // J. Food Sei. 1990. - V. 55, № 1. - P. 218-233.

134. Naesens, W. A Method for the Determination of Diffusion Coefficients of Food Component in Low and Intermediate moisture systems / W. Naesens, G. Bresseleers, P. Tobback // J. Food Sei. 1981. - V. 46. - P. 14461451.

135. Diffusion of Glucose in Carrageenan Gels / M. Hendrickx, C. Van den Abeele, C. Engels, P. Tobback //J. Food Sei. 1986. - V. 51, № 6. - P. 1554-1551.

136. Gros, J.B. Determination of Apparent Diffusion Coefficient of Sodium Chloride in Model Foods and Cheese / J.B., Gros, M. Ruegg //Physical Properties of Foods 2 / R. Jowitt et al'(eds).- London: Elsevier, 1987. - P. 71-108.

137. Zogzas, N.P. Moisture Diffusivity Methods of Experimental Determination a Review / N.P. Zogzas, Z.B. Maroulis, D. Marinos-Kouris // Drying Technology. 1994. - V. 12, № 3. - P. 483-515.

138. Друзь, Н.И. Экспресс-метод изучения проникновения защитных средств в целлюлозные материалы / Н.И. Друзь, А.Э. Крейтус // Методыисследования целлюлозы: тез. докл. науч. семинара. Рига, 1988. - С. 161163.

139. Richman, D. Measurement of Concentration Gradients for Diffusion of Vapors in Polymers / D. Richman, F.A. Long // J. of the American Chem. Society. Washington. - 1960. - V. 82, № 3. - P. 509-513.

140. Желтоножко, А.А. Исследование диффузии труднолетучего пластификатора в нитратах целлюлозы / А.А. Желтоножко, B.C. Соловьев, JI.H. Попова // Диффузионные явления в полимерах. Черноголовка, 1985. -С. 55-56.

141. Eccles, C.D. Measurement of the Self-Diffusion Coefficient of Water as a Function of Position in Wheat Grain using Nuclear Magnetic Resonance Imaging / C.D. Eccles, P.T. Callaghan, C.F. Jenner // Biophys J. 1988. - V. 53. - P. 77-84.

142. Chiang, W.C. Experimental Measurment of Temperature and Moisture Profiles during Apple Drying / W.C. Chiang, J.N. Petersen // Drying Technology. 1987. - V. 5, № 1. - P. 25-49.

143. Швыряев, А.А. Комплекс программ для обработки результатов диффузионных экспериментов / А.А. Швыряев, И.Н. Бекман // Диффузионные явления в полимерах. Черноголовка, 1985. - С. 44-45.

144. Попов, В.Я. О некоторых закономерностях диффузии полярных жидкостей в неполярные эластомеры / В.Я. Попов, В.В. Лаврентьев // Диффузионные явления в полимерах. Черноголовка, 1985. - С. 14-15.

145. Определение сорбционно-диффузионных свойств синтетических волокон методом макроскопической кинетики / А.Н. Ермолин, В.И. Герко,

146. B.А. Тарасенко, А.Н. Пономарев // Высокомолекулярные соединения. 1989. -Т. А31, № 4. - С. 870-875.

147. Алексашенко, А.А. Расчеты процессов тепломассопереноса в капиллярно-пористых средах с учетом сил гравитации / А.А. Алексашенко // Теоретические основы химической технологии. 1992. - Т. 26, № 4. - С. 478485.

148. Исследование массопроводности полимерных материалов вариационным методом / С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, П.С. Беляев, А.А. Шлыков // Вестник Тамбовского государственного университета. 1996. - Т. 2, № 1-2. - С. 36-40.

149. Marinos-Kouris, D. Thermophysical Properties for the Drying of Solids / D. Marinos-Kouris, Z.B. Maroulis // Handbook of Industrial Drying / A. Mujumdar ed. New York: Marcel Dekker, 1995. - P. 113-159.

150. Сизякова, Е.И. Исследование кинетики термовлагопроводности в капиллярно-пористых телах / Е.И. Сизякова // Тепло-и массообмен в пищевых продуктах: тр. Моск. технолог, ин-та пищ. пром-ти. 1956.- Вып.6.1. C. 48-56.

151. Сергеев, О.А. Метрологические основы теплофизических измерений / О.А. Сергеев. М.: Изд-во стандартов, 1972. - 156 с.

152. Хейфец, Л.И. Многофазные процессы в пористых средах / Л.И. Хейфиц, А.В. Неймарк. М.: Химия, 1982.- 320 с.

153. Берлинер, М.А. Измерение влажности / М.А. Берлинер. М.: -Энергия, 1973. - 400 с.

154. Берлинер, M.А. Состояние и направление развития средств измерения и автоматического регулирования влажности за рубежом / М.А. Берлинер. М.: ЦНИИТЭНефтехим., 1967. - 67 с.

155. Берлинер, М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влажности / М.А. Берлинер. М.; Л.: Энергия, 1965.-488 с.

156. Ушаков, Я.Н. . Методы измерения влажности капиллярнопористых тел / Я.Н. Ушаков // Термоаэродинамика. Минск: Изд-во АН БССР, 1970. - С. 83-134.

157. Секанов, Ю.П. Влагометрия сельскохозяйственных материалов / Ю.П. Секанов. М.: Агропромиздат, 1985. - 160 с.

158. Кричевский, Е.С. Контроль влажности твердых и сыпучих материалов / Е.С. Кричевский, А.Г. Волченко, С.С. Галушкин; под ред. Е.С. Кричевского. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 136 с.

159. Корсунский, М.Д. Влагомеры для древесной стружки / М.Д. Корсунский, А.К. Векслер. М.: Лесная промышленность, 1987. - 88 с.

160. Мухитдинов, М. Оптические методы и устройства контроля влажности / М. Мухитдинов, Э.С. Мусаев. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 96 с.

161. Бугров, A.B. Высокочастотные емкостные преобразователи и приборы контроля качества / A.B. Бугров. М.: Машиностроение, 1982. - 94 с.

162. Романов, В.Г. Поверка влагомеров твердых веществ / В.Г. Романов. М.: Изд-во стандартов, 1983. - 86 с.

163. Романов, В.Г. Состояние и проблемы метрологического обеспечения влагомеров твердых веществ / В.Г. Романов, В.И. Саулькин // Измерительная техника.- 1986. № 1. - С. 42-44.

164. Романов, В.Г. Разработка влагомеров твердых веществ и средств их метрологического обеспечения / В.Г. Романов // Измерительная техника. -1980. -№3. С. 49-51.

165. Ройфе, B.C. Состояние влагометрии в промышленности строительных материалов / B.C. Ройфе // Измерительная техника. 1980. - № 3.- С. 53-54.

166. Долгирев, М.Е. Метрологическое обеспечение анализаторов качества сельскохозяйственных и пищевых продуктов / М.Е. Долгирев, В.Г. Романов // Измерительная техника. 1984. - № 7. - С. 60-61.

167. Коряков, В.И. Стандартные образцы влажности в системе агропромышленного комплекса / В.И. Коряков, A.C. Запорожец, В.И. Черноухова // Измерительная техника. 1989. - № 2. - С. 53-54.

168. Лахов, В.М. Разработка стандартных образцов для поверки ЯМР анализаторов влажности и масличности / В.М. Лахов, М.Е. Долгирев, Л.И. Сорокина // Измерительная техника. 1980. - № 3. - С. 59-60.

169. Зязев, Ю.А. Унификация градуировочных характеристик первичных преобразователей резистивных влагомеров / Ю.А. Зязев // Метрология. 1977. - № 6. - С. 60-63.

170. Секанов, Ю.П. Некоторые тенденции развития влагометрии сельскохозяйственных материалов за рубежом / Ю.П. Секанов // Измерительна техника. 1990. - № 6. - С. 58-61.

171. Исматуллаев, П.Р. Теоретическое и экспериментальное исследование СВЧ методов измерения влажности материалов / П.Р. Исматуллаев, А.Б. Гринвальд. Ташкент: Фан, 1982. - 84 с.

172. Исматуллаев, П.Р. Влагометрия хлопка и хлопковых материалов / П.Р. Исматуллаев. Ташкент: Фан, 1985. - 96 с.

173. Бензарь, В.К. Техника СВЧ-влагометрии / В.К. Бензарь. Минск: Высш. шк., 1974. - 349 с.У

174. Иванов, В.П. О воспроизведении единицы влажности твердых веществ / В.П. Иванов, C.B. Медведевский // Измерительная техника. 1990. - № 5. - С. 59-60.

175. Шейман, В.А. Измерение локальных влагосодержаний в слое дисперсного материала / В.А. Шейман, В.А. Тихонович // Процессы переноса тепла и массы при сушке различных материалов. Минск, 1974. - С. 20-27.

176. Тоэи, Р. Тепло- и массообмен слоя зернистого и порошкообразного материала при сушке / Р. Тоэи, Ш. Хаяши // Тепломассообмен.- М.; Л.: Энергия, 1976. Т. 5.- С. 371-392.

177. A.C. 161569 СССР, МКИ G Ol N. Датчик для измерения влажности материала / М.И. Фримштейн // Бюллетень изобретений. — 1964. -№ 7. 2 с.

178. A.C. 216321 СССР, МКИ G Ol К. Закладной датчик для многократных локальных измерений влажности конструкции без их разрушения / B.C. Ройфе, М.И. Фримштейн // Бюллетень изобретений. -1968. № 14. - 3 с.

179. Фримштейн, М.И. Локальное определение влажности при теплофизических испытаниях ограждающих конструкций: дис. . канд. техн. наук/М.И. Фримштейн. М., 1968. -140 с.

180. Фримштейн, М.И. Методы измерения влажности строительных материалов и конструкций / М.И. .Фримштейн // Приборы и устройства для автоматизации строительной индустрии: сб. науч. тр. Киев, 1965. - Вып. 2. -С. 55-59.

181. Вое, Б.Х. Определение влажности в сооружениях по измерению теплопроводности нестационарным методом / Б.Х. Вое // Влажность. Измерение и регулирование в научных исследованиях и технике. Л., 1968.-Т.4. - С. 71-86.

182. Vos, В.H. Measuring moisture content and distribution in constructions / B.H. Vos // Build Internat.- 1970. № 3. - P. 96-101.

183. Кравчук, E.M. О чувствительности и точности рентгеноскопического метода определения влагосодержания в пористом теле / Е.М. Кравчук, Е.А. Страшкевич // Инженерно-физический журнал. 1973. -Т. 25, №5.-С. 859-863.

184. Лохмачев, В.Ф. Применение рентгеноскопии для определения локальных влагосодержаний капиллярно-пористых тел: автореф. дис. канд. техн. наук / В.Ф. Лохмачев. Киев,. 1971. - 16 с.

185. Олейников, В.Н. Применение метода гаммаскопии для исследования кинетики движения влаги в капиллярно-пористом теле / В.Н. Олейников, М.Ф. Казанский // Инженерно-физический журнал. 1958. - Т. 1, № 2. - С. 38-44.

186. Тоэи, Р. Механизм сушки капиллярнопористых тел / Р. Тоэи, М. Оказаки // Инженерно-физический журнал. 1970. - Т. 19, № 3. - С. 464-475.

187. Галушкин, С.С. Игольчатые первичные измерительные преобразователи для приборов автоконтроля состава материалов / С.С. Галушкин, В.Д. Дейч // Измерительная техника. 1991. - № 4. - С. 51-52.

188. Spiro, I.J. Infrared Technology Fundamentals / I.J. Spiro, M. Schiessinger.- New York: Marcel Dekker, 1989.- 224 p.

189. Белкин, А.Я. Создание и исследование искробезопасных датчиков гальвано-э.д.с. для автоматических систем контроля в угольной промышленности: дис. канд. техн. наук / А.Я. Белкин. М., 1973. - 146 с.

190. Белкин, А.Я. Автомат отбора и обработки информации / А.Я. Белкин // Лучшие конструкции 25-й выставки творчества радиолюбителей. -М., 1975.-С. 174-183.

191. A.C. 173991 СССР, МКИ G 01 К. Устройство для измерения влажности сыпучих материалов / А.Я. Белкин // Бюллетень изобретений.-1965. -№16. -2 с.

192. A.C. 195409 СССР, МКИ Е 21 f. Устройство для определения степени увлажнения угольного пласта / А.Я. Белкин // Бюллетень изобретений.- 1967. №. 10. - 2 с.

193. A.C. 271841 СССР, МКИ G 01 К 17/00. Устройство для измерения влажности сыпучих материалов / А.Я. Белкин // Бюллетень изобретений. — 1970. № 18. - 2 с.

194. Дамаскин, Б.Б. Электрохимия / Б.Б. Дамаскин, O.A. Петрий. М.: Высш. шк., 1987. - 295 с.

195. Багоцкий, B.C. Основы электрохимии / B.C. Багоцкий. М.: Химия, 1988. - 400 с.

196. Плэмбек, Дж. Электрохимические методы анализа: пер. с англ. / Дж. Плембек. М.: Мир, 1985. - 496 с.

197. Илюшенко, М.А. Основы общей теории потециометрических датчиков / М.А. Илюшенко, В.А. Миркин // Журнал аналитической химии. — 1990. Т. 45, вып. 8. - С. 1515-1520.

198. Ханина, P.M. Электроды в инверсионной электроаналитической химии (обзор) / P.M. Ханина, В.П. Татауров, Х.З. Брайнина // Заводская лаборатория. 1988. - Т. 54, № 2. - С. 1-13.

199. Мищенко, C.B. Определение локальных значений содержания жидкой фазы в дисперсных материалах / C.B. Мищенко, П.С. Беляев, А.П. Фролов // Метрология. 1988. - № 8. - С. 55-61.

200. Беляев, М.П. Неразрушающий экспресс-контроль коэффициента диффузии полярных растворителей в тонких изделиях / М.П. Беляев, В.П. Беляев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. Тамбов, 2008. - Т. 14, № 1. - С. 41 - 47.

201. Лыков, A.B. Тепло- и массообмен в процессах сушки / A.B.

202. Лыков. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1956. - 464 с.

203. Митчелл, Дж. Акваметрия / Дж. Митчелл, Д. Смит. М.: Химия, 1980. - 600 с.

204. Казанский, В.M. Удельная теплота испарения и потенциал переноса влаги в капиллярно-пористых телах / В.М. Казанский // Инженерно-физический журнал. 1963. - Т. 6, № 12. - С. 44-51.

205. Антропов, Л.И. Теоретическая электрохимия / Л.И. Антропов. -М.: Высш. шк., 1984. 519 с.

206. Дамаскин, Б.Б. Основы теоретической электрохимии / Б.Б. Дамаскин, O.A. Петрий. М.: Высш. шк., 1978. - 239 с.

207. Вода в пищевых продуктах / под ред. Р.Б. Даукорта. М.: Пищевая промышленность, 1980. - 396 с.

208. Практикум по электрохимии: учеб. пособие для хим. спец. вузов / Б.Б. Дамаскин, O.A. Петрий, Б.И. Подловченко и др.; под ред. Б.Б. Дамаскина. М.: Высш. шк., 1991. - 288 с.

209. Колотыркин, Я.М. Металл и коррозия / Я.М. Колотыркин. М.: Металлургия, 1985. - 88 с.

210. Электрохимия металлов в неводных растворах: пер. с англ. / под ред. Я.М. Колотыркина. М.: Мир, 1974. - 440 с.

211. Справочник по электрохимии / под ред. A.M. Сухотина. Л.: Химия, 1981.-488 с.

212. Колмогоров, А.Н. Элементы теории функций и функционального анализа А.Н. Колмогоров, C.B. Фомин. М.: Наука, 1989. - 623 с.

213. Зайдель, А.Н. Ошибки измерения физических величин / А.Н. Зайдель. Л.: Наука, 1974. -108 с.I

214. Осипова, В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена / В.А. Осипова. М.: Энергия, 1979. - 320 с.

215. Методы определения теплопроводности и температуропроводности / А.Г. Шашков, Г.М. Волохов, Т.Н. Абраменко, В.П. Козлов. М.: Энергия, 1973.- 336 с.

216. Теоретические и практические основы теплофизических измерений / Под ред. Пономарева C.B. М.:ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 408 с.

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00