автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Термоэлектрические устройства для термостатирования с использованием плавящихся веществ

На правах рукописи

Губа Александр Александрович

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛАВЯЩИХСЯ ВЕЩЕСТВ

Специальность 05 04 03 -машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Махачкала—2008

003166646

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дагестанский государственный технический университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Исмаилов Тагир Абдурашидович

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор кафедры холодильных и компрессорных машин и установок ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Шаззо Рамазан Измаилович

Кандидат технических наук, профессор кафедры физики ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет» Исабеков Илахидин Мамалиевич

Ведущая организация - Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт «Сапфир»

Защита состоится «28» апреля 2008 г в 14 00 часов на заседании диссертационного совета К212 052 01 в ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет» по адресу 367015, Махачкала, пр И Шамиля, 70

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет»

Автореферат разослан «27» марта 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета к т н , доцент

Евдулов О В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современные тенденции развития измерительной техники требуют дальнейшего совершенствования методов и средств контроля различных физических величин при проведении экспериментальных исследований, лабораторных испытаниях новых устройств или в области управления технологическими процессами на производстве Прецизионному контролю подлежат самые различные параметры, но, одной из наиболее часто измеряемых физических величин является температура Известны различные типы датчиков температуры, из них на практике часто применяются дифференциальные термопары, которые отличаются высокой точностью измерений, широким диапазоном рабочих температур, возможностью длительной эксплуатации с сохранением основных параметров. Применение термопар для проведения исследований с погрешностью измерения температуры до десятых - сотых долей градуса требует использования особого подхода в части термостабилизации опорных спаев при определенном значении температуры Чаще всего, для этого используют процессы фазового перехода для ряда веществ, характеризуемых стабильной температурой плавления

Актуальность исследований в данной области обусловлена тем, что, несмотря на широкую потребность в высокоточных, надежных и малогабаритных устройствах термостатирования, большинство из применяемых в настоящее время конструкций имеют существенные недостатки Основными из них являются невысокая точность термостабилизации, связанная с расположением опорных спаев термопар на различных расстояниях от границы раздела фаз и наличием конвективных потоков в жидкой фазе вещества, высокая материалоемкость, ограниченное время функционирования устройств термостатирования Использование систем автоматического регулирования для увеличения времени непрерывного функционирования устройств термостатирования не приносит желаемых результатов, поскольку точность термостабилизации зависит от технико-эксплуатационных характеристик датчика Применение сложных в конструктивном исполнении устройств термостатирования на основе жидких или газообразных хладагентов приводит к ухудшению массогабаритных характеристик, повышению энергопотребления при незначительном повышении точности

Проведенные за последние годы теоретические и экспериментальные исследования показали, что для обеспечения высокой точности термостатирования целесообразно размещать и точно фиксировать опорные спаи дифференциальных термопар при помощи специальных конструкций на границе раздела твердой и жидкой фазы вещества, положение которой регулируется с помощью термоэлектрических охлаждающих устройств

В связи с вышеизложенным, диссертационная работа посвящена разработке термоэлектрических устройств для термостатирования с использованием плавящихся веществ

Цель работы. Целью является разработка математической модели и создание малогабаритной системы термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар на основе термоэлектрических модулей, отличающейся высокой точностью поддержания температуры и низким энергопотреблением

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

1 Разработка малогабаритного термоэлектрического устройства для термостатирования, использующего эффект неизменности температуры в пограничном слое жидкость - твердая фаза вещества

2 Разработка математической модели термоэлектрического устройства для термостатирования

3 Разработка методик проведения испытаний устройств термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар

4 Проведение комплекса экспериментальных исследований с целью проверки адекватности математической модели практике и выдача рекомендаций по применению созданных устройств для термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар

5 Внедрение результатов исследований и разработок на предприятиях промышленности, в научных учреждениях и в учебный процесс

Методы исследования В процессе решения поставленных задач использованы принципы системного подхода, теория теплопроводности и конвективного теплообмена, математическая статистика, аналитические и численные методы решения дифференциальных уравнений, методы машинной обработки экспериментальных данных

Научная новизна.

1 Разработана математическая модель устройства термостатирования для анализа его теплового режима, основанная на решении задачи, связанной с плавлением рабочего вещества, где учтены конвективные потоки в жидкой фазе, а также теплопотери по боковой поверхности устройства

2 Разработана методика проведения испытаний устройств термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар

3 Создано термоэлектрическое устройство для термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар, в котором высокая точность стабилизации температуры достигается за счет непосредственного размещения опорного спая вблизи границы раздела фаз

Практическая ценность - разработаны конструкции термоэлектрических устройств для термостатирования, создан прибор для термостабилизации опорных спаев дифференциальных термопар, применяемых при проведении прецизионных измерений температуры в различных отраслях науки и техники

Внедрение результатов Разработанные в диссертационной работе математи-

ческая модель и конструкции устройств использовались при выполнении НИОКР в рамках программы "СТАРТ" Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере

Основные результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях ОАО НИИ "Сапфир" (г Махачкала), ОАО НИИ "Волна" (г Дербент), ОАО "Завод точной механики" (г Каспийск), ООО "Термолайн" (г Махачкала), Институт проблем геотермии ДНЦ РАН (г Махачкала), Дагестанский филиал объединенного института высоких температур РАН, а также, в учебный процесс ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет"

Апробация результатов работы Работа в целом и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на научной секции X Международной студенческой олимпиады по автоматическому управлению, г Санкт - Петербург, 2004 г , Всероссийской научно-технической конференции "Биотехнические медицинские аппараты и системы", г Махачкала, 2003 г, Всероссийской научно-технической конференции "Современные информационные технологии в управлении", г Махачкала, 2003 г, Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества", г Сочи, 2004 г, Региональной научно-технической конференции "Системы обеспечения тепловых режимов преобразователей энергии и системы транспортировки теплоты", г Махачкала, 2005 г , X научной сессии Международной академии информатизации, г Махачкала, 2005 г , XXVII итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ, г Махачкала, 2006 г , а также, на научно-технических семинарах кафедр "Теоретическая и общая электротехника" и "Управление и информатика в технических системах" ДГТУ с 2003 по 2007 гг

Разработанные устройства экспонировались на VI Международном инвестиционном форуме "Сочи 2007", IV Дагестанской межрегиональной с международным участием выставке "Деловой Дагестан-2007" (Золотая медаль за разработку "Прецизионный термоэлектрический нуль-термостат") Научно-исследовательский проект "Прецизионный термоэлектрический нуль-термостат" победил в конкурсе инновационных проектов "СТАРТ 2005" Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере

Публикации По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них, 2 патента РФ на изобретения, 8 статей, получены 4 положительных решения о выдаче патентов РФ на изобретение

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 175 наименований и приложения Основная часть работы изложена на 120 страницах машинописного текста Работа содержит 49 рисунков

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель работы и сформулированы основные задачи исследования, научные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость результатов

В первой главе представлен анализ современного состояния приборов, методов и средств поддержания постоянной температуры объектов в различных отраслях народного хозяйства, проведен литературный обзор применения полупроводниковых термоэлектрических преобразователей энергии для термостатирования, выполнен анализ проблем прецизионного термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар

За последние годы данная отрасль претерпела значительные изменения, что обусловлено целым рядом факторов, основными из которых являются развитие методов и средств холодильной техники, появление современных термоэлектрических приборов и устройств, развитие элементной базы электронной техники

Проанализированы сферы и области применения устройств термостатирования Отмечено, что одной из актуальных является проблема прецизионного термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар, которые отличаются рядом положительных качеств и широко применяются в различных отраслях науки и техники Однако, проведение исследований, в которых необходимо минимизировать погрешность измерения температуры до десятых - сотых долей градуса, требует использования особых подходов, в том числе, и низкотемпературного термостатирования опорных спаев при определенном значении температуры, чаще всего, при 0°С Среди наиболее распространенных конструкций отмечается сосуд с тающим льдом и его модификации, в который помещают термоста-тируемый опорный спай дифференциальной термопары, а постоянство температуры обеспечивают за счет плавления рабочего вещества со стабильной температурой плавления

Несмотря на высокую потребность в высокоточных, надежных и малогабаритных системах термостабилизации опорных спаев дифференциальных термопар, многие из применяемых в настоящее время конструкций имеют существенные недостатки - невысокую точность термостабилизации, ограниченное время непрерывного функционирования, низкие массогабаритные показатели В этих условиях целесообразной является разработка конструкции устройства для термостатирования, основанного на использовании термоэлектрических батарей (ТЭБ), обладающих высокими массогабаритными показателями, надежностью, экологичностью, возможностью быстрого перехода из режима охлаждения в режим нагрева На основании проведенного анализа были сформулированы основные цели и задачи работы

Во второй главе рассматриваются математические модели термоэлектрического устройства для термостатирования, которые приведены с учетом влияния конвективных потоков в жидкой фазе рабочего вещества и рассеяния теплоты с боковой поверхности на процессы теплообмена, протекающие в устройстве Основными задачами исследований являлись оценка времени полного расплавления рабочего вещества и, соответственно, времени непрерывного функционирования термоэлектри-

ческого устройства для термостатирования, а также, отслеживание положения границы раздела фаз во времени.

На рис.1 представлена общая тепловая схема термоэлектрического устройства для термостатирования, где емкость заполнена рабочим веществом, находящимся в состоянии фазового перехода с наличием четкой границы раздела жидкой и твердой фазы. В качестве рабочего могут быть использованы различные вещества, такие как парафин, воск, нафталин, галлий, лед и другие с разной температурой плавления (затвердевания), определяемой в зависимости от требуемой температуры термостатирования. При этом, на нижней поверхности происходит отток теплоты за счет ее сопряжения с холодными спаями ТЭБ. Величина I удельного теплового потока на данной поверхности соответствует холодопроиз-I водигельности ТЭБ и обозначена Цтэбх- На верхней поверхности имеет место подвод теплоты, величина удельного теплового потока (обозначена я'тэбг) здесь зависит от удельной мощности тепловыделений на горячем спае ТЭБ и рассеяния теплоты с боковой поверхности (удельный тепловой поток цср). Очевидно, I что Ятэб^Ч'тэбг-

ЯТЭБг

1 (жидкая фаза)

Рис. 1. Тепловая схема термоэлектрического устройства для термостатирования.

Для исследования процессов теплообмена в данной схеме рассматривается задача Стефана, которая формулируется как задача о сопряжении температурных полей в соприкасающихся фазах при наличии особого граничного условия на движущейся поверхности раздела фаз. Это условие характеризуется равенством температур в соприкасающихся фазах и неравенством тепловых потоков слева и справа от границы раздела, связанных с теплотой фазового превращения вещества. Вследствие специфики конструктивного исполнения устройства для термостатирования в жидком слое вещества возникает развитая естественная конвекция, которая в большой степени влияет на процесс теплообмена. Наличие конвективных потоков теплоты в жидкой фазе вещества в ограниченном объеме существенно усложняет физическую картину процесса теплообмена и

приводит к необходимости корректировки классической постановки задачи Стефана

Математическая постановка задачи плавления (затвердевания) вещества в термоэлектрическом устройстве для термостатирования была сформулирована в следующем виде

М)„6 ^ = Чтаг + кср(тср -Т0б)+а0б(т, -Т06), (1)

= «о6(Т06 -Т,)+ акр(ткр -Т,), (2)

= (3) с!т ах

Т3|„, = Т„, (4)

(т,-Ткр), (5)

¿е, . ат2

4

+ а„

1=«

Е, = при х = т0 (6)

где а0б,акр - соответственно коэффициенты теплоотдачи от оболочки к жидкости и от поверхности раздела фаз к жидкости, Т, - средняя температура жидкой фазы, Т2 - средняя температура твердой фазы, т0,^„ - время начала конвективного движения и начальная толщина расплава, при которых начинается конвективное движение вещества, (с, р, 5)06 - соответственно теплоемкость, плотность и толщина металлической оболочки устройства, г - текущее время, кср - коэффициент теплоотдачи в окружающую среду, Тоб - среднемассовая температура металлической оболочки устройства, Тср - температура окружающей среды, "Г^ -температура плавления (кристаллизации) рабочего вещества, с,,р,Д, - теплоемкость, плотность и теплопроводность жидкой и твердой фазы рабочего вещества, где индекс 1 соответствует жидкой фазе, а индекс 2 - твердой фазе рабочего вещества, г - теплота плавления рабочего вещества, Я - толщина слоя рабочего вещества, - подвижная координата границы раздела фаз

Для решения задачи (1) - (6) в работе использован приближенный метод, основанный на замене истинных температурных кривых их приближенными аналогами Согласно этому методу, профиль температуры в твердой фазе предполагается известным, удовлетворяющим начальным и граничным условиям задачи Для рассматриваемого случая его с достаточной степенью точности можно представить в виде следующей зависимости

Т2 = Т2К + (ткр - Т2К) ] , (7)

^гн = Т2ко + (Ткр - Т2К0

где Т2К, Т2К0 - соответственно, температуры при х = Я в любой момент времени т и при т = То (т2К0 =тХЭБх), ^о - толщина расплава при т = т0, т0 - время, при кото-

ром начинает наблюдаться линейное изменение температуры Т2К от времени; п - параметр, определяемый экспериментально.

В результате ряда преобразований, получена система дифференциальных уравнений:

77 = X [Ч"ВГ + кср (Тер - Т06)+ а06(т, - Т06)] с!Т, аоб (Т, - То6) + « (т - Т,)

Ат

««р(т,Р-ткр)

(8)

где А = (ср^)0

_

с! т В + ^С + О 2пс2р3К(Тгко -Т )

С =

сгРг (Т2

£> = гр2

(п-ИХ^-Я) ' (п + ^-Я) ' Система уравнений (8) в комплексе описывает процессы теплообмена в устройстве термостатирования. Её решение произведено численным образом в пакете прикладных программ МаЛСАБ.

2000 3200 4400 5600 6800 Ч'тэбг Вт/и2 Рис. 2. Зависимость изменения времени полного расплавления рабочего вещества от Чтэбг ПРИ различных значениях Я.

285 290 295 300 305 Тсг, К

Рис. 3. Зависимость изменения времени полного расплавления рабочего вещества от Т^р при различных значениях Я.

В.=0,0| м

Результаты численного эксперимента по предложенной модели приведены на рис.2-3. Рассмотрены зависимости времени полного расплавления рабочего вещества т от я'тэбг (рис.2) и длительности времени полного расплавления рабочего вещества т от температуры окружающей среды Тср (рис.3) при различной толщине рабочего вещества.

Расчеты произведены при использовании в качестве рабочего вещества льда (воды) при следующих исходных данных: Ткр=273К; г=335-10 Дж/кг; с,=с2=4200Дж/(кг-К); р1=р2=1000кг/м3; Х=0,6\5Вт/(м-К); п=1; ссо6=500Вт/(К-м2); акр=500Вт/(К-м2), ^0=0,003м; т0=0,3мин; Ттэбх=263К; кср=30Вт/(К-м2), Тср=293К.

Расчетные зависимости показывают, что длительность времени полного

расплавления рабочего вещества, соответствующая длительности стабильной работы устройства для термостатирования, находится в требуемых пределах при использовании незначительного количества рабочего агента (согласно расчетным графикам его значение лежит в пределах 100 - 400 мин при толщине рабочего вещества 0,01-0,03м) При этом, с увеличением Ятэбг, что соответствует увеличению тока питания ТЭБ, растет скорость перемещения границы раздела фаз и, соответственно, уменьшается время полного расплавления рабочего вещества (льда) Как следует из приведенных графиков, длительность времени полного расплавления льда толщиной Зсм варьируется в интервале от 400 до 225 мин при изменении Цтэбг от 2000Вт/м2 до 8000Вт/м2

Из графиков также следует, что длительность стабильного поддержания температуры опорного спая дифференциальной термопары зависит от температуры окружающей среды и условий теплообмена с ней Для поддержания неизменной температуры опорного спая термопары необходимо использовать рассмотренную систему термостатирования Установлено, что длительность поддержания температуры опорного спая дифференциальной термопары при 2 73 К монотонно убывает с увеличением температуры окружающей среды В связи с чем, при разработке устройства для термостатирования опорного спая дифференциальной термопары необходимо предварительное определение температурного диапазона ее работы При этом, расчет параметров устройства для термостатирования необходимо производить для наиболее критического значения температуры окружающей среды и условиям теплообмена с последней Изменение процессов теплообмена на боковой поверхности скажется на величине теплового потока я'тэвг Принимая во внимание, что

Я'тэБг= ЯТЭБг - Чср, (9)

и учитывая коэффициенты эффективности оребрения поверхности, теплоотдачи излучением, конвективный коэффициент теплообмена, а также, тот факт, что высота устройства для термостатирования не превышает 0,05 - 0,06м и, принимая во внимание, что температура боковых стенок устройства равна температуре горячего спая ТЭБ, выводится конечное соотношение для количественной оценки процессов теплообмена с окружающей средой

' (T6„-Tj^, (10)

«бп Ч,

где Е, = ——— - коэффициент эффективности оребрения поверхности, характе-шЬр

ризующий наличие ребер по боковой поверхности и степень их эффективности, причем

Ч„ир

р р

здесь ир - периметр сечения ребра, - коэффициент теплопроводности ребра, Рр - площадь поперечного сечения ребра, Ьр - высота ребра,

Коэффициент теплопередачи из окружающей среды определяется соотношением

1

к =

ЛчА

<*6п

где а5п - коэффициент теплообмена, 86п/к6п - термическое сопротивление слоя покрытия на боковой поверхности устройства для термостатирования, Тбп - средняя температура боковой поверхности, Тср - температура окружающей среды,

На рис 4-5 приведены расчетные зависимости удельной плотности теплового потока с боковой поверхности термоэлектрического устройства для термостатирования от температуры горячих спаев ТЭБ и коэффициента эффективности оребрения боковой поверхности устройства для термостатирования

Чср, Вт/ч

210

Чф'

Вт/м:

300

200

100

ТТЭБг=323К ТТЭБг=313К ТТЭвг=303К

303

309

315

321

327

^ТЭБг» К

Рис 4 Зависимость изменения плотности теплового потока с боковой поверхности термоэлектрического устройства для термостатирования от температуры горячих спаев ТЭБ при различных значениях коэффициента теплоотдачи

1 1,3 1,6 1,9 2,2 4

Рис 5 Зависимость изменения плотности теплового потока с боковой поверхности термоэлектрического устройства для термостатирования от коэффициента эффективности оребрения его боковой поверхности при различных значениях температуры горячего спая ТЭБ

Согласно полученным данным следует, что рассеяние теплоты с боковой поверхности может внести определенные изменения в величину я'тэбг Так, согласно приведенным графикам величина яср может достигать значения порядка 400Вт/м2, тогда, как при тех же условиях, значение ц'тэбг находится в пределах 2000-4000Вт/м2 Таким образом, на рассеяние теплоты с боковой поверхности устройства для термостатирования приходится 10-20% от я'тэбг Как следует из полеченных данных, цср в значительной степени зависит от таких показателей, как температура боковой поверхности (в соответствии с принятыми допущениями, Т-рэБг) и степени оребренности поверхности

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований термоэлектрического устройства для термостатирования Экспериментальные исследования проводились с целью проверки адекватности математических моделей

практике и достоверности сделанных на их основе выводов

Изучение процессов теплообмена осуществлялось на экспериментальной модели термоэлектрического устройства для термостатирования (рис 6), состоящего из цилиндрической камеры 3, имеющей прозрачные стенки с низкой теплопроводностью и заполненной рабочим веществом 4 - дистиллированной водой, изначально находящейся в твердой фазе (лед) Термоэлектрический модуль (ТЭМ) 2 закреплен между двумя теплопроводящими пластинами 6 и 7, причем, пластина 6 закреплена у верхнего основания (горячего спая) ТЭМ, пластина 7 - находится в хорошем тепловом контакте с нижним основанием ТЭМ (холодный спай)

Конструкция выполнена с учетом того, что теплота от горячего спая ТЭМ 2

подводится посредством теплопроводящей пластины 6 к верхнему основанию цилиндрической камеры 3, а посредством холодного спая ТЭМ 2, через тепло-проводящую пластину 7 производится охлаждение нижнего основания цилиндрической камеры 3 Для снижения влияния внешних факторов, в том числе уменьшения теплообмена с окружающей средой, конструкция размещена в кожухе 1 Для компенсации изменений в объеме при фазовых переходах рабочего вещества используется отводная трубка 14

При проведении замеров значений температуры в характерных точках конструкции использовались медь - константановые термопары 10, опорные спаи которых размещены в сосуде Дьюара 9, заполненном тающим льдом Сигналы с термопар через многоканальный коммутатор 8 поступали на измерительный комплекс 11, значения измеренного сигнала с которого передавались на персональный ЭВМ 12 посредством интерфейса связи 118-232

Питание ТЭМ осуществляется посредством управляемого источника тока 13, величина тока и падения напряжения в цепи контролируется с помощью встроенного в источник тока 13 вольтметра и амперметра

Для исследования процессов теплообмена производилось визуальное наблюдение за перемещением границы раздела фаз 5, образующейся в результате плавления рабочего вещества 4, изначально пребывающего в твердой фазе (лед)

в цилиндрической камере 3. С помощью термопар 10 регистрировались значения температур у нижнего и верхнего оснований цилиндрической камеры 3, а также, на горячем и холодном спае термоэлектрического модуля 2. Токи питания термоэлектрической батареи изменялись в пределе от 2А до 7А.

На основе разработанного макета были проведены экспериментальные исследования опытной модели устройства.

Визуальное наблюдение за процессами плавления и затвердевания в исследуемой полости с веществом выявило наличие четкой поверхности раздела твердой и жидкой фаз. При этом поверхность раздела фаз перемещалась в плоскости, параллельной поверхности нагрева и охлаждения. Это позволяет утверждать. что граничные условия, принятые в математическом описании соответствуют физической картине процесса превращения.

На рис.7 - рис.10 приведены данные, полученные при экспериментальном исследовании опытного образца термоэлектрического устройства для термоста-тирования. Представлены зависимости изменения температуры верхнего и нижнего основания рабочей камеры, а также координаты границы раздела фаз во времени и продолжительности времени полного расплавления льда от тока питания ТЭМ.

Рис. 7. Зависимость температуры верхнего Рис. 8. Зависимость изменения координаты основания цилиндрической камеры от вре- границы раздела фаз во времени при различ-мени при различных токах питания ТЭБ. ных значениях тока питания ТЭБ.

Согласно полученным зависимостям, рост величин тепловых потоков на нижнем и верхнем основаниях рабочей камеры, связанный с возрастанием тока питания ТЭБ, приводит, соответственно, к увеличению температуры верхнего и снижению температуры нижнего основания камеры. Так, увеличение тока питания ТЭБ с 2А до 4А через 1,5ч., приводит к увеличению значения температуры верхнего основания камеры с 309К до 324К и снижению температуры нижнего основания камеры с 267К до 258К. Как следует из приведенных данных, изменение температуры верхнего основания ощутимее, чем нижнего. Данное

Рис. 9. Зависимость температуры нижнего ос- Рис. 10. Зависимость изменения времени нования цилиндрической камеры от времени. полного расплавления от тока питания ТЭБ. обстоятельство обусловлено более значительным ростом величины тепловыделений на горячем спае ТЭМ (теплопроизводительности) по сравнению с ростом его холодопроизводительности при увеличении тока питания. Поэтому, увеличение тока питания ТЭБ ускоряет процесс расплавления льда.

Согласно полученным данным (рис.8), при токах питания в 2А, 4А и 6А, скорость перемещения границы раздела фаз составляет, соответственно, 0,007м/ч., 0,01м/ч. и 0,013м/ч. При этом, длительность времени полного расплавления рабочего вещества, соответствующая продолжительности непрерывного функционирования устройства для термостатирования при изменении тока питания ТЭМ с 2А до 7А, сокращается с 318 мин до 230 мин, в связи с чем, возникает необходимость ограничения тока питания ТЭМ для обеспечения требуемой продолжительности непрерывного функционирования устройства для термостатирования.

Результаты сравнения расчетных и экспериментальных значений, показывают их достаточную сходимость. Отличие результатов расчета от экспериментальных данных не превышает 10 - 12 %.

В четвертой главе описаны конструкции разработанных модификаций термоэлектрических устройств для термостатирования, построенных на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований.

На рис.11 представлено устройство, которое состоит из внешней цилиндрической камеры 1, выполненной из материала с высокой теплопроводностью, к верхнему основанию которой с внутренней стороны горячим спаем присоединен термоэлектрический модуль 2. Холодный спай термоэлектрического модуля 2 находится в хорошем тепловом контакте с неупругой цилиндрической камерой 3, выполненной из материала с высокой теплопроводностью.

Рис. 1 1. Многоканальное малогабаритное устройство для термостатирования.

Внутри камеры 3 находится рабочее вещество 4, разделенное границей раздела фаз 5 на твердую и жидкую фазы. В жидкой фазе находится кольцеобразный поплавок 6, изготовленный из материала, не смачиваемого рабочим веществом и имеющий конусность в вертикальном сечении. В центре поплавка размещается сетка 9, составленная из натянутых капроновых нитей, в каждом из узлов которой закреплены контрольные спаи дифференциальных термопар 7. Проводники контрольных спаев термопар 7 через специальное уплотнение 8 выведены наружу. Мелкоячеистые сетки 11 и 12 выполнены из капроновых нитей. Сетка 11 находится у верхнего основания поплавка 6, на границе раздела фаз. Сетка 12 натянута у нижнего основания поплавка 6 и находится под сеткой 9. Сильфоновая конструкция 10 одной стороной присоединена к боковой стенке камеры 3 вблизи её нижнего основания, а с другой, имеет глухую заглушку для сохранения полной герметичности сосуда с рабочим веществом.

Устройство позволяет одновременно термостатировать контрольные спаи нескольких термопар, что важно при работе в составе многоканальных измерительных комплексов, обеспечивает высокую надежность и точность термостатирования при непрерывной и длительной эксплуатации за счет использования модифицированной высокоустойчивой конструкции и снижения влияния конвективных потоков на процесс формирования твердой фазы рабочего вещества и распределения температуры жидкой фазы вблизи границы раздела фаз.

На рис.12 приведена модификация устройства для термостатирования, основное отличие которого от описанного выше состоит в снижении влияния конвективных потоков на точность термостатирования, что достигается за счет применения упрощенного конструктивного решения, подвод тепла в котором

осуществляется к верхнему основанию, а охлаждение камеры с рабочим веществом - посредством нижнего основания. Устройство включено совместно с контроллером, реализующим автоматическое управление режимами работы ТЭМ и положением границы раздела фаз во внутреннем объеме (рис.13).

Рис. 12. Внешний вид опытного образца термоэлектрического устройства для термостати-рования.

Рис 13. Внешний вид термоэлектрического устройства для термостатирования совместно с контроллером управления.

В заключении сформулированы основные полученные результаты и выводы по диссертационной работе в целом.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие результаты:

- разработана математическая модель процесса плавления вещества с учетом конвективных потоков в жидкой фазе и тепловых потерь с боковой поверхности в термостатирующем устройстве.

- доказана адекватность разработанной математической модели путем проведения комплекса экспериментальных исследований, в результате которых расхождение полученных теоретических и экспериментальных данных не превысило 12%;

- разработана методика проведения испытаний устройств для термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар;

- разработаны конструкции термоэлектрических устройств для термостатирования, отличающиеся высокой точностью термостабилизации опорных спаев дифференциальных термопар, высокими массогабаритными показателями, в которых управление перемещением границей раздела фаз осуществляется с помощью термоэлектрических батарей;

- разработана система управления, позволяющая осуществлять автоматическое управление режимами работы ТЭМ;

- проведена апробация термоэлектрического устройства для термостатирования с использованием плавящихся веществ в ОАО НИИ "Сапфир", ОАО НИИ "Волна", ОАО "Завод точной механики", ООО "Термолайн" (г. Махачкала), Ин-

статуте проблем геотермии ДНЦ РАН (г Махачкала), Дагестанском филиале объединенного института высоких температур РАН, результаты работы внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет"

Комплекс проведенных исследований и их результаты будут являться научной основой при разработке устройств термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар в различных областях науки и техники

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в рекомендованных ВАК изданиях

1 Исмаилов Т А , Евдулов О В , Аминов Г И , Губа А А Математическая модель термоэлектрического ну1ь-термостата // Известия высших учебных заведений Пищевая технология -2007 - №4 - С 99-102

Статьи, опубликованные в других научных изданиях

2 Исмаипов ТА , Губа А А Методы и средства стабилизации температуры опорных спаев дифференциальных термопар // Международная академия информатизации Дагестанское отделение Материалы десятой научной сессии Научно-тематический сборник статей - Махачкала ГНУ НИИ «Прогноз», 2005 - С 69-74

3 Исмаилов Т А , Аминов Г И , Губа А А Разработка и практическая реализация системы управления термоэлектрическими охлаждающими устройствами // Вестник Дагестанского государственного технического университета Технические науки -Махачкала ДГТУ, 2005 -Т1 - Вып №7 - С 3-7

4 Губа А А Разработка системы управления термоэлектрическими модулями Пельтье // Системы обеспечения тепловых режимов преобразователей энергии и системы транспортировки теплоты Сборник трудов региональной научно-технической конференции 7-9 декабря -Махачкала ДГТУ, 2005 - С 63-65

5 Исмаилов Т А , Губа А А Разработка малогабаритного прецизионного нуль-термостата для термостабилизации контрольных спаев дифференциальных термопар // Полупроводниковые термоэлектрические приборы и преобразователи Сборник научных трудов - Махачкала ДГТУ, 2005 - С 26-33

6 Исмаилов Т А , Губа А А Устройства прецизионного термостатирования контрольных спаев дифференциальных термопар // Системы обеспечения тепловых режимов преобразователей энергии и системы транспортировки теплоты Сборник трудов региональной научно-технической конференции 7-9 декабря - Махачкала ДГТУ, 2005 - С 78

7 Исмаилов Т А, Губа А А Многоканальный малогабаритный нуль-термостат для исследования тепловых полей радиоэлектронной аппаратуры // Обеспечение тепловых режимов и надежность

радиоэлектронных систем Сборник научных трудов - Махачкала ДГТУ, 2006 - С 15-19

8 Исмаилов Т А, Губа А А Реализация систем прецизионного термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар на эффекте пограничного слоя плавления // Неделя науки - 2006 Технические науки Сборник тезисов докладов XXVII итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ - Махачкала ДГТУ, 2006 - 4 1 -С 16

9 Исмаилов Т А , Аминов Г И, Губа А А Разработка и практическая реализация системы управления термоэлектрическими охлаждающими устройствами медицинского назначения // Приборы и методы диагностики и терапии в медицине Сборник научных трудов - Махачкала ДГТУ, 2006 - С 177-123

10 Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 23 05 07 по заявке №2006108156/28 Нуль-термостат / Исмаилов ТА, Аминов Г И , Юсуфов Ш А , Евдулов О В , Губа А А , заявитель ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет" заявл 15 03 06

11 Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 23 05 07 по заявке №2006108155/28 Малогабаритный прецизионный нуль-термостат / Исмаилов Т А , Аминов Г И , Юсуфов Ш А , Губа А А , заявитель ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет" заявл 15 03 06

12 Пат 2313771 Российская Федерация, МПК в01К 7/00 Малогабаритный нуль-термостат / Исмаилов Т А , Аминов Г И , Юсуфов Ш А , Губа А А , заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет" - №2006108202/28, заявл 15 03 06, опубл 27 12 07, Бюл №36 - 6 с ил

13 Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 24 01 08 по заявке №2007101000/28, Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления / Исмаилов Т А , Аминов Г И , Губа А А , заявитель ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет" заявл 09 01 07

14 Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 24 01 08 по заявке №2007101001/28 Малогабаритный нуль-термостат с регулируемым тепловым потоком / Исмаилов Т А , Аминов Г И , Губа А А, заявитель ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет" заявл 09 01 07

15 Пат 2315267 Российская Федерация, МПК С01К 7/02 Прецизионный нуль-термостат / Исмаилов Т А , Аминов Г И , Юсуфов Ш А , Губа А А , заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет" - №2006108154/28, заявл 15 03 06, опубл 20 01 08, Бюл №2 -8с ил

Сдано в набор 24 03 08 Подписано в печать 26 03 08 Формат издания 60x84 '/|б Бумага офсетная Гарнитура Тайме Печать ризограф Услпечл 1,3 Уч-издл 1,3 Тираж!00экз Заказ 150

Отпечатано в ИПЦ ДГТУ 367015, г Махачкала, пр Имама Шамиля, 70

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Приборы, методы и средства прецизионного термостатирования объектов в различных отраслях народного хозяйства.

1.2. Применение полупроводниковых термоэлектрических преобразователей энергии для термостатирования различных объектов

1.3. Проблемы прецизионного термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар

1.4. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ

2.1. Математическое моделирование процессов теплообмена при плавлении рабочего вещества. Анализ методов решения задачи

2.2.Моделирование процессов теплообмена при плавлении рабочего вещества в термоэлектрическом устройстве для термостатирования с учетом развитой конвекции в его жидкой фазе . 41-{

2.3. Влияние на процесс теплообмена в термоэлектрическом устройстве для термостатирования теплоотдачи с его боковой поверхности

2.4. Расчет термоэлектрической батареи

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ 65.

3.1. Описание экспериментального стенда и методики проведения эксперимента

3.2. Результаты экспериментальных исследований термоэлектрического устройства для термостатирования.

3.3. Оценка погрешностей измерений .:.

3.4. Выводы

ГЛАВА 4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛАВЯЩИХСЯ ВЕЩЕСТВ

4.1. Многоканальный малогабаритный нуль-термостат

4.2. Нуль-термостат с радиатором для теплоотвода

4.3. Малогабаритный нуль-термостат с системой определения положения границы раздела фаз

4.4. Нуль-термостат модифицированной конструкции.

4.5. Система управления прецизионным нуль-термостатом

4.6. Выводы

Современные тенденции развития измерительной техники требуют непременного совершенствования методов и средств контроля различных физических величин при проведении экспериментальных исследований, лабораторных испытаниях новых устройств или в области управления технологическими процессами на производстве. Как правило, прецизионному контролю могут подлежать самые различные параметры, однако, одной из наиболее часто измеряемых физических величин является температура [110, 111,112].

Важным элементом любой системы измерения температуры является температурный преобразователь - датчик, параметры и схема включения которого во многом определяют точность всей системы. Известны различные типы датчиков температуры, из них на практике чаще всего применяются различные разновидности резистивных и полупроводниковых датчиков и др., а также дифференциальные термопары, которые отличаются рядом положительных качеств [71]. К их недостаткам при проведении точных измерений можно отнести необходимость в термостабилизации опорных спаев при определенном значении температуры, чаще всего, при 0°С.

Среди наиболее распространенных устройств, применяемых для • термостабилизации опорных спаев выделяется сосуд Дьюара и его различные модификации, которые в самом общем случае представляют собой сосуд, заполненный тающим льдом. Общие недостатки подобных конструкций заключаются в необходимости частой замены рабочего вещества, больших размерах, а также, в неравномерности распределения температуры во внутреннем объеме, что снижает стабильность термостатирования. Известны также несколько конструкций, принцип работы которых основан на применении датчика температуры, который включен в схему двухпозиционного регулирования [118]. При этом точность термостабилизации зависит от характеристик используемых датчиков, что является их существенным недостатком. Среди других недостатков можно отметить необходимость в использовании различных сложных в конструктивном исполнении устройств охлаждения на основе жидких или газообразных хладагентов, что ведет к ухудшению весогабаритных характеристик, повышению энергопотребления и др. при незначительном увеличении точности термостабилизации.

Проведенные за последние годы теоретические и экспериментальные исследования показали, что для обеспечения высокой точности термостатирования целесообразно размещать и точно фиксировать опорные спаи дифференциальных термопар при помощи специальных конструкций на границе раздела твердой и жидкой фазы вещества, положение, которой регулируется с помощью термоэлектрических охлаждающих устройств. '

В связи с этим, основной целью диссертационной работы является-разработка математической модели и создание малогабаритной системы термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар на основе термоэлектрических модулей, отличающейся высокой точностью поддержания температуры и низким энергопотреблением.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:

1. Разработка малогабаритного термоэлектрического устройства для' термостатирования, использующего эффект неизменности температуры, в пограничном слое жидкость - твердая фаза вещества.

2. Разработка математической модели термоэлектрического устройства» для термостатирования.

3. Разработка методик проведения испытаний устройств термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар.

4. Проведение комплекса экспериментальных исследований с целью проверки адекватности математической модели практике и выдача рекомендаций по применению созданных устройств для термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар.

5. Внедрение результатов исследований и разработок на предприятиях промышленности, в научных учреждениях и в учебный процесс.

В диссертационной работе рассматриваются различные конструктивные варианты устройств, изучаются процессы, происходящие в охлаждающих устройствах, связанные с исследованием процессов плавления и затвердевания плавящегося рабочего вещества. Их анализ проводится- по модели, описываемой задачей Стефана. Для изучения процессов теплообмена при фазовых переходах, происходящих в рабочем веществе, используется приближенный метод, основанный на замене истинных температурных кривых их приближенными аналогами. С помощью интегрального метода система уравнений с частными производными сводится к системе двух обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, что позволяет упростить решение и во много раз уменьшает объем вычислительной работы.

Результаты теоретических исследований и численного эксперимента подтверждены серией экспериментов, проведенных на специально созданном экспериментальном стенде в соответствии с разработанными методиками проведения испытаний.

В диссертационной работе защищаются следующие положения, представляющие научную новизну:

1. Математическая модель устройства термостатирования для анализа его теплового режима, основанная на решении задачи, связанной с плавлением рабочего вещества, где учтены конвективные потоки в жидкой фазе; а также теплопотери по боковой поверхности устройства.

2. Методика проведения испытаний устройств термостатирования опорных спаевдифференциальных термопар.

3. Термоэлектрическое устройство? для термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар, в котором высокая точность стабилизации температуры, достигается за счет непосредственного размещения/опорного спая вблизи границы раздела фаз.

Практическая- значимость выполненных исследований, состоит в разработанных конструкциях термоэлектрических устройств для-термостатирования, созданном приборе для термостабилизации опорных спаев дифференциальных термопар, применяемых при проведении прецизионных измерений температуры в различных отраслях науки и техники.

Полученные результаты исследований нашли практическое применение в различных организациях и предприятиях электронной промышленности. Внедрение разработанных устройств и систем на предприятиях позволило достичь существенного экономического эффекта.

Диссертация подводит итог комплексу исследований, выполненных автором за последние 4 года в Дагестанском государственном техническом университете.

4.6. Выводы.

В результате проведенных опытно-конструкторских работ были сделаны следующие выводы:

- разработанные устройства для термостабилизации опорных спаев дифференциальных термопар отличаются различными вариантами конструктивного исполнения и предназначены для различных областей применения [46, 47, 62, 63, 64, 65];

- многоканальный малогабаритный нуль-термостат имеет преимущества по сравнению с другими термоэлектрическими термостатами, предназначенными для термостабилизации опорных спаев дифференциальных термопар, которые заключаются в возможности одновременного термостатирования многих термопар, что ведет к улучшению весогабаритных характеристик устройства и снижению удельной стоимости реализации измерительного канала с использованием дифференциальных термопар;

- нуль-термостат с радиатором для теплоотвода выгодно отличается от других термоэлектрических нуль-термостатов за счет использования радиатора, отводящего излишек тепла от горячего спая термоэлектрического модуля, а также, применением подхода, позволяющего устранить воздействие конвективных потоков в жидкости на точность термостатирования;

- малогабаритный нуль-термостат с системой определения положения границы раздела фаз, позволяет контролировать перемещение границы раздела фаз и при использовании системы управления, корректировать положение границы раздела фаз во внутреннем объеме;

- нуль-термостат модифицированной конструкции отличается высокими качественными показателями и, вместе с тем, имеет малые габариты, обладает простотой в изготовлении и низкой удельной стоимостью реализации одного канала системы термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар;

- разработанная и созданная система управления термоэлектрическим нуль-термостатом позволяет регулировать положение границы раздела фаз, что очень важно для создания малогабаритных нуль-термостатов, отличающихся высокой продолжительностью функционирования и точностью поддержания положения границы раздела фаз во внутреннем объеме термоэлектрического нуль-термостата

- разработанные устройства внедрены на производстве и в учебном процессе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие результаты:

- разработана математическая модель процесса плавления вещества с учетом конвективных потоков в жидкой фазе и тепловых потерь- с боковой поверхности в термостатирующем устройстве.

- доказана адекватность разработанной математической модели путем проведения комплекса экспериментальных исследований, в результате которых расхождение полученных теоретических и экспериментальных данных не превысило 12%; разработана методика проведения испытаний устройств для термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар; разработаны конструкции термоэлектрических устройств для термостатирования, отличающиеся высокой точностью термостабилизации опорных спаев дифференциальных термопар, высокими массогабаритными показателями, в которых управление перемещением границей раздела фаз осуществляется с помощью термоэлектрических батарей; разработана система управления, позволяющая осуществлять автоматическое управление режимами работы ТЭМ; проведена апробация термоэлектрического устройства для термостатирования с использованием плавящихся веществ в ОАО НИИ "Сапфир", ОАО НИИ "Волна", ОАО "Завод точной механики", ООО "Термолайн" (г. Махачкала), Институте проблем геотермии ДНЦ РАН (г. Махачкала), Дагестанском филиале объединенного института высоких температур РАН, результаты работы внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО "Дагестанский государственный технический университет".

- новизна разработанных конструкций подтверждена полученными патентами РФ на изобретение (2 патента), а также положительными решениями о выдаче патентов РФ на изобретение (4 положительных решения).

Комплекс проведенных исследований и их результаты будут являться научной основой при разработке устройств термостатирования опорных спаев дифференциальных термопар в различных областях науки и техники.

1. А.с. № 1425624 СССР. Устройство для термостатирования / Соколов В.В., Сидоров В.Н. // 1986.

2. А.с. № 1444728 СССР. Устройство для термостатирования / Корнев Н.Д., Соколов В.В.//1986.

3. Патент № 1669373 РФ. Кварцевый резонатор термостат / Абрамзон И.В., Дикиджи А.Н., Литвинов В.П. и др. // 1996.

4. Патент № 1669373 РФ. Кварцевый резонатор — термостат / Абрамзон И.В., Дикиджи А.Н., Литвинов В.П. // 1996.

5. Патент № 2017441 РФ. Установка для консервирования компотов, законсервированных в стеклянной таре / Глазырин Б.Н., Литков Б.К., Карпов А.В. и др. // 1994.

6. Патент № 2022885 РФ. Система термостатирования для летательного аппарата / Ананьев В.А., Колесников А.А., Логинов В.И. и др. // 1994.

7. Патент № 2034756 РФ. Система термостатирования оборудования негерметичного теплоизолированного контейнера космического аппарата // Кочнев И.А., Смирнов А.С., Кушнер Б.И. // 1995.

8. Патент № 2052923 РФ. Термостат для хранения продуктов при отрицательной наружной температуре / Закашанский Л.М. // 1996.

9. Патент № 2057360 РФ. Устройство для термостатирования / Шатохин В.Н. //1996.

10. Патент № 2057360 РФ. Устройство для термостатирования / Шатохин В.Н. // 1996.

11. Патент № 2072549 РФ. Термокриостат / Катенев Г.М., Копалин Н.Г., Яновский Ю.Г. и др. // 1997.

12. Патент № 2101854 РФ. Кварцевый резонатор термостат / Абрамзон И.В. //1998.

13. Патент № 2107321 РФ. Термостат трубчатый электрожидкостный / Потехин Б.Н., Потехин М.В. // 1998.

14. Патент № 2122278 РФ. Термостатированный кварцевый генератор и способ настройки его регулятора / Анастасьев С.В., Волков А.А., Вороховский Я.Л. и др. // 1998.

15. Патент № 2142371 РФ. Система локального кондиционирования салона автомобиля / Костенко В.И., Гладких Л.М., Изупак Э.А. и др. // 1999.

16. Патент № 2151309 РФ. Термостат для системы охлаждения автомобильного двигателя / Йосиказу Кузе (JP) // 2000.

17. Патент № 2155364 РФ. Система термостатирования газового потока / Володин Н.А., Голованов С.И., Кормилицын Л.Н. и др. // 2000.

18. Патент № 2155442 РФ. Кварцевый резонатор с внутренним термостатированием / Петросян И.Г. // 2000.

19. Патент № 2157835 РФ. Аппарат для термостатирования суспензии / Харин В.М., Агафонов Г.В., Бардаков В.И. и др. // 2000.

20. Патент № 2159912 РФ. Автономная система азотного охлаждения для термостатирования и долгосрочного хранения продуктов / Кириллов Н.Г. // 2000.

21. Патент № 2159913 РФ. Комбинированная система азотного охлаждения для термостатирования и хранения продуктов / Кириллов Н.Г. // 2000.

22. Патент № 2188541 РФ. Инкубатор бытовой / Данилов В.Н., Галимарданов И.И. // 2002.

23. Патент № 2191904 РФ. Термостат системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания / Чупшев В.В., Янчарук В.В., Кулик С.В. и др. // 2002.

24. Патент № 2193092 РФ. Термостат для системы охлаждения двигателей автомобилей / Данилов А.В., Виноградов О.И., Путилин А.В. и др. / 2002.

25. Патент № 2194867 РФ. Термостат системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания / Александров А.А. // 2002.

26. Патент № 2199096 РФ. Термостат / Соколов Н.А. // 2003.

27. Патент № 2200852 РФ. Термостат для жидкостной системы охлаждения (Варианты) / Данилов А.В., Виноградов О.И., Путилин А.В. и др. / 2003.

28. Патент № 2201384 РФ. Устройство для воздушного термостатирования космических объектов / Бармин И.В., Климов В.Н., Сборец В.П. и др. //2003.

29. Патент № 2202046 РФ. Термостат системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания / Мальцев П.В., Найденов В.В. // 2003.

30. Патент № 2207704 РФ. Термостатированный кварцевый генератор / Волков А.А., Анастасьев С.В. // 2003.

31. Патент № 2215270 РФ. Прецизионный малогабаритный нуль-термостат / Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Евдулов О.В., Юсуфов Ш.А. // 2003.

32. Патент № 2225810 РФ. Система термостатирования жидкого компонента ракетного топлива двигательной установки космического объекта / Луговой Ю.С., Туманин Е.Н., Беляшкин Ю.А. и др. // 2004.

33. Патент № 2227218 РФ. Программируемый термостат / Тимофеев В.Н., Юферев A.M., Григорьев Ю.Г. и др. // 2004.

34. Патент № 2236746 РФ. Кварцевый резонатор термостат / Куталев А.И. //2004.

35. Патент № 2239986 РФ. Теплица / Гуслинский Н.Н., Рослов А.И, Костенецкий В.И. и др. // 2004.

36. Патент № 2242873 РФ. Инкубатор / Курликовский И.Л. // 2004.

37. Патент № 2246826 РФ. Инкубатор / Курликовский И.Л. // 2005.

38. Патент № 2252528 РФ. Устройство для определения тепловых потерь теплицы / Антонов Д.Н., Ташкинов Ю.А., Изаков Ф.Я. и др. // 2005.

39. Патент № 2260517 РФ. Устройство для кондиционирования автомобиля / Эбершпах Г., Линдл Б., Кауперт А. и др. // 2005.

40. Патент № 2262596 РФ. Термостат для скважинной геофизической аппаратуры / Семенов Е.В., Белова Т.С., Валыитейн В.Ю. и др. // 2005.

41. Патент № 2269976 РФ. Термостат для транспортировки семени сельскохозяйственных животных / Бутаков Е.И., Мещеряков B.C. // 2006.

42. Патент № 2274889 РФ. Термостат / Головач Ю.Н., Сорин Л.Н., Кубил В.О. и др. //2006.

43. Патент № 2282146 РФ. Способ термостатирования гироскопа в проточном термостате / Гусинский В.З., Галактионов А.А. // 2006.

44. Патент № 2286563 РФ. Термостат хроматографа / Бакулин Б.А., Морозов В.А., Посаженников А.А. // 2006.

45. Патент № 2304876 РФ. Теплица / Булгаков А.О., Круглов Г.А., Липп В.А. // 2007.

46. Патент № 2313771 РФ. Малогабаритный нуль-термостат / Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Юсуфов Ш.А., Губа А.А. // 2007.

47. Патент № 2315267 РФ. Прецизионный нуль-термостат / Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Юсуфов Ш.А., Губа А.А. // 2007.

48. Патент № 5051198 РФ. Устройство для термостатирования / Шатохин В.Н. // 1996.

49. Патент № 5051198 РФ. Устройство для термостатирования / Шатохин В.Н. // 1996.

50. Патент № 93042152 РФ. Термостат хроматографа / Станин В.В. // 1996.

51. Патент № 93050093 РФ. Термокриостат / Катенев Г.М., Копалин Н.Г., Яновский Ю.Г. и др. // 1995.

52. Патент № 93050093 РФ. Термокриостат / Катенев Г.М., Копалин Н.Г., Яновский Ю.Г. и др. // 1995.

53. Патент № 94030357 РФ. Термостатированный кварцевый генератор / Балыков Ю.Ю. // 1996.

54. Патент № 95108062 РФ. Воздушный кондиционер для автомобиля / Ласточкин С.А., Свиридов А.В., Чухарев А.П. и др. // 1997.

55. GB2215839 A temperature sensor calibration device / J.P.Travener // 1988.

56. GB2337690 Apparatus for calibration of temperature sensors / Eric Sandmael // 1997.

57. GB2361536 Temperature calibration apparatus / J.P.Tavener, I.Dixon, A.Orme / 1999.

58. US3943774, 02.08.1974 Precision temperature control / H.Pollanz // 1974.

59. US4137770 06.02.1979 Electronic thermostat / P.A. Trout // 1979.

60. US4441071 04.03.84 Temperature compensation circuit for thermocouples / Houseman, Robin D. 1984.

61. US6006996 Electronic thermostat control unit and its use in multipoint temperaturecontroller for refrigeration and heating systems / R.Bhatnagar // 1998.

62. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 23.05.07 по заявке № 2006108156/28. Нуль-термостат. / Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Юсуфов Ш.А., Евдулов О.В., Губа А.А. // заявл. 15.03.06.

63. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 23.05.07 по заявке № 2006108155/28. Малогабаритный прецизионный нуль-термостат / Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Юсуфов Ш.А., Губа А.А. // заявл. 15.03.06.

64. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 24.01.08 по заявке № 2007101000/28; Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления / Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Губа А.А. // заявл. 09.01.07.

65. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 24.01.08 по заявке № 2007101001/28. Малогабаритный нуль-термостат с регулируемым тепловым потоком / Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Губа А.А. //заявл. 09.01.07.

66. Акимов И.А., Козлов В.Н. Моделирование тепломассообмена в многослойных конструкциях при изготовлении композиционных материалов с фазовыми переходами. // Известия вузов. Сев. Кавк. Регион. Техн. науки. - 2006. - Приложение №11.

67. Алексеев A.M., Иорданишвили Е.К., Малкович Б.Е. Исследование термоэлектрического охлаждения на термоэлементах переменного сечения // ЖТФ. 1977. Т. 47. № 1.

68. Алексеев В. А. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ. М.: Энергия, 1975.

69. Алексеев В.А., Чукин В.Ф., Митрошкина М.В. Математическое моделирование тепловых режимов аппаратуры на ранних этапах ее разработки. М.: Информатика - Машиностроение, изд. "Вираж -Центр", 1998.

70. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Справочник. Киев: Наукова Думка. 1979.

71. Анатычук Л.И., Карпова Н.Б. Основные направления развития термоэлектричества // Вопросы истории естествознания и техники. 1986. №2.

72. Анатычук Л.И., Семенюк В.А. Оптимальное управление свойствами термоэлектрических материалов и приборов. Черновцы. Прут. 1992.

73. Банага М.П., Баранов С.Н., Буймистр Б.С. и др. Полупроводниковые ТЭХ // Электронная обработка материалов. 1974. № 5.

74. Безверхов Д.Б. Каскадные термоэлектрические охладители для объектов полупроводниковой оптоэлектроники: Дис. канд. тех. наук: 05.05.14. Одесса, 2002.

75. Блохин В.Г. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов. М.: Радио и связь, 1997.

76. Большая Советская Энциклопедия 3-е издание. М. : Советская энциклопедия, 1973.

77. Брусницын П.С., Кораблев А.С., Шарков А.В. Применение термоэлектрических элементов в системах охлаждения // Известия Вузов. Приборостроение. 2000. № 3.

78. Булат Л.П. Микро- и нано- неоднородные структуры для термоэлектрических/термоэмиссионных преобразователей энергии //

79. Термоэлектрики и их применения: Сб. докладов IX Межгосударственного семинара / СПб: ФТИ РАН им. А.Ф.Иоффе, 2004.

80. Булат Л.П. Михайленко А.В. МГД-генераторы и термоэлектрическая энергетика: Сб. научных трудов. Киев. 1983.

81. Булат Л.П. Термоэлектрическое охлаждение: Состояние и перспективы // Холодильная техника. 1999. №5.

82. Булат Л.П., Бузин Е.В. Термоэлектрические охлаждающие устройства: Метод, указания. СПб.: СПбГУНиПТ, 2001.

83. Бурштейн А.И. Физические основы расчета полупроводниковых термоэлектрических устройств. М: Физматгиз, 1962.

84. Буряк А.А., Карпова Н.Б. Очерки развития термоэлектричества. Киев: Наукова думка, 1988.

85. Вайнер А.Л. Каскадные термоэлектрические источники холода. М.: Советское радио, 1976.

86. Вайнер А.Л. Расчет термоэлектрического охладителя с максимальной холодопроизводительностью // Вопросы радиоэлектроники. Тепловые режимы и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры. 1994. № 1-2.

87. Вайнер А.Л. Термоэлектрические охладители, М.: Радио и связь, 1983.

88. Вайнер А.Л., Коломец Н.В. Проектирование и испытание каскадных термобатарей // Вопросы радиоэлектроники. Тепловые режимы и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры. 1994. № 1-2.

89. Васильев Е.Н., Макуха А.В., Панов Г.И. Анализ точности некоторых численных методов решения нестационарной задачи теплопроводности // Труды I Российской национальной конференции по теплообмену. М., 1994.

90. Венгеровский Л.В., Каганов М.А., Ривкин А.С. Переходные процессы в термоэлектрических устройствах //Сборник трудов по агрофизике. 1970. Вып. 25.

91. Волков В.Н. Об одном простом методе расчета динамики плавления неограниченной пластины // В кн.: Исследования по теплопроводности. / В.Н. Волков, Г.И. Рыбакова, Г.М. Смирнова. Минск, 1967.

92. Голдсмит Г. Применение термоэлектричества. М.: Физматгиз, 1963.

93. Гольцман Б.М. Высокоэффективный термоэлектрический микроохладитель // Термоэлектрики и их применение: Сб. докладов VIII Межгосударственного семинара / СПб: ФТИ РАН им. А.Ф.Иоффе, 2002.

94. Грязнов О.С., Иорданишвили Е.К., Кодиров А.А., Наумов В.Н. Исследование нестационарного режима охлаждающего термоэлемента без теплоотвода с горячих спаев // ИФЖ. 1986. Т. 51. № 5.

95. Дударев Ю.И., Максимов М.З. Асимптоматические оценки при анализе нестационарного термоэлектрического охлаждения // ИФЖ. 1989. Т. 56. № 1.

96. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высшая школа, 1984.

97. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г. Сигалов А.В. Методы расчета теплового режима приборов. М.: Наука, 1990.

98. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов А.В. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена в РЭА. М.: Высш. школа, 1990.

99. Зорин И.В., Зорина 3.JI. ТЭХ и генераторы. JL: Энергия, 1973.

100. Ильярский О.И., Удалов Н.П. Термоэлектрические элементы. М.: Энергия, 1970.

101. Иорданишвили Е.К. Термоэлектрические источники питания. М.: Советское радио, 1968.

102. Иорданишвили Е.К., Бабич В.П. Нестационарные процессы в термоэлектрических и термомагнитных системах преобразования энергии. М.: Наука, 1983.

103. Иорданишвили Е.К., Малкович Б.Е.-Ш. Экспериментальное исследование нестационарного охлаждения //Режим постоянного тока. ИФЖ. 1971. №4

104. Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. М.: JL: Издательство АН СССР, 1956.

105. Иоффе А.Ф., Стильбанс JI.C., Иорданишвили Е.К., Ставицкая Е.С. Термоэлектрическое охлаждение. JL: Издательство АН СССР, 1956.

106. Исакеев А.И., Киселев И.Г., Филатов В.В. Эффективные способы охлаждения силовых полупроводниковых приборов. JL: Энергоиздат, 1982.

107. Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М. Термоэлектрические устройства для гражданской и военной техники. //Конверсия. М., 1997. № 5.

108. Исмаилов Т.А., Магомедов К.А., Хамидов А.И., Алиев А.-Г.Д Термоэлектрические полупроводниковые преобразователи в медицине. Махачкала: ДГТУ, 2000.

109. Исмаилов Т.А., Губа А.А. Многоканальный малогабаритный нуль-термостат для исследования тепловых полей радиоэлектронной аппаратуры // Сборник научных трудов "Обеспечение тепловых режимов и надежность радиоэлектронных систем", Махачкала, ДГТУ, 2006 г.

110. Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Аминов Г.И., Губа А.А. Математическая модель термоэлектрического нуль-термостата //Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. КГТУ, Краснодар, № 4, 2007.

111. Исмаилов Т.А., Цветков Ю. Н. Термоэлектрические системы кондиционирования воздуха и приборы контроля. Л.: Энергоатомиздат, 1988.

112. Каганов М.А., Привин М.Р. Термоэлектрические тепловые насосы. Л.: Энергия, 1970.

113. Ковальский Р.В. Инженерные методы расчета термоэлектрических генераторов. М., Наука, 1990.

114. Коста Г.А. Справочник по клиническим лабораторным методам исследований / М., 1975.

115. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. Л.: Наука, 1967.

116. Коленко Е.А., Стильбанс Л.С. ТЭХ // В кн.: Полупроводники в науке и технике. Т.2. Л.: Изд-во АН СССР, 1958.

117. Коленко Е.Н., Орлов В.А. Термоэлектрическое охлаждение приемников излучения // Оптико-механическая промышленность. 1985. № 9.

118. Котырло Г.К., Лобунец Ю.Н. Расчет и конструирование термоэлектрических генераторов и тепловых насосов. Киев: Наукова думка, 1980.

119. Лавренченко Г.К. Взаимосвязь температур потоков жидкостей в термоэлектрической батарее // Холодильная техника и технология. 1973. №16.

120. Лапковский А.Я. Термоэлектрический охладитель "Криозонд" // Холодильная техника. 1983. № 11.

121. Лебедев Б.Ф., Калинин Ю.А., Новикова Т.В. Графико-аналитический метод расчета термоэлектрических охлаждающих устройств // В кн.: Термоэлектрическое охлаждение. М., 1973.

122. Лидоренко Н.С., Коломец Н.А., Лукишкер Э. М., Вайнер А.Л. Комплексная оптимизация термоэлектрических охлаждающих устройств // Холодильная техника. 1977. № 4.

123. Лукишкер Э.М., Вайнер А.Л. Оптимальная последовательность температур энергетически эффективной каскадной термобатареи // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО. 1975. вып.З.

124. Лукишкер Э.М., Вайнер А.Л. Особенность оптимального распределения температур каскадной термобатареи // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО. 1979. вып. 1.

125. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.

126. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Уч. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1982.

127. Марченко О.В., Кашин А.П., Лозбин В.И., Максимов М.З. Методы расчета термоэлектрических генераторов. Новосибирск, Наука, 1995.

128. Мельник А.П., Никирса Д.Д., Хибенкова Е.В. Расчет рассредоточенной термоэлектрической батареи // Изв. Вузов. Приборостроение. 1987. №8.

129. Мичай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. Л.: Энергия, 1980.

130. Моисеев В.Ф., Зайков В.П. Влияние режима работы термоэлектрического устройства на его надежность // Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2001. № 4-5.

131. Мюллер И. Эвристические методы в инженерных разработках. М.: Радио и связь, 1984.

132. Наер В.А., Гарачук В.К. Теоретические основы термоэлектрического охлаждения: Учебное пособие. Одесса: Издательство ОГУ. 1982.

133. Новицкий В.П., Зорграф И.А. Оценка погрешности результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие, 1991.

134. Ордин С.В. Оптимизация режимов работы термоэлементов с учетом нелинейности температурного распределения // Физика и техника полупроводников. 1997. Т. 31. № 10.

135. Орлов B.C. Новые методы термоэлектрических холодильных устройств // Холодильная техника. 1970. № 5.

136. Парахин А.С., Налетов B.JI. Расчет каскадных термоэлектрических охладителей с учетом температурной зависимости параметров материала / В сб. Физика полупроводников и полуметаллов. СПб, 2002.

137. Петровский Б.В. Краткая медицинская энциклопедия. Издание первое // Советская энциклопедия, Москва, 1989.

138. Пилипенко Н.В., Гладских Д.А. Решение прямых и обратных задач теплопроводности на основе дифференциально — разностоных моделей // Изв. вузов. Приборостроение. 2007. т. 50, №3.

139. Поздняков Б.С., Койтелев Е.А. Термоэлектрическая энергетика. М.: Атомиздат, 1974.

140. Покорный Е.Г., Щербина А.Г. Расчет полупроводниковых охлаждающих устройств. JL: Наука, 1969.

141. Привин В.Р. Методы расчета энергетических характеристик и оптимизация параметров полупроводниковых термоэлектрических охладителей и нагревателей: Автореф. дисс. к.т.н. JL, 1973.

142. Роткоп JI.JI., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1976.

143. Семенюк В.А. Термоэлектрическое охлаждение: проблемы и перспективы//Вестник МАХ. 1999. вып. 4.

144. Семенюк В.А., Свечникова Т.Е., Иванова Л.Д. Перспективные материалы, 1995.

145. Соловьев В.А., Яхонтова В.Е. Элементарные методы обработки результатов измерений. Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1977.

146. Солодовник В.Ф., Чебан М.И. Медицинские лабораторные устройства и приборы // Учеб. пособие. Харьков: Национальный аэрокосмический университет, 2001.

147. Сулин А.Б. Особенности проектирования систем термостатирования с применением современных информационных технологий //В кн.: Тезисы докладов НТК "Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне XXI века". СПб. 1998.

148. Сулин А.Б., Бучко Н.А. О расчете температурного поля в термоэлементе с применением принципов суперпозиции // В кн.: Машины и аппараты холодильной, криогенной техники и кондиционирования воздуха. Межвуз. сб. научных трудов. Д., 1981.

149. Тахистов Ф.Ю. Квазистационарная модель переходного процесса термоэлектрических систем охлаждения // Термоэлектрики и их применение: Сб. докладов VII Межгосударственного семинара / СПб: ФТИ РАН им. А.Ф.Иоффе, 2000.

150. Терапевтическое и физиотерапевтическое оборудование: Серия 700. Выпуск 710-740. 1996.

151. Термоэлектрики и их применения //Доклады VII Межгосударственного семинара ФТИ РАН им. А.Ф.Иоффе. Санкт-Петербург, 2002.

152. Термоэлектрические охладители (нагреватели) // Каталог фирмы Cole-Parmer Instrument Companu USA. 1985-1986.

153. Термоэлектрическое охлаждение. Булат Л.П., Ведерников М.В., Вялов Я.П. и др. / Под ред. Л.П. Булата. СПб: СПбГУНиПТ, 2002.

154. Улащик B.C. Популярная физиотерапия. Минск, 2003.

155. Цветков Э.И. Методические погрешности статистических измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1984.

156. Швец И.Т., Котырло Г.К., Козлюк В.Н. Влияние теплоотдачи от спаев на распределение температур в ветвях термоэлектрических охлаждающих устройствах // Теплофизика и теплотехника. 1979. №36.

157. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена. Пер. с англ. М.: Мир, 1988.

158. Anatychuk L.I., Bulat L.P. and Myagkota A.P. Journal of Thermoelectricity, No. 1,1994.

159. Abowitz G., Klints V, Levy M. Thin film thermoelectrics, Semiconductor Prod. And Solid State Technol., 1965, 8, №2

160. Harpstep Taseph W.S. Improved spacercraft heat regection with practical thermoeltctric. Energy convers. N.Y., 1980.

161. International modular cooling system. Electron. Compon. News. 1995, № 8.

162. Kajihara T, Fumda K, Sato Y. and Kikuch: M.Proc.XVIII Int. Conf on Thermoelectrics. Nagoeya. 1998.

163. La thermoelectricity utisee pour le refreidisement electronique et pour lo survie dess hominess travaillant en milieux exiremes/Steerholm Tohn/techn/ mod/1989. 81. N1-3

164. Semenuiok V. A., Fleurial J.-P. Novel high performance thermoelectric microcoolers with diamond substrates // Proceedings of the Sixteenth International Conference on Thermoelectrics. Drezden, Germany. 1997.

165. Venkatasubramantan R., Silvota E, Colpitts T. and OQuinn В., Nature, 413, 597 (2001)169. WWW: www.analog.com.170. WWW: www.fluke.com.

166. WWW: www.hartscientific.com.172. WWW: www.irf.com.173. WWW: www.isotech.co.uk.

167. WWW: www.krvotherm.spb.ru.175. WWW: www.wikipedia.ru.н.

168. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ^Дагестанский государственный 1ехнический университет»1. СОГЛАСОВАНО ; " УТВЕРЖДАЮп|о|ектор по на} чной работе *. Прореьтор-началищк УМУ•л

169. В 10 Кольшано» - - ^f^Vi.h. Гасановf-zOiiFp^ 2005г. V ' /200^1-.1. АКТвнедрения результатов НИР в учебный процесс

170. Зам. заведующего кафедрой ТиОЭк.ф-млг., доцент Гаджиева С.М1. Декан ФИнУк.т.н,. доцент \ Ильясов Э.Э.1. АПФНР

171. C'0»HJ, I Г'-Р'in q f* чkncnt!yT„Cii ч^ир'вт Атэеиа 2 Ь Махачкала Россия 3o?0Q5тьЛ (8722)67 82 ЗЯ 1095)7*7 38 7/фз*г (8722)67 £274

172. ШЗ OJ-Ki К т ul U *W/// d-ИТ Ut ruсогласовано

173. Прор^к'гор по ттучнохГрабртс !?Ш ВГО^ДПГУ1' ^ В ЛвГКол йпжовутве1. V» cekc^p.t-^' 2 00 Уг.'гг