พื้นหลัง

ฉันทำงานกับทีมเล็ก ๆ ในโครงการมหาวิทยาลัยเพื่อสร้างแผงระบายความร้อนในเรือนกระจก นี้จะผ่านอากาศอุ่นที่ด้านบนของเรือนกระจกลงผ่านห้องใต้ดินที่เต็มไปด้วยวัสดุที่จะดูดซับและเก็บอากาศอุ่น เรามีเรือนกระจกต้นแบบสองแห่ง หนึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมสำหรับการวัดพื้นฐานและอื่น ๆ จะมีแผงระบายความร้อน

ติดตั้ง

ฉันได้สร้างเซ็นเซอร์อุณหภูมิและตัวบันทึกหลายตัวสำหรับเครื่องต้นแบบขั้นสุดท้าย แต่มีการทดสอบเบื้องต้นเกี่ยวกับวัสดุต่างๆ:

1. ชิปหินแกรนิตระหว่าง 15-25 มม. รูปร่างผิดปกติ
2. กระจกนิรภัยร้าวเป็นชิ้นเล็ก ๆ ประมาณ 7-15 มม. Atleast 2 ด้านแบน
3. ชิ้นส่วนคอนกรีตขนาด 30-80 มม. รูปร่างผิดปกติ - ทดสอบไม่เสร็จ

สิ่งเหล่านี้ถูกวางในกล่องขนาด 5 ลิตร กล่องมีพัดลมขนาดเล็กและท่อที่ด้านล่างเพื่อเป่าลมเข้าไปในห้องและปล่อยอากาศผ่านรูจำนวน 6 มม. ในท่อที่ฐานของกล่อง ส่วนบนของกล่องปิดผนึกยกเว้นช่องระบายอากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับท่อที่มีพัดลม เซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT1000 จะถูกแทรกเข้าไปในศูนย์กลางของแต่ละวัสดุเพื่อจับภาพการวัดทุกวินาที นี่คือภาพของกล่องทดสอบ:

ขั้นตอน

พื้นที่ว่างของอากาศถูกคำนวณจากตัวอย่างที่มีขนาดเล็กลงของวัสดุทั้งสองเพื่อให้ได้รูปที่ขรุขระ 42% สำหรับหินแกรนิตและ 43% สำหรับแก้ว จากนั้นทำการทดสอบสองครั้งบนหินแกรนิตและแก้ว:

1. ทั้งสองระบายความร้อนด้านนอกเป็นเวลาหลายชั่วโมงถึงประมาณ 5.5 ° C จากนั้นก็นำเข้ามาในห้องและทิ้งไว้ 1 ชั่วโมงโดยเปิดพัดลม บันทึกอุณหภูมิเมื่อวัสดุอุ่นขึ้นจนถึงอุณหภูมิห้อง
2. หลังจากการทดสอบครั้งแรกวัสดุจะถูกวางไว้ในช่องแช่แข็งและเย็นลงถึง -20 ° C อุณหภูมิจะถูกบันทึกอีกครั้ง

ผล

ดังที่เห็นด้านล่างแก้วแสดงความล่าช้าในชุดข้อมูลทั้งร้อนขึ้นและเย็นลงหลังจากที่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิกลายเป็นเชิงเส้นมากขึ้น ในขณะที่หินแกรนิตแสดงการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นของอุณหภูมิตลอด

แก้วร้อน (วินาทีแกน x, อุณหภูมิแกน y)

การระบายความร้อนด้วยแก้ว (แกน x วินาที, อุณหภูมิแกน y)

Granite Warming (แกน x วินาที, อุณหภูมิแกน y)

Granite Cooling (แกน x วินาที, อุณหภูมิแกน y)

คำถาม

เรากำลังพูดถึงผลลัพธ์ในขณะนี้และฉันสนใจความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับข้อมูลที่เรารวบรวม ข้อมูลมีความน่าสนใจและเราตีความอย่างถูกต้อง โดยเฉพาะ:

• รูปร่างของเศษแก้วช่วยให้มีรูปร่างที่เชื่อมต่อกันมากขึ้นซึ่งสามารถ จำกัด การไหลของอากาศได้มากขึ้น แต่นี่จะไม่เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเชิงเส้นอีกหรือไม่
• ข้อมูลแก้วอาจเกิดจากการขยายตัวทางความร้อนเล็กน้อยของวัสดุหรือไม่
• แก้วมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าหินแกรนิตนี่เป็นสาเหตุของความล่าช้าหรือไม่

ฉันจะมุ่งเน้นไปที่สองสิ่ง - 1) ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนระหว่างสองวัสดุและ 2) ความแตกต่างของความจุความร้อนของวัสดุทั้งสอง

1. สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างอากาศและของแข็ง พื้นที่ผิวของวัสดุและปริมาณของการไหลของอากาศทั้งสองปัจจัยดังกล่าวข้างต้นอนุภาคขนาดเล็กพื้นที่ผิวมากขึ้น แต่ยิ่ง จำกัด จะไหลเวียนของอากาศ มีความสุขที่สมดุลที่คุณอาจต้องพิจารณาทดลอง

2. ความจุความร้อนของวัสดุอ่างล้างจานเป็นตัวกำหนดว่าอุณหภูมิของวัสดุจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบได้เร็วเพียงใด ยิ่งอ่างใหญ่ขึ้นก็จะทำงานได้ดีขึ้น การเพิ่มความหนาแน่นและความร้อนจำเพาะทำให้วัสดุฮีทซิงค์ดีขึ้น นี่เป็นอิสระจากขนาดของหินหรืออัตราการไหลของอากาศ - ความจุความร้อนที่มากขึ้นจะดีกว่าเสมอ

$T = C-A e^{-b x}$

สมมติฐานของฉันคือแก้วมีที่ราบสูงแทนที่จะเป็นหินแกรนิตเพราะกระจกสะท้อนแสงเป็นแสงอินฟราเรดแทนหินแกรนิต - ดังนั้นจึงป้องกันการถ่ายเทความร้อนจากรังสีส่วนใหญ่

สมมติฐาน:ฉันพบกล่อง 5L ออนไลน์ที่มีขนาด 340 มม. x 200 มม. x 125 มม. ซึ่งด้านล่างฉนวนนำไปสู่พื้นที่ผิว 0.203 ตารางเมตรสำหรับกล่อง จากการคำนวณบางอย่างและการใช้emisstivity s ที่นี่คือในช่วง "วงจรการทำความร้อน" ตลอดระยะเวลา 1600 วินาทีของที่ราบสูงแก้วจะสูญเสียความร้อนเนื่องจากการแผ่รังสีในอัตรา 22W - Wolframบอกฉัน ที่ควรจะมีการเปลี่ยนแปลง 6.53K แต่กล่องไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงนั้น

เมื่อพิจารณาจากการทดสอบกำลังมองหาการเปลี่ยนแปลงทั้งหมด 15K นี่เป็นส่วนสำคัญของการถ่ายเทความร้อน ดังนั้นพัดลมกำลังทำการระบายความร้อนเพียงเล็กน้อยและรังสีก็เป็นส่วนสำคัญ

ในสเปกตรัมอินฟราเรดซึ่งความร้อนส่วนใหญ่จะหายไปแก้วและหินแกรนิตดูเหมือนจะทำงานแตกต่างกันมาก หินแกรนิตดูเหมือนโปร่งใสในรูปภาพที่เชื่อมโยง นี่ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าขอบในภาพเบลอ - ถ้ามันทึบแสงขอบของท่อจะคมชัดที่จุดร้อน (เช่นในวิดีโอแก้วที่เชื่อมโยง) - แต่ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านรังสี คุณสมบัติของวัสดุ แก้วไม่เพียง แต่บล็อกรังสีอินฟราเรดในวิดีโอ แต่ตามวิดีโอดูเหมือนว่าจะสะท้อนรังสี มันสมเหตุสมผลแล้วนั่นเป็นวิธีที่เรือนกระจกทำงาน

นี่หมายความว่าเนื่องจากเซ็นเซอร์อยู่ตรงกลางกล่องวัสดุชั้นของกระจกสะท้อนกลับอย่างต่อเนื่องทุกการถ่ายเทความร้อน หินแกรนิตไม่ได้มีผลกระทบนี้ดังนั้นจึงดำเนินการฉายรังสีในรูปแบบที่สม่ำเสมอ

หากไม่มีการทดลองเพิ่มเติมมันยากที่จะสรุปได้ การทดลองเพิ่มเติมที่กำจัดผลกระทบของรังสีจะพิสูจน์สมมติฐาน