Power Electronics

Калориметр прекрасно подходит для измерение потерь в динамике.
Некоторой проблемой является работа калориметра при температурах соизмеримых с температурой окружающей среды. В этом случае естественные потери охлаждения калориметра могут оказаться ниже потерь в тестовом сердечнике. Исправить ситуацию можно при помощи принудительного охлаждения калориметра, например, при помощи воды из под крана. Однако при таком охлаждении нужно принять меры для стабилизации температуры и протока охлаждающей воды.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Вполне приемлемо обеспечить циркуляцию воды из бака достаточно значительного объема ( для удобства поддержания стабильной температуры и условий охлаждения калориметра ). Просто банка на открытом воздухе в комнате будет сильно зависеть от обдува ( сквозняк и т.п. ) и суточных колебаний температуры в комнате, это не удобно и излишне трудоёмко по затраченному времени, пмсм.

_________________
.

Резкие изменения условий охлаждения не допустимы. Однако длительные (суточные, например) колебания не страшны, т.к. намного короче циклов измерения. В этом вся ценность метода, который реагирует именно на разность потребления энергии, необходимой для поддержания стабильной температуры. В этом смысле не страшны вообще какие-то длительные дрейфы, связанные с окружающими условиями или используемым оборудованием. Главное, чтобы всё было стабильным в течении цикла измерения, минимальная длительность которого определяется быстродействием регулятора и без особых проблем может быть уменьшена до 3-4 минут. Кроме этого, метод позволяет непосредственно видеть потери, без каких-то сложных измерений и вычислений, что несомненно увеличит доверие к результатам измерения.
Если же внешние условия совсем не стабильны или требуется повышенная точность измерения, то все возмущающие факторы можно также стабилизировать при помощи дополнительных регуляторов. Однако проще эти условия создать, работая в периоды суток, когда окружающая температура относительно стабильна (день или ночь) и закрывать двери в помещении, не допуская сквозняков.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Ок. Попробую поизучать с термометрами пока-что поведение предлагаемого калориметра при управлении двумя нагревателями ( один будет имитировать авторегулятор температуры, второй - вводимые потери исследуемого образца ). По итогам этих опытов буду приступать к практической реализации уже калориметра как такового, т.к. хочется собрать это устройство единожды в виде завершённого конструктива, позволяющего практически исследовать тепловые потери в определённом диапазоне, например 0-100 Вт.

_________________
.

Я бы название темы сократил, чтобы охватить шире - "Калориметрические измерения". Чем они хороши? Универсальностью прежде всего. Например замерить мощность некоторого "нечто" если сделать это стандартными или подручными приборами не получается. Для измерения СВЧ мощности это уже применяется. Не сегодня-завтра будем измерять мощность радиантных источников, которые нам предоставят искатели свободной энергии.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Название сокращено

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Valvol,
полагаю, что Alex Thorn, говоря о сосуде большой ёмкости в соотношении с прибором - прав.
Другой вопрос - как это реализовать? Конечно, как вы заметили и, этому ни кто не перечил, это время проведения процедуры. Но, зная Алика (по форуму), его дотошность, бум надеяться, что у него получится всё тип-топ.
Алик, удачи

_________________
Есть только миг между прошлым и будущим, именно он называется ЖИЗНЬ ©

Рассматривается вариант, когда калориметр помещён в герметичную банку, которая в свою очередь расположена либо на открытом воздухе в помещении, либо в ёмкости с водой при комнатной температуре. Есть мнение, что таким образом получится стабилизировать и уменьшить тепловые потери калориметра, что в свою очередь позволит более точно измерить небольшие значения величин тепловыделения при достаточно высоких температурах исследуемого образца. Без такой теплоизоляции разглядеть единицы Ватт на фоне десятков,если не сотен ( авторегулятор температуры ) - будет не очень. Учесть, что колоссальная зависимость от малейшего внешнего обдува во время опыта, если делать "на воздухе". В общих чертах, перспектива нарваться на существенную зависимость потерь калориметра ( необходимость повышать мощность авторегулятора по мере увеличения температуры образца ) от разницы температур калориметра и окружающей среды - очень напрягает , теоретически. Рассмотреть , допустим, 5 Ватт на фоне мощности авторегулятора 15 Ватт, и тут же рассмотреть допустим 8 Ватт при мощности авторегулятора 100 Ватт при измерениях в диапазоне температур образца 20 градусов - 80 градусов. не очень, мне кажется. Другая проблема - может оказаться недостаточно потерь калориметра для измерений по принципу действия. Вопрос, как удобно управлять необходимыми тепловыми потерями калориметра.

_________________
.

Кабы по дотошности не нагородил пушку для воробьев. Так понимаю, что практических материалов почти нет и неизвестно насколько дотошно нужно блох ловить. Может для начала согреть в простейшем термосе (оценка по скорости роста температуры), оценить возможности простого и решать стоит ли усложнять.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Рассматриваемая система является достаточно не сложной, чтобы прогнозировать ожидаемый результат и попытаться учесть некоторые обстоятельства заранее. Теоретически очевидно, что максимально точно возможно выполнить измерение, если тепловые потери калориметра сопоставимы с измеряемой величиной. Измеряемая величина может быть любой в разумных пределах ( в электронике, например, до 100 Вт ) , а потери калориметра будут непропорционально увеличиваться в зависимости от разности температур опытного сосуда и окружающей среды ( для случая "просто закрытая банка на столе" )

_________________
.

Конечно, я такие приборы не делал. Но у меня уже второе лето работает солнечный коллектор. Бак 250л теплоизолирован. Точным измерением температуры после 3-х дневного отсутствия солнца не озадачивался, но вода после оного времени достаточно горячая. Поэтому, рассуждая о доп. ёмкости и изменении температуры, пмсм, можно в первом опыте (приближении) не принимать во внимание. Опять же, конечно, первый опыт покажет куда строить дорогу, при условии, что в "первом" будет проведена дотошная измериловка.

_________________
Есть только миг между прошлым и будущим, именно он называется ЖИЗНЬ ©

Пока-что изучаю поведение банки с водой, закрыта крышкой, установлен термометр и активный нагреватель. Просто "банка на столе" ( не стандартная банка с широкой горловиной , объём 0,63 л ).
Данные из сегодняшнего предварительного ознакомления:
Масса стеклянной банки 368 грамм, масса воды 200 грамм, мощность нагревателя 7.5 Вт, температура в помещении 27 градусов.
Данные по динамике роста температуры воды, ряд температур приведен для измерений с интервалом 5 минут :
39; 40; 41; 42; 43; 43,5; 44,5; 45; 45,3
Далее ждать не стал, т.к. очевидно наметилась тенденция к завершению нарастания температуры ( подход к установившемуся режиму с температурой около 46 градусов ).
Термометр стеклянный, поэтому десятые доли градуса не стал рассматривать под линзой :), будем считать 0.5 - это посередине между делениями, 0,3 или 0,8 - это не посередине :), но и не на "штрихе" градуировки. Почему 0,3 или 0,8 ? Ответ: возможно рассмотреть достаточно отчётливо четверти деления градуса, что соответствует 0,25 , 0,5, 0,75 , 1,0 . Округляем и получаем соответственно 0,3 0,5 0,8 1,0. Если есть возражения, подсказывайте как делать правильно при работе со стеклянным термометром.

_________________
.

На всякий случай озвучиваю мысль: теплоёмкость системы будет стабильной величиной. А вот тепловые потери калориметра будут крайне нелинейны в зависимости от температуры.

_________________
.

Непонятки с начальной температурой.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Скачёк температуры может случиться из-за неудачного расположения термометра. Чтобы такого не происходило, водичку нужно активно перемешивать.

В принципе из этих измерений можно извлечь некоторую пользу в смысле построения более точной тепловой модели банки калориметра. Для этого надо:
1. Обеспечивать перемешивание жидкости во время эксперимента
2. Увеличить мощность подогревателя, скажем, до 30-40Вт. Желательно, чтобы температура стабилизировалась в районе 70-90гр.С
3. Установить насос, нагреватель и градусник. Залить банку водой полностью (там риска имеется под горлышком)
4. Плотно закрыть банку, чтобы исключить теплопотери за счёт испарения.
5. Включить насос, нагреватель и снять кривую разгона температуры в течении 1 часа.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.