Создание метода расчета и разработка пневмоэлектромеханических прецизионных исполнительных устройств нагрева и охлаждения
Методы расчета, известные из научно-технической литературы, фактически, рассматривают только статические тепловые состояния таких устройств. Кроме того, с помощью известных методов можно рассчитать только тепловое поле по всему рассматриваемому объему рабочего тела. Получить конкретные температуры в отдельных точках невозможно. Наиболее близко к решению этого вопроса подошли А. В. Чернышев и О… Читать ещё >
Содержание
- Основные обозначения и сокращения
- Глава 1. Анализ и определение направления исследования по созданию пневмоэлектромеханического прецизионного исполнительного устройства нагрева и охлаждения
- 1. 1. Классификация термостатирующих устройств
- 1. 2. Основные параметры пневмоэлектромеханического прецизионного исполнительного устройства нагрева и охлаждения
- 1. 3. Принципиальные схемы исполнения пневмоэлектромеханического прецизионного исполнительного устройства нагрева и охлаждения
- 1. 4. Методы расчета термоэлектрического пневмоэлектромеханического прецизионного исполнительного устройства нагрева и охлаждения
- 1. 5. Постановка задач исследования
- Глава 2. Математическое моделирование рабочих процессов в пневмоэлектромеханическом прецизионном исполнительном устройстве нагрева и охлаждения
- 2. 1. Основные допущения
- 2. 2. Математическая модель рабочих процессов в пневмоэлектромеханическом прецизионном исполнительном устройстве нагрева и охлаждения
- 2. 2. 1. Расчетная область
- 2. 2. 2. Система уравнений рабочих процессов в пневмоэлектромеханическом прецизионном исполнительном устройстве нагрева и охлаждения
- 2. 2. 3. Граничные и начальные условия
- 2. 2. 4. Источники и стоки тепла
- 2. 3. Дискретный аналог дифференциальных уравнений рабочих процессов в пневмоэлектромеханическом прецизионном исполнительном устройстве нагрева и охлаждения
- 2. 4. Исследование однородности теплового поля рабочего тела пневмоэлектромеханического прецизионного исполнительного устройства нагрева и охлаждения
- 2. 4. 1. Основные факторы, влияющие на однородность теплового поля
- 2. 4. 2. Условия взаимодействия с окружающей средой
- 2. 4. 3. Неоднородность теплофизических свойств рабочего тела
- 2. 4. 4. Источники (стоки) теплоты
- 2. 5. Численное исследование рабочих процессов в пневмоэлектромеханическом прецизионном исполнительном устройстве нагрева и охлаждения
- 2. 5. 1. Данные для численного расчета
- 2. 5. 2. Численный расчет рабочих процессов с рабочим телом упрощенной формы
- 2. 5. 3. Численный расчет рабочих процессов с рабочим телом усовершенствованной формы
- 2. 6. Выводы
- Глава 3. Исследование тепловых процессов в реакционной смеси
- 3. 1. Описание процесса теплового циклирования реакционной смеси
- 3. 2. Аналитический расчет процессов испарения и конденсации паров реакционной смеси
- 3. 3. Численный расчет теплового поля пробирки с реакционной смесью
- 3. 3. 1. Данные для численного расчета
- 3. 3. 2. Результаты численного расчета
- 4. 1. Схема стенда для проведения эксперимента
- 4. 2. Методика проведения эксперимента
- 4. 2. 1. Проведение эксперимента
- 4. 2. 2. Обработка результатов эксперимента
- 4. 3. Сравнение расчетных и экспериментальных данных
- 4. 4. Внедрение результатов исследования
Основные обозначения и сокращения
— время- р — плотность- Д- приращение величины- а — угол- V — объем- т — масса- Т — температура- Q- теплота- е — коэффициент термоЭДС- г — коэффициент Томсона- I — сила тока-
R -электрическое сопротивление- X — коэффициент теплопроводности- ]- вектор силы тока- с- теплоемкость- q — мощность- их, иу, и2 — компоненты вектора скорости-
М — число Маха- Re- число Рейнольдса- U — вектор скорости- е — термоток- к — коэффициент Пельтье-
U — напряжение-
S — площадь-
Ре — число Пекле-
— расстояние- qs — тепловой поток- л — коэффициент кинематической вязкости-
А — погрешность-
ПЦР — полимеразная цепная реакция- ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота.
Список литературы
- Александров А.А., Григорьев Б. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. — М.: Изд-во МЭИ. — 1999. — 168 с.
- Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Е. В. Аметистов, В. А. Григорьев, Б. Т. Емцев и др. М.: Энергоиздат. -1982.-512 с.
- Амосов А.А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров. М.: Высшая Школа. — 1994. — 543 с.
- Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник Киев: Наукова думка. — 1979. — 740 с.
- Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен / Пер. с англ. М.: Мир. — 1990. — Т. 1 — 384 с.
- Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен / Пер. с англ. М.: Мир. — 1990. — Т. 2- 392 с.
- Антонцев С.Н., Кажихов А. В., Монахов В. Н. Краевые задачи механики неоднородных жидкостей. Новосибирск: Наука. — 1983. — 316 с.
- Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука. — 1975.- 632 с.
- Белова О.В., Чернышев А. В. К вопросу разработки и исследования высокопроизводительного оборудования для ПЦР-диагностики // Матер. Н-ой Всероссийской научно-практической конференции по применению ПЦР.-М.- 1996.-С. 100
- Белова О.В., Чернышев А. В. К вопросу разработки, исследования и производства комплекта оборудования для ПЦР-диагностики // Матер. I-ой Всероссийской научно-практической конференции по применению ПЦР.-Сочи.- 1996.-С. 118
- Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука. — 1994. — 442 с.
- Беляев Н.М., Приходько А. А. Численные методы конвективного теплообмена. Днепропетровск: ДГУ. — 1983. -104 с.
- Беляев Н.М., Приходько А. А. Численные методы решения уравнений Навье-Стокса сжимаемого газа. Днепропетровск: ДГУ. — 1986. -140 с.
- Беляев Н.М., Рядно А. А. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высшая Школа. — 1978. — 328 с.
- Беляев Н.М., Рядно А. А. Расчет температуры твердых тел, помещенных в контейнер при нелинейных граничных условиях. Инж.-физ. журн. -1971. — т. XXI, № 2
- Берковский Б.М., Полевиков В. К. Вычислительный эксперимент в конвекции. Минск: Университетское. — 1988. — 167 с.
- Булат Л.П. Термоэлектрические охладители. С-Петербург. — 2002. -146 с.
- Бурштейн А. И. Физические основы расчёта полупроводниковых термоэлектрических устройств. М.: Физматгиз. — 1962. — 230 с.
- Вартапетян А.Б. Полимеразная цепная реакция. Молекулярная биология. — 1991. — Том 25, Вып. 4 — С. 926−936.
- Вукалович М.П., Новиков И. И. Техническая термодинамика. М.: Машиностроение. — 1972. — 671 с.
- Галлагер Р. Метод конечных элементов: Основы / Под ред. Н. В. Баничука. М.: Мир. — 1984. — 428 с.
- Годунов С.К., Рябенький B.C. Разностные схемы. М.: Наука. — 1973. -400 с.
- Теплообмен и гидродинамика в каналах сложной формы / Ю. И. Данилов, Б. В. Дзюбенко, А. Г. Дрейцер и др. М.: Машиностроение. -1986.-с. 150
- Деклу Ж. Метод конечных элементов / Под ред. Н. Н. Яненко. М.: Мир.- 1976.-93 с.
- Дульнев Г. Н., Заричняк Ю. П., Теплопроводность смесей и композиционных материалов: Справочная книга. Л.: Энергия. — 1974. -264 с.
- Дульнев Г. Н., Парфенов В. Г., Сигалов А. В. Методы расчета теплового режима приборов. М.: Радио и связь. — 1990. — 312 с.
- Жукаускас B.C. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука. — 1982.-472 с.
- Жуковский B.C. Термодинамика. М: Энергоатомиздат. — 1983. — 304 с.
- Зарубин B.C. Температурные поля в конструкции летательных аппаратов. М.: Машиностроение. — 1978. — 155 с.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / Под ред. Б. Е. Победри. М.: Мир. — 1975. — 538 с.
- Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М.: Мир. — 1986.-318 с.
- Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике / Пер. с англ. -М.: Мир. 1975. — 541с.
- Зорин И.В., Зорина З. Я. Термоэлектрические холодильники и генераторы. Д.: Энергия. — 1973. — 136 с.
- Зысина-Моложен Л.М., Зысин Л. В., Поляк М. П. Теплообмен в турбомашинах. Л.: Машиностроение. — 1974. — 336 с.
- Ингберман М.И., Фромберг Э. М., Грабой Л. П. Термостатирование в технике связи. М.: Связь — 1979. — 144 с.
- Иорданишвили Е.К., Бабин В. П. Нестационарные процессы в термоэлектрических и термомагнитных системах преобразования энергии. -М.: Наука. 1983.-320 с.
- Иорданишвили Е.К., Малкович Б.Е.-Ш. О возможности управления температурой холодного спая термоэлемента. Вопр. Радиоэлектрон. Сер. ТРТО.-1971.-№ 2.-С. 74−81.
- Иоффе А.Ф. Полупроводниковые элементы. М.: Мир. — 1987. — 592 с.
- Иоффе А.Ф., Стильбанс Л.С, Иорданишвили Е. К. Термоэлектрическое охлаждение. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1956. — 108 с.
- Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача // М.: Энергия, -1981.-417 с.
- Каганов М.А., Привин М. Р. Термоэлектрические тепловые насосы. -Л.: Энергия. 1970.- 150 с.
- Каганов М.А., Ривкин А. С. Воспроизведение заданного временного хода температуры с помощью полупроводниковых элементов. ИФЖ. -1973. — Вып. 24, № 5. — С. 902−907.
- Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука. — 1978. — 512с.
- Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука. -1964.-140 с.
- Карташов Э.М. Аналитические методы теории теплопроводности твердых тел: Учеб. Пособие. М: Высшая школа. — 2001. — 550 с.
- Конвективный тепло- и массоперенос: Единое описание для течения в каналах и внешнего обтекания тел любой формы и расположения / В. Каст, О. Кришер, Г. Райнике и др.- Пер. с нем. М.: Энергия. — 1980. — 90 с.
- Кит Г. С., Побережный О. В. Нестационарные процессы в телах с дефектами типа трещин. Киев: Наукова думка. — 1992. — 216 с.
- Котырло Т.К., Лобунец Ю. Н. Расчет и конструирование термоэлектрических генераторов и тепловых насосов: Справочник. Киев: Наукова думка. — 1980. — 327 с.
- Кошляков Н.С., Глинер Э. Б., Смирнов М. М. Основные дифференциальные уравнения математической физики. М.: Физматгиз. -1962.-210 с.
- Кутателадзе С.С. Основы тепломассообмена. М.: Атомиздат. — 1979. — 460 с.
- Кюрджиев Ю.В. Моделирование рабочих процессов, разработка и модернизация пневматических систем и агрегатов с учетом образования конденсата рабочего тела : Дисс. канд. техн. наук: 05.04.06 / М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2004 г. — 163 с.
- Лаевский Ю.М. Метод конечных элементов (основы теории, задачи). Новосибирск: Изд-во НГУ. — 1999. — 110 с.
- Термоэлектрические охладители / Э. М. Лукишкер, А. Л. Вайнер, М. Н. Сомкин и др. М.: Радио и связь. — 1983. — 176 с.
- Лыков А.В. Некоторые аналитические методы решения задач нестационарной теплопроводности. Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт. — 1969. — № 2
- Митчелл Э., Уэйт Р. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными / Под ред. Н. Н. Яненко. М.: Мир. -1981. — 212 с.
- Михалевич А.А. Математическое моделирование массо- и теплопереноса при конденсации. Минск: Наука и техника. — 1982. — 442 с.
- Накоряков В.Е., Горин А. В. Тепломассоперенос в двухфазных системах. Новосибирск ИТ СО РАН. — 1994, — 431 с.
- Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов / Пер. с англ. М.: Мир. — 1981. — 304с.
- Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред / Под ред. Э. И. Григолюка. М.: Мир. — 1976. — 456 с.
- Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М.: Энергия. — 1979. — 320 с
- Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: Пособие для студентов биологических факультетов. М.: МЦНМО. -2002.-248 с.
- Панкратов Б.М. Тепловое проектирование систем: Сб. науч. тр. М.: Изд-во МАИ, — 1990.-284 с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М.: Энергоатомиздат. 1984. — 152 с.
- Патанкар С. Численные решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах / Под ред.
- Г. Г. Янькова. М.: Изд-во МЭИ. — 2003. — 312 с.
- Пехович А.И., Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел // Л.: Энергия. 1976. — 352 с.
- Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач: Пер. с англ. М.: Мир. — 1972. — 180 с.
- Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. — 612 с.
- Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука. — 1971. — 192 с.
- Савельева А.И., Фетисов И. Н. Обработка результатов измерения при проведении физического эксперимента: Методические указания к лабораторной работе М-1 по курсу «Общая физика» / Под ред. С. П. Ерковича. М.: Изд-во МГТУ. — 1990. — 32 с.
- Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи, Методы, Примеры. М.: Физматлит. — 2001. — 320 с.
- Самарский А.А. Введение в численные методы. М.: Наука. — 1987. -459с.
- Самарский А.А. Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент. Введение в информатику с позиций математического моделирования. -М.: Наука, 1988.- 176 с.
- Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука. — 1977. — 653 с.
- Самарский А.А., Гулин А. В. Численные методы: Учеб. Пособие для вузов. М.: Наука. — 1989. — 432 с.
- Самарский А.А., Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука. — 1978. — 592 с.
- Самарский А.А., Попов Ю. П. Разностные схемы газовой динамики // М.: Наука. 1980.-352 с.
- Себиси Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен. Физические основы и вычислительные методы. / Пер. с англ. М.: Мир. — 1987. — 592 с.
- Сегерлинд J1. Применение метода конечных элементов. М.: Мир. -1979.-318 с.
- Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир. -1977.-90 с.
- Сьярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач / Под ред. Н. Н. Яненко. М.: Мир. — 1980. — 512 с.
- Теплотехника / Под ред. А. П. Баскакова. М.: Энергоиздат. — 1982. -261 с.
- Теплотехнический справочник. В 2-х томах. / Под общ. ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. М.: Энергия. — 1975−1976.
- Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии: Справочник. / Под редакцией В. П. Скрипова, Е. Н. Синицына,
- П.А. Павлова и др. М.: Атомиздат. — 1980. — 208 с.
- Толубинский В.И. Теплообмен при кипении. Киев: Наук. Думка. -1980.-316 с.
- Урман П.Н., Фаддеев М. А. Расчет погрешностей экспериментальных результатов. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ. — 1998. — 109 с.
- Фаддеев М.А. Элементарная обработка результатов эксперимента: Учебное пособие. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета. — 2002. — 108 с.
- Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей / Под ред. Л. И. Турчака. М.: Мир. — 1991. — Т 2. — 552 с.
- Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей / Под ред. В. П. Шидловского.-М.: Мир. 1991.-Т. 1. — 504 с.
- Хейвуд Р.У. Термодинамика равновесных процессов. Руководство для инженеров и научных работников / Пер. с англ. М.: Мир. — 1983. -492 с.
- Чернышев А.В. Основы теории расчета электропневмомеханического оборудования для анализа ДНК. Научное приборостроение. — 2002. — Т. 12, № 1.- С. 53−65.
- Чернышев А.В., Бакай Д. А. К вопросу исследования однородности теплового поля пластины-держателя твердотельного амплификатора ДНК. Научное приборостроение. — 2004. — № 14. — С. 10.
- Чернышев А.В., Белова О. В. Метод решения сопряженной задачи конвективного теплообмена на примере термостатирующего устройства. -Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1998. — № 4. — С. 77−87
- Чернышев А.В., Белова О. В., Скибин А. П. Исследование нестационарного теплового состояния программируемого устройства нагрева и охлаждения. В сборнике докладов Ш-ей Российской национальной конференции по теплообмену. — 2002. — С. 105.
- Чернышев А.В., Друца B.J1. Проблемы создания оборудования для медицинской ПЦР диагностики. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. — 2004. — № 12- С. 18.
- Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена / Пер. с англ. М.: Мир. — 1988.-250 с.
- Ярышев Н.А., Андреева Л. Б. Тепловой расчёт термостатов. Л.: Энергоатомиздат. — 1989. — 174 с.
- Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарной температуры. Л.: Энергоатомиздат. — 1990. — 256 с.
- Директор иЛнП РАН 1. т"н., профессор — 14.-1' ~В.Е. Курочкин^
- О внедрении результатов кандидатской диссертации^' >> ". у Бакая Дмитрия Александровича '> ^
- Создание метода расчета и разработка пневмоэлектромеханических прецизионных исполнительных устройств нагрева и охлаждения".
- Характеристики тепловых блоков анализаторов нуклеиновых кислот АНК-16 и АНК-32, озданных с применением данной диссертации соответствуют лучшим мировым образцам борудования данного типа.
- Заместитель директора по научной работе, к.т.н.1. Н.Н. Князьков