SU813219A1 - Method of measuring thermal-physical characteristics of grain materials - Google Patents

Method of measuring thermal-physical characteristics of grain materials Download PDF

Info

Publication number
SU813219A1
SU813219A1 SU782696292A SU2696292A SU813219A1 SU 813219 A1 SU813219 A1 SU 813219A1 SU 782696292 A SU782696292 A SU 782696292A SU 2696292 A SU2696292 A SU 2696292A SU 813219 A1 SU813219 A1 SU 813219A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
heat
samples
heater
temperature
thermal
Prior art date
Application number
SU782696292A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владлен Николаевич Пахомов
Леонид Васильевич Декуша
Александр Григорьевич Мазуренко
Владимир Гаврилович Федоров
Original Assignee
Киевский Технологический Институтпищевой Промышленности
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский Технологический Институтпищевой Промышленности filed Critical Киевский Технологический Институтпищевой Промышленности
Priority to SU782696292A priority Critical patent/SU813219A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU813219A1 publication Critical patent/SU813219A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

Изобретение относитс  к теплофизическим измерени м, а именно к способам определени  теплофизических характеристик зерновых материалов. Известен способ дл  определени  теплофизических характеристик зернистых материалов, предусматривающий размещение образца и этгшона одинаковой толщины между нагревател ми и холодильником с соответственно равными температурами. При этом плотности установившихс  через образец и эталон тепловых потоков определ ютс  их теплопроводност ми 11. Однако данный способ пригоден лиш при равенстве термических сопротивлений контакта образца и эталона с греющими поверхност ми. Кроме того, система регулировки температур сложна , что затрудн ет проведение опыта Способ позвол ет определ ть только коэффициент теплопроводности образцов . Ближайшим по техническому решению  вл етс  способ попеременного опреде лени  теплопроводности и объемной теплоемкости материалов в плоском слое в стационарных и переходных тепловых режимах. Информации, непрерывно получаемой с помощью датчиков температуры и плотности теплового потока, размещенных в плоскост х контакта образца с нагревателем и холодильником , вполне достаточно дл  определени  искомых характеристик 121. Однако, в св зи с непосто нством контактных термических сопротивлений при исследовании зернистых материалов , способ не находит применени . К тому же здесь необходимо учитывать балластные термические сопротивлени  и емкости. Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет исключени  вли ни  контактных и балластных термических сопротивлений и емкостей. Эта цель достигаетс  тем, что тепловым потоком воздействуют одновременно на две пробы исследуемого материаша разной толщины, размещенные между одним изотермическим нагревателем и двум  изотермическими холодильниками , поддержива  при этом неизменной температуру нагревател , а также равными и неизменными температуры холодильников, т .е. одинаковый перепад температур на пробах, получают стационарный тепловой режим , измер   эти температуры и плотости тепловых потоков,пронизывающих аждую пробу, рассчитыван)т коэффи- иент теплопроводности исследуемогс атериала. Изменив температуры наревател  :л холодильника на один и от же заданный временной интервал, .е. произвед  переходный тепловой ежим и измерив накопление тепла кажой пробой, определ ют объемную тепоемкость .The invention relates to thermophysical measurements, and in particular to methods for determining the thermophysical characteristics of grain materials. The known method for determining the thermophysical characteristics of granular materials, involves placing the sample and the floor of the same thickness between the heaters and the cooler with respectively equal temperatures. In this case, the densities established through the sample and the standard of heat fluxes are determined by their thermal conductivities 11. However, this method is suitable only if the thermal resistances of the contact between the sample and the standard with heating surfaces are equal. In addition, the temperature control system is complex, which makes it difficult to carry out the experiment. The method allows only the coefficient of thermal conductivity of the samples to be determined. The closest to the technical solution is the method of alternately determining the thermal conductivity and volumetric heat capacity of materials in a flat layer in stationary and transient thermal conditions. Information continuously obtained with the help of temperature and heat flux density sensors placed in the contact planes of the sample with the heater and cooler is sufficient to determine the desired characteristics 121. However, due to the inconsistency of contact thermal resistance in the study of granular materials, finds uses. In addition, ballast thermal resistances and capacitances must be taken into account. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the influence of contact and ballast thermal resistances and capacitances. This goal is achieved by the fact that the heat flux simultaneously affects two samples of the test material of different thickness, placed between one isothermal heater and two isothermal refrigerators, while maintaining the same temperature of the heater, as well as equal and constant temperatures of refrigerators, i .e. the same temperature difference in the samples, a stationary thermal regime is obtained; these temperatures and densities of heat fluxes penetrating each sample are measured; the calculated thermal conductivity coefficient of the material under investigation is calculated. By changing the temperature of the heater: l of the refrigerator to one and the same predetermined time interval, e. producing a transient thermal regime and measuring the heat accumulation during each breakdown, the volumetric heat capacity is determined.

На фиг.1 изображена схема размеиени  образцов, нагревател  и холодильников; на фиг.2 - график изменени  теплофиэических характеристик.Figure 1 shows the layout of the sample, heater and cooler; Fig. 2 is a graph showing the changes in thermophysical characteristics.

Между нагревателем 1 и двум  зсолодильниками 2 размещают пробы образца 3 и 4 разной толщины. На рабочих поверхност х нагревател  1 и холодильников 2 в виде пластин 5, либо каким нибудь иным образом, смонтированы датчики 6 теплового потока и 7 температуры.Between the heater 1 and two stockpiles 2 place samples of sample 3 and 4 of different thickness. On the working surfaces of the heater 1 and coolers 2 in the form of plates 5, or in some other way, heat flow and temperature sensors 6 are mounted.

Измерени  провод т следующим образом .The measurements are carried out as follows.

Размещают пробы образца 3 и 4 в  чейках устройства. Термостатируют нагреватель 1 и холодильники 2 при заданных температурах t и tj , при этом устанавливаетс  стационарный тепловой режим, характерными тем,что плотность теплового потока дл  каждой пробы неизменна по толщине и во времени. Сигналы всех датчиков записывают в функции времени. Вид графика показан на фиг.2, где 1 - температура нагревател , 2 - температура холодильников, 3 - средн   температура обеих прЬб, 4 - плотность теплового потока через большую пробу, 5 - плотность теплового потока через меньшую пробу. Количества тепла, накопленные большей и меньшей пробами, обозначены соответственно б и 7.Place samples of sample 3 and 4 in the cells of the device. The heater 1 and refrigerators 2 are thermostatically controlled at given temperatures t and tj, and a steady-state thermal regime is established, which is characteristic of the fact that the density of the heat flow for each sample is constant in thickness and in time. The signals of all sensors are recorded as a function of time. The view of the graph is shown in FIG. 2, where 1 is the heater temperature, 2 is the temperature of the coolers, 3 is the average temperature of both PSBs, 4 is the heat flux density through the larger sample, 5 is the heat flux density through the smaller sample. The amounts of heat accumulated by the larger and smaller samples are designated b and 7, respectively.

По даннЕлм начального стационарного режима (период 1, фиг.2) составл ем систему уравненийAccording to the data of the initial stationary mode (period 1, figure 2) we make the system of equations

a.t и .,. « a.t and.,. "

rit « о 1 .rit "about 1.

где q и q - плотности тепловых потоков через большую и Меньшую пробы; h и h - толщины проб ; At - перепад температурwhere q and q are the densities of heat flows through the larger and smaller samples; h and h are sample thicknesses; At - temperature difference

между нагревателем иbetween the heater and

ХбЛОДИЛЬНИКс1МИ .KHBLAUTILNIK1MI.

Суммарные контактные и балластные термические сопротивлени  дл  обеих  чеек одинаковы (R Rj ) . Решение системы дает следующую формулу дл  определени  коэффициента теплопроводности образцаThe total contact and ballast thermal resistances for both cells are the same (R Rj). The system solution gives the following formula for determining the sample thermal conductivity.

(h-h) (hh)

(2) At Ц-Я/(2) At CI /

Таким образом, величины контактных и балластных термических сопротивлений исключены из расчета.Thus, the values of contact and ballast thermal resistances are excluded from the calculation.

, Далее (период П, фиг.2) производ т изменение температур нагревател , и холодильника на одинаковый интервал . При этом пробы начинают поглощать тепло, что выражаетс  увеличением плотности теплового потока на входе тепла в слой и уменьшением на выходе. При достижении нагревателем и холодильником заданных температур происходит стабилизаци  теплового режима (период и , фиг.2). Плотности теплового потока на слое выравниваютс , и наступает конечный стационарный тепловой режим (период у , фиг.2), по данным которого рассчитывают коэффициент теплопроводности. Линии плотностей теплового потока на входе и выходе тепла описывают замкнутые фигуры 6 и 7, площади которых пропорциональны количеству тепла, поглощенного каждой пробой за переходной режим.Then (period P, Fig. 2), the temperatures of the heater and the cooler are changed by the same interval. In this case, the samples begin to absorb heat, which is expressed by an increase in the density of the heat flux at the heat input to the layer and a decrease in the output. When the heater and the cooler reach the set temperatures, the thermal conditions stabilize (period, figure 2). The heat flux densities on the layer level off, and a final steady-state thermal regime sets in (period y, Fig. 2), according to which the thermal conductivity coefficient is calculated. The heat flux density lines at the heat inlet and outlet describe closed figures 6 and 7, the areas of which are proportional to the amount of heat absorbed by each breakdown for the transition mode.

0 По данным переходного режима составл ем систему уравнений0 According to the data of the transient regime we make up the system of equations

-1-one

-P

СрWed

где Qи количество тепла, накоп-. ленного пробами за переходной режим при увеличении их температуры на«ft. Как и в предыдущем случае балластные 0 теплоемкости  чеек равны (Pg Р). Решение системы дает формулу дл  определени  объемной теплоемкости образца .where Q and the amount of heat accumulated. probes for the transitional regime with an increase in their temperature by ft ft. As in the previous case, the ballast 0 heat capacities of the cells are equal (Pg P). The system solution provides the formula for determining the volumetric heat capacity of the sample.

; -Q-Q; -Q-Q

(4)(four)

Р S-t(h-H) P S-t (h-H)

Таким образом, балластные теплоемкости также исключены из расчета.Thus, the ballast heat capacities are also excluded from the calculation.

Коэффициент температуропроводности рассчитывают по известной формуле,использу  полученные значени  коэффициента теплопроводности и объемной теплоемкости .The thermal diffusivity coefficient is calculated using the known formula, using the obtained values of the thermal conductivity coefficient and the volumetric heat capacity.

Предлагаемый способ предназначенThe proposed method is intended

дл  комплексного определени  таких теплофизических свойств материалов, как теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность при нагревании или при охлаждении образца. Онfor complex determination of such thermophysical properties of materials as thermal conductivity, heat capacity and thermal diffusivity during heating or cooling of the sample. is he

позвол ет повысить точность и достоверность результатов исследований ТФХ зернистых материалов за счет исключени  вли ни  контактных и балластных термических сопротивлений и емкостей и  вл етс  практически первым способом , специально предназначенным дл  этих целей. Способ позвол ет при исследовани х моделировать различные тепловые нагрузки, приближа  их к , производственным, высока  скоростьallows to increase the accuracy and reliability of the results of TFH studies of granular materials by eliminating the influence of contact and ballast thermal resistances and capacities, and is practically the first method specifically designed for this purpose. The method allows for studies to simulate various heat loads, approaching them to, production, high speed

измерений дает возможность избежать вли ни  влагопереноса при исследовании влажных материалов.measurement makes it possible to avoid the effect of moisture transfer in the study of wet materials.

Claims (2)

Изобретение наиболее целесообразно использовать дл  исследовани  температурных и влажностных зависимостей ТФХ зерна, сыпучих и гранулированны матёрисшов пищевой, химической и других отраслей промьполенности.Пригоден он и дл  исследовани  грунтов особенно при замораживании или отта ивании. Формула изобретени  Способ определени  теплофи ически характеристик зерновых материалов в плоском слое, размещенных между изотермическим нагревателем и холодильником , заключающийс  в одномерном переносе тепла путем попеременных стационарных и переходных тепловых режимов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , за счет исключени  вли ни  контактных и балластных термических сопротивлений и емкостей, воздействуют тепловым потоком одновременно на две пробы исследуемого материала раз ной толщины, поддержива  при этом неизменной температуру нагревател , а также равными и неизменньоо температуры холодильников, измер ют указанные температуры и плотности тепловых потоков, пронизывающих каждую обу, рассчитывгиот коэффициент теппроводнорти aV(h-h) u,-ti)((j,) затем измен ют температур нагретел  и холодильника на один и тот заданный временной интервгш и изр ют количество тепла, накопленнокаждой пробой за переходный режим определ ют объемную теплоемкость g -Q-O . , , «t{h-h-) е q и q - плотности теплового по . тока соответственно через первую и вторую пробы , Ни h толщины проб; Ои О количество тепла, накопленного первой и второй пробам ; tj - температуры нагревател  и холодильника ; - приращение температуры за переходный режим. Источники, информации, ин тые во внимание при экспертизе 1,Авторскс5е свидетельство СССР 542945, кл.С 01 N 25/18,1977. The invention is most expediently used to study the temperature and humidity dependences of the TPC of grain, bulk and granulated materials of the food, chemical and other industries. It is also suitable for studying soils, especially when it is frozen or defrosted. Claims The method for determining the thermophysical characteristics of grain materials in a flat layer placed between an isothermal heater and a cooler consists in one-dimensional heat transfer by alternating stationary and transient thermal conditions, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, by eliminating the influence of and thermal thermal resistances and capacitances, which are simultaneously affected by a heat flow on two samples of the material under study of different thicknesses, while maintaining This constant temperature of the heater, as well as equal and unchanged temperatures of the refrigerators, measures the indicated temperatures and densities of heat fluxes that penetrate each load, and calculate the coefficient of heat conduction aV (hh) u, -ti) ((j,) The amount of heat that is accumulated by each breakdown for the transient mode determines the volumetric heat capacity g -QO.,, "t {hh-) e q, and q is the heat density at the same specified time interval. current, respectively, through the first and second samples, nor h the thickness of the samples; Oi O the amount of heat accumulated by the first and second samples; tj - temperature of the heater and refrigerator; - temperature increment for the transitional mode. Sources of information that are considered in the examination in examination 1, Authors of the USSR certificate 542945, class C 01 N 25 / 18,1977. 2.Авторское свидетельство СССР 347643 кл.С 01 N 25/18, 1972 рототип).2. Authors certificate of the USSR 347643 C. C 01 N 25/18, 1972 rototype).
SU782696292A 1978-12-13 1978-12-13 Method of measuring thermal-physical characteristics of grain materials SU813219A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782696292A SU813219A1 (en) 1978-12-13 1978-12-13 Method of measuring thermal-physical characteristics of grain materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782696292A SU813219A1 (en) 1978-12-13 1978-12-13 Method of measuring thermal-physical characteristics of grain materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU813219A1 true SU813219A1 (en) 1981-03-15

Family

ID=20798410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782696292A SU813219A1 (en) 1978-12-13 1978-12-13 Method of measuring thermal-physical characteristics of grain materials

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU813219A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629898C1 (en) * 2016-10-27 2017-09-04 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности" (ФГБНУ ВНИХИ) Device for determining thermal conductivity factor of fibrous food products of animal origin

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629898C1 (en) * 2016-10-27 2017-09-04 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности" (ФГБНУ ВНИХИ) Device for determining thermal conductivity factor of fibrous food products of animal origin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pham Simplified equation for predicting the freezing time of foodstuffs
Cogné et al. Experimental data and modelling of thermal properties of ice creams
Nesvadba Thermal properties of unfrozen foods
AU680434B2 (en) Device for measuring parameters such as thermal conductivity or heat capacity of an injectable ornon-injectable material and method of identifying said parameters
Hamdami et al. Effective thermal conductivity of a high porosity model food at above and sub-freezing temperatures
Kulacki et al. Measurement of the thermo‐physical properties of common cookie dough
SU813219A1 (en) Method of measuring thermal-physical characteristics of grain materials
Jury et al. Determination and prediction of thermal conductivity of frozen part baked bread during thawing and baking
Naruke et al. Standardizing Heat Pulse Probe measurements for thermal property determination using ice and water
Kumbhar et al. Thermal properties of fresh and frozen fish
Hawlader et al. Development of design charts for tunnel dryers
Liu et al. PH—Postharvest Technology: Automatic Control of Crossflow Grain Dryers, Part 3: Field Testing of a Model-Predictive Controller
Voudouris et al. Simultaneous determination of thermal conductivity and diffusivity of foods using a point heat source probe: a theoretical analysis
Parody-Morreale et al. A differential scanning calorimeter for ice nucleation distribution studies—Application to bacterial nucleators
EP0046625A3 (en) A meter for measuring quantities of heat and use of this meter
RU2613591C1 (en) Method for bulk materials specific heat capacity determination
Chen et al. Kinetics of protein quality loss in enriched pasta stored in a sine wave temperature condition
RU2788562C1 (en) Method for determining the complex of thermophysical characteristics of solid construction materials
SU1689825A1 (en) Method of determining thermal physics characteristics of materials
El Achkar et al. Effects of Asymmetric Boundary Conditions on Freezing Process of Raw Potatoes with Variable Thermophysical Properties
SU911274A1 (en) Device for determination of liquid and gas thermal conductivity
RU2556290C1 (en) Method of determination of thermophysical properties of solid materials
SU1529091A1 (en) Method of measuring thermo-physical characteristics of materials
RU2329492C2 (en) Method of complex determination of thermophysical properties of materials and method for its implementation
RU2005126461A (en) METHOD OF THERMAL NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF MULTILAYER OBJECTS