Введение к работе
Актуальность проблеми. ,,Влажность''является"'Одним' из""важных
параметров воздуха, от которой зависят физй^ебїсие;;ЛіХІшкчеЬкие.
механические и технологические свойства материалов, .и решающим
для живыхорганизмов'на:Земле.' Содержание влаги в окружающей нас
среде оказывает определяющее влияние на направление, характер и
интенсивность,происходящих..в,.ней„биа-химических и:теплофизичес-
ких процессов. ' " ;;.:; .',-.:-.',-it;
Влажность определяет, качество'и способность готовой продукции к длительному хранению без потерь',1 играет важную роль в определении технологических режимов различных производственных процессов. Нет ни одной сферы деятельности, где человек не учитывает температурно-влажюстные параметры, воздуха.
В связи с эффективным использованием систем' кондиционирования воздуха (СКВ) в производственных, культурно-бытовых, сельскохозяйственных помещениях и в других областях важную роль.приобретает обеспечение программированного управНё'йия 'оптимальными режимами работы СКВ и технологических процессов^^Дальнейшее,.развитие науки и техники предъявляет высокие требования)к, методамі и аппаратуре дли измерения и контроля влажности воздуха.
Развитие научно-технического прогресса коренным образом изменило требования к измерению влажности воздуха. -' Основными из них являются: высокая чувствительность, стабильность, ыадоинер-ционность, надежность, автоматизация операций и простота конструкции. Известные датчики и устройства не всегда удовлетворяют указанным выше требованиям. В связи с этим, исследования тешюфи-зических процессов в полупроводниковых термоэлектрических датчиках влажности воздуха (ПГДВВ), разработка и':,со'зДа(ТиёЪаюйЙерци-онных. надежных, простых по конструкции и отвечающих современным требованиям датчиков и устройств для измерения и'контроля' влажности воздуха и определяет актуальность настоящей работы. ,
:;.".: !.ч' ' '" - -...". й--
Цальм работм является теоретические и экспериментальные исследования полупроводниковых термоэлектрических датчиков влажности воздуха, анализ теплофизических процессов, происходящих в них и практическая реализация полученных результатов в устройс
- A -
твах и приборах.
Поставленная цель реализовалась путем решения следующих задач:
1. Разработка математической модели ПТДВВ без системы смачивания .
г. теоретическое исследование ПТДВВ для оптимизации влияния теплофизических, конструктивных и режимных факторов.
-
Проведение экспериментальных исследований и получение выходных параметров, изучение вольт-амперных и нагрузочных характеристик датчиков.
-
Разработка методики для целенаправленного отбора термоэлектрических первичных преобразователей (ТЭПП) для создания датчиков влажности воздуха.
-
Проработка различных вариантов ПТДВВ и реализация их в приборах для измерения и контроля влажности.
Научная новизна работы заключается:
-
В разработке малогабаритных, высокочувствительных, малоинерционных и стабильных датчиков влажности без системы смачивания с линейным выходным сигналом на основе полупроводниковых термоэлектрических микромодулей.
-
В разработке математической модели датчика влажности и установлении психрометрической формулы для данногор% типа датчиков.
-
В разработке программы и экспериментальной апробации установления параметров и времени выхода в стационарный режим работы датчиков.
-
в установлении температурно-влахностного диапазона, целесообразного применения термоэлектрических датчиков влажности и оценки погрешностей измерений.
-
В реализации основных экспериментально-теоретических результатов при разработке и создании устройств на основе ПТДВВ без системы смачивания.
Практическое значение работы состоит в том. что полученные результаты позволяют на базе, серийно выпускаемых термоэлектрических микромодулей создавать высоко чувствительные, малоинерционные, стабильные датчики влажности воздуха, пригодные для применения в различных областях народного хозяйства, где требуется
» 1
измерение и контроль температурно-влахностных параметров воздуха.
Разработанная математическая модель датчика влажности и программы позволяююг целенаправленно проводить подбор термоэлектрических преобразователей по режимным и конструктивным параметрам на начальных этапах конструирования.
Выработаны рекомендации и методика расчета по выбору термоэлектрических преобразователей по выходным характеристикам, которые могут быть использованы при разработке блок-схем моделей термоэлектрических полупроводниковых датчиков влажности воздуха.
Результаты основных теоретических положений и эксперимен-' тальные исследования нашли практическое применение в разработке и создании устройств для измерения и контроля влажности и температуры воздуха без системы смачивания.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников Дагестанского политехнического института (Махачкала. 1988...1994 г.г.). Всесоюзной научно-технической конференции "Современное состояние и задачи гигромегрии" (г.Иркутск, 1988 г.), Международной научно-технической конференции "Латчики и преобразователи информации систем измерения/ контроля и управления" ("Датчик- 91" и"Датчик-94")(г.Гурзуф,1991.1994 г.г.). Всероссийском совещании "Холодильная техника России. Состояние и перспективы". (С-Петербург.1995г.).Всероссийской. НТК "Состояние и перспективы развития термоэлектрического приборостроения" (Махачкала, 1995 г.).
Исследования по разработке и созданию ПТДВВ с 1993 года включены в тематику Государственной Российской научно-технической программы "Трансферные технологии, комплексы и оборудование".
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 9 печатных работ, получено 1 авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы 179 страниц машинописного текста, включая 37 рисунков, 15 таблиц и список литературы из 149 наименований.