Hoofdstuk 5 Temperatuur en warmteflux meetmethoden 5.1 Inleiding

More documents

Recommendations

Info

58 Hoofdstuk 5. Temperatuur en warmteflux meetmethodenT 2APSfrag replacements T 1 BT 2AT 1 BT 2AT 1 BT 2AT 1 BT 2AT 1 BT 2AT 1 BT 2CCVFIGUUR 5.7: Schematische weergave van een thermopile.wordt gegaan dat de temperatuurverdeling 1-dimensionaal verloopt, moet de afstand tussen demeetpunten klein gehouden worden om afwijkingen te reduceren. Probleem is echter dat bij eengegeven warmteflux q ′′ het temperatuurverschil evenredig is met de afstand tussen de meetpunten.Dit betekent ook dat de gemeten spanningsverschillen met thermokoppels en weerstandsthermometersklein zijn. Men kan dit verschil vergroten door b.v. de thermokoppels in serie teschakelen zoals schematisch is weergegeven in Fig. 5.7. In het Engels wordt dit een thermopilegenoemd.5.5.3 TemperatuurveranderingBij deze methode wordt geen temperatuurverschil gemeten maar de temperatuurverandering ineen punt als functie van de tijd. Het is de kunst natuurlijk om dit temperatuursignaal te koppelenaan de warmteflux. Er zijn in de loop der tijd allerlei exotische uitvoeringsvormen ontstaan diegebaseerd zijn op deze methode. Een uitvoeringsvorm die uitermate geschikt is indien snellevariaties in de warmteflux optreden, is weergegeven in Fig. 5.8.Bij deze methode is een dunne-film weerstandsthermometer aangebracht op het substraatwaarmee de temperatuur van het oppervlak wordt gemeten. Dit substraat wordt blootgesteldaan de te onderzoeken warmteflux q opp ′′ (t). In de analyse wordt het substraat beschouwd alseen half-oneindig medium. In dit medium geldt dan de volgende 1-dimensionale instationairewarmtegeleidingsvergelijking:ρc ∂T∂t= λ ∂2 T∂x 2 . (5.23)Door de temperatuur aan het oppervlak te meten als functie van de tijd, kan in principe hieruit hettemperatuurprofiel bepaald worden. Als het temperatuurprofiel bekend is, kan ook de warmtefluxaan het oppervlak bepaald worden met de wet van Fourierq opp ′′ ∂T(t) = −λ∂x∣ . (5.24)x=0Uiteraard wordt de temperatuur niet continu gemeten maar op discrete tijdsintervallen. Zonderhet totale temperatuurprofiel te reconstrueren kan de warmteflux aan het oppervlak ook met de
5.5. Warmteflux meetmethoden 59PSfrag replacementsx = 0q ′′opp (t)T 1λx = LT 2FIGUUR 5.8: Schematische weergave van het meetprincipe voor het meten van fluctuerende warmtefluxen.volgende relatie worden bepaald:q opp ′′ (t n) = √ 2β ∑i=n( )T (ti ) − T (t i−1 )√ π tn − t i + √ . (5.25)t n − t i−1i=1De parameter β bevat de materiaaleigenschappen. Uiteraard gelden bovenstaande relaties alleenals het substraat beschouwd mag worden als een half-oneindig medium. Dit betekent dat detemperatuur op positie x = L niet noemenswaardig mag veranderen. Dit gegeven resulteertuiteraard in een korte meettijd. De responsietijd van deze sensor is echter zeer klein wat dezemethode dus uiterst geschikt maakt voor het bemeten van instationaire verschijnselen met zeerkleine tijdschalen.
Page 1 and 2: Hoofdstuk 5Temperatuur en warmteflu
Page 3 and 4: 5.2. Thermo-elektriciteit 49De span
Page 5 and 6: 5.3. Thermokoppels 51PSfrag replace
Page 7 and 8: 5.3. ThermokoppelsPSfrag replacemen
Page 9 and 10: 5.4. Weerstandsthermometers 55- Agr
Page 11: 5.5. Warmteflux meetmethoden 57•

Hoofdstuk 5 Temperatuur en warmteflux meetmethoden 5.1 Inleiding

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?