Badania dyfuzyjności cieplnej wody metodą wymuszenia okresoweg

• Autorzy: Szczepaniak R. , Panas A. J. , Nowakowski M. , Panas J.

Warianty tytułu

EN

Investigation of the Thermal Diffusivity of Water Applying Temperature Oscillation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie zmodyfikowanej metody wymuszeń okresowych do określenia dyfuzyjności cieplnej wody. Eksperyment objął przedział temperatury od -13,6°C do +12,0°C. Dyfuzyjność cieplną wyznaczono z danych zarówno amplitudowych, jak i fazowych. W odróżnieniu od klasycznego sposobu postępowania, w obliczeniach wykorzystano nieprzybliżone zależności modelu analitycznego generujące równania przestępne. Badania potwierdziły skuteczność zastosowanej metody badań, która może być wykorzystana do zweryfikowania dotychczas publikowanych danych.

EN

The modified periodic temperature oscillation i.e. Angstrom technique at scanning mode operation has been applied to perform continuous measurements of the thermal diffusivity of water. The investigations has been done at cooling from 12,0°C to -13,6°C. The thermal diffusivity has been calculated independently from two transcendental relations based on the measured amplitude attenuation and the measured phase shift of the temperature oscillation respectively. The experiments have proved performance of the applied method for systematic studies of thermophysical properties of ice accretions. Unique results of the thermal diffusivity of water supercooled to about -5°C have been obtained also.

Słowa kluczowe

PL

mechanika; fizyczne właściwości materiałów; dyfuzyjność cieplna wody; dyfuzyjność cieplna lodu; metoda wymuszeń okresowych

EN

applied mechanics; thermophysical properties of materials; thermal diffusivity of ice; thermal diffusivity of water; temperature oscillation technique

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 3, Nr 3 (9)
• Strony: 85--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., wykr.

Twórcy

autor

Szczepaniak R.

autor

Panas A. J.

autor

Nowakowski M.

autor

Panas J.

• Instytut Techniki Lotniczej, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Ångström A. J., Neue Methode, das Warmeleitungsvermogen der Korperzu Bestimmen, Annalen der Physicund Chemie, vol. 114, pp. 513-530, 1861.
• [2] Belling J. M., Unsworth J., Modified Ångström’s method for measurement of thermal diffusivity of materials with low conductivity, Rev. Sci. Instr., vol. 58, pp. 997-1002, 1987.
• [3] Bodzenta J., Buraka B., Nowak M., Pyka M., Szałajko M., Tanasiewicz M., Measurement of the thermal diffusivity of dental filling materials using modified Angstrom’s method, Dental Materials, vol. 22, pp. 617-621, 2006.
• [4] Bodzenta J., Thermal wave methods in investigation of thermal properties of solids, Eur. Phys. J. Special Topics, 154, pp. 305-311, 2008.
• [5] Carslaw H. S., Jaeger J. C., Conduction of Heat in Solids, 2nd Edition, London, Oxford - Clarendon Press, pp. 102-105, 105-112, 2003.
• [6] de Coninck R., Peletsky V. E., Electron Bombardment Modulated Heat Input in: Maglić K. D., Cezairliyan A. and Peletsky V. E., eds.: Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods, New York, Plenum Press, pp. 367-428, 1984.
• [7] Friis-Pedersen H. H., Pedersen J. H., Haussler L., Storm B. K., Online measurement of thermal diffusivity during cure of an epoxy composite, Polymer testing, vol. 25, pp. 1059-1068, 2006.
• [8] James D. W., The thermal diffusivity of ice and water between -40 and +60°C, Westinghouse Research and Development Center, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, Received 10 April 1968, Journal of Materials Science, 3, pp. 540-543, 1968.
• [9] Kapischke J., Hapke J., Measurement of the effective thermal conductivity of a Mg-MgH2 packed bed with oscillating heating, Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 17, pp. 347-355, 1998.
• [10] Kosky P. G., Maylotte D. H., Gallo J. P., Ångström's method applied to simultaneous measurements of thermal diffusivity and heat transfer coefficients: Part 1, Theory,. Int. Com. Heat Mass Trans, 26(8), pp. 1051-9, 1999.
• [11] Lykov A. V., Tieoriatieploprovodnosti, Moskva, VyshaiaSchola, pp. 274-321, 1967.
• [12] Maglić K. D., Cezairliyan A. and Peletsky V. E., eds., Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods, New York, Plenum Press, 1984.
• [13] Maylotte D. H., Kosky P. G., Gallo J. P., Ångström's method applied to simultaneous measurements of thermal diffusivity and heat transfer coefficients: Part 2, Experimental. Int. Com. Heat Mass Trans, 26 (8), pp. 1061-1068, 1999.
• [14] Panas A. J., Waślicki P., Transient Temperature Measurements During Wind Tunnel Investigations of Icing Phenomena, Proceedings of the 9th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science, Cavtat - Dubrovnik 2004, vol. 2, (Zvizdić D., Bermanec L. G., Stašić T., Veliki T. Eds.) LPM/FSB, pp. 1261-1266, Zagreb, 2005.
• [15] Panas A. J., Nowakowski M., Pomiar dyfuzyjności cieplnej struktury osadu lodowego metodą wymuszeń okresowych z numeryczną walidacją procedury badań, XLVIII Sympozjon „Modelowanie w mechanice”, 25-29 lutego, s. 135, Wisła, 2009.
• [16] Panas A. J., Tkaczyk P., Budowa stanowiska do badania dynamicznych właściwości cieplnych elementów cienkościennych struktur kompozytowych, Sprawozdanie PBW 992/WAT/2008, Warszawa, WAT, 2009.
• [17] Panas A. J., Nowakowski M., Numerical validation of the scanning mode procedure of thermal diffusivity investigation applying temperature oscillation, Proceedings of Thermophysics 2009, Brno, University of Technology, Faculty of Chemistry, pp. 252-259, 2009.
• [18] Panas A. J., Nowakowski M., Analysis of Metrological Conditioning of Thermal Diffusivity Measurements Applying Modified Ångström's Method at Scanning Mode Operation, Journal of KONES Powertrain and Transport, vol. 18, no 2, pp. 331-338, 2011.
• [19] Panas A. J., Comparative-Complementary Investigations of Thermophysical Properties - High Thermal Resolution Procedures In Practice, Proceedings of Thermophysics 2010, pp. 218-235, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry.
• [20] Panas A. J., Nowakowski M., Jakielaszek Z., Tkaczyk P., Badania dyfuzyjności cieplnej past termoprzewodzących metodą wymuszenia okresowego, Modelowanie inżynierskie, nr 41, s. 315-322, 2011.
• [21] Panas A. J., Nowakowski M., Panas J. J., Rećko K., Effect of Approximation on the Results of Modified Ångström’s Procedure for the Thermal Diffusivity Measurement.
• [22] Phylippov L. P., Temperature Wave Techniques in: Maglić K. D., Cezairliyan A. and Peletsky V. E., eds., Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods, New York, Plenum Press, pp. 337-365, 1984.
• [23] Raźnjević K., Tablice cieplne z wykresami, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1966.
• [24] Rohsenow W. M., Hartnett J. P., Cho Y. I., Handbook of heat transfer, McGraw-Hill Professional, 1998.
• [25] Szczepaniak R., Badania możliwości określenia dyfuzyjności cieplnej struktur osadu oblodzeniowego metodą wymuszenia okresowego, praca dyplomowa, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2009.
• [26] Terpiłowski J., Panas A. J., Sobieraj W., Jakielaszek Z., Investigations of an Airfoil Surface Temperature Changes of a Jet Plane on Flight in Changing Atmospheric Conditions, Proceedings of the 8th Int. Symp. TEMPMEKO 2001, Berlin, PTB - VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik, pp. 1059-1064, 2002.
• [27] Yen Y. C., Review of thermal properties of snow, ice and sea ice, CRREL Report 81-10, USA Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, NH, USA na podstawie: Yila Bai, Zhijun Li, Ming Han, Peng Lu: Approaches to Revise Ice Thermal Diffusivity from Measured Time Series of Temperature in a River.