Іванов С. О. Система визначення теплоти випаровування та теплоємності вологих матеріалів

Дисертаційна робота присвячена розробленню системи визначення теплоємності та теплоти випаровування рідин з неоднорідних матеріалів методом синхронного теплового аналізу. Проаналізовано фактори впливу на результат вимірювання та запропоновано шляхи їх компенсації. Показано, що суттєвим є вплив нерівномірності підведення теплоти до зразка при дослідженні неоднорідних матеріалів. Одним із найбільш ефективних шляхів забезпечення рівномірності температурних умов в калориметричній комірці значної ємності є розміщення комірки на високотеплопровідній платформі. Шляхом математичного моделювання розподілу температурного поля обгрунтовані конструктивні особливості основних елементів системи. Досліджено вплив додаткового теплообміну зразка з газовим середовищем робочої камери та розроблено метод компенсації впливу теплообміну зразка з газовим середовищем в процесі дослідження. Запропоновано додати в середовище випаровування поверхню порівняння, характеристики якої близькі до характеристик вимірювальних комірок, а температура поверхні задається близькою до температури поверхні зразка. Представлено прилад для дослідження теплоти випаровування та теплоємності широкого кола вологих неоднорідних матеріалів. Розроблено змінні калориметричні платформи з комірками різної конфігурації для дослідження різноманітних зразків. Представлено методику градуювання вбудованих в прилад сенсорів теплового потоку та методику калібрування приладу за теплоємністю та за теплотою випаровування. Для кожної платформи, в залежності від конфігурації комірок, розроблено власний блок калібрування, до складу якого входить еталонний сенсор теплового потоку та сенсор температури, які об’єднано у високотеплопровідному корпусі. Блок калібрування розміщують в комірці відповідної платформи, після чого задають різницю температури між платформою та кришкою приладу та реєструють сигнал від робочого та еталонного сенсорів, який виникає внаслідок проходження теплового потоку крізь сенсори. Для платформи з глибокими циліндричними комірками запропоновано альтернативний метод калібрування за електричною потужністю. На основі розробленої методики оцінювання метрологічних характеристик системи синхронного теплового аналізу встановлено, що похибка визначення питомої теплоти випаровування лежить в діапазоні ±2,5%, а питомої теплоємності – в діапазоні ±1,5% Розроблено порядок підготовки та проведення експериментального дослідження, а також алгоритми опрацювання вимірювальної інформації, в залежності від того, який тип зразка досліджується та яка величина потребує визначення. Отримані експериментальні результати комплексних досліджень матеріалів з різною структурою та властивостями.