Diplomová práce se zabývá modelováním tepelných polí v proudícím plynu. Zaměřuje se na nízké průtoky v rozsahu 10 až 100 ml/h.
Za tímto účelem byl navržen teplotně-značkovací senzor sestávající ze žhavícího tělesa a řady polovodičových diod umístěných ve stěně trubice. Změna teploty proudícího plynu vyvolá změnu odporu těchto diod. Ze získaného profilu tepelné vlny se určí pozice maximální teploty. Posun maxima v závislosti na čase je úměrný průtoku plynu.
K simulaci tohoto teplotně-značkovacího senzoru a proudění byl z důvodu dostupnosti zvolen program Femlab. V něm byl zkoumán vliv rychlosti proudění na teplotní profil proudícího plynu. Jako médium byl uvažován vzduch, oxid uhličitý a dusík. Dále byl zkoumán vliv radiační složky na šíření tepla v proudícím plynu.
Annotation in English
The diploma thesis deals with the modeling of heat in a flowing gas. A low flow in the range of 10 to 100 ml/h is being considered.
For that purpose a time-of-flight sensor has been proposed. The sensor consists of a heater and series of semiconductor diodes placed in the pipe’s wall. The temperature changes in the flowing gas induce changes of resistance upon the diodes. From the obtained thermal wave profile the temperature maximum position is assessed. The flow volume is then computed from the position shift in time.
To simulate this time-of-flight sensor and the gas flow the Femlab program was used. In the program, the flow velocity influence upon the heat profile of flowing gas was examined. The air, carbon dioxide and nitrogen were the applied gases. Next, the influence of radiation upon the temperature field in the flowing gas was examined.
Keywords
průtok plynů, měření nízkých průtoků, modelování ve Femlabu, teplotně-značkovací senzor
Diplomová práce se zabývá modelováním tepelných polí v proudícím plynu. Zaměřuje se na nízké průtoky v rozsahu 10 až 100 ml/h.
Za tímto účelem byl navržen teplotně-značkovací senzor sestávající ze žhavícího tělesa a řady polovodičových diod umístěných ve stěně trubice. Změna teploty proudícího plynu vyvolá změnu odporu těchto diod. Ze získaného profilu tepelné vlny se určí pozice maximální teploty. Posun maxima v závislosti na čase je úměrný průtoku plynu.
K simulaci tohoto teplotně-značkovacího senzoru a proudění byl z důvodu dostupnosti zvolen program Femlab. V něm byl zkoumán vliv rychlosti proudění na teplotní profil proudícího plynu. Jako médium byl uvažován vzduch, oxid uhličitý a dusík. Dále byl zkoumán vliv radiační složky na šíření tepla v proudícím plynu.
Annotation in English
The diploma thesis deals with the modeling of heat in a flowing gas. A low flow in the range of 10 to 100 ml/h is being considered.
For that purpose a time-of-flight sensor has been proposed. The sensor consists of a heater and series of semiconductor diodes placed in the pipe’s wall. The temperature changes in the flowing gas induce changes of resistance upon the diodes. From the obtained thermal wave profile the temperature maximum position is assessed. The flow volume is then computed from the position shift in time.
To simulate this time-of-flight sensor and the gas flow the Femlab program was used. In the program, the flow velocity influence upon the heat profile of flowing gas was examined. The air, carbon dioxide and nitrogen were the applied gases. Next, the influence of radiation upon the temperature field in the flowing gas was examined.
Keywords
průtok plynů, měření nízkých průtoků, modelování ve Femlabu, teplotně-značkovací senzor
1. Vypracujte rešerši zaměřenou na problematiku šíření tepla v proudícím plynu.
2. Sestavte matematický model, který bude popisovat šíření tepla v proudícím plynu.Pro simulaci proudícího plynu použijte program FEMLAB.
3. Ověřte vlastnosti šíření tepla pro různé velikosti proudících rychlostí. V modelu uvažte proudění působící na polovodičové přechody.
4. Navrhněte možný způsob měření teploty pomocí polovodičových přechodů, zvažte možnosti využití daného modelu pro měření malých průtoků plynů.
Research Plan
1. Vypracujte rešerši zaměřenou na problematiku šíření tepla v proudícím plynu.
2. Sestavte matematický model, který bude popisovat šíření tepla v proudícím plynu.Pro simulaci proudícího plynu použijte program FEMLAB.
3. Ověřte vlastnosti šíření tepla pro různé velikosti proudících rychlostí. V modelu uvažte proudění působící na polovodičové přechody.
4. Navrhněte možný způsob měření teploty pomocí polovodičových přechodů, zvažte možnosti využití daného modelu pro měření malých průtoků plynů.
