Задний план
Я работаю с небольшой командой над университетским проектом по созданию радиатора для теплицы. Это будет пропускать теплый воздух через верхнюю часть теплицы через подземную камеру, заполненную материалом для поглощения и хранения теплого воздуха. У нас есть две опытные теплицы; один будет действовать в качестве контроля для базовых измерений, а другой будет иметь радиатор.
Настроить
Я построил несколько датчиков температуры и регистраторов для окончательного прототипа, но некоторые предварительные испытания проводятся на различных материалах:
- Гранитная крошка 15-25 мм, неправильной формы
- Закаленное стекло разбито на мелкие кусочки ок. 7-15 мм, по крайней мере 2 стороны плоские
- Бетонные фрагменты 30-80 мм неправильной формы - испытание не завершено
Они были помещены в коробку на 5 л. Коробка имеет небольшой вентилятор и трубу внизу для подачи воздуха в камеру и выпуска воздуха через отверстия диаметром 6 мм в трубе в основании коробки. Верхняя часть коробки герметична, за исключением вентиля, диаметр которого равен диаметру трубки с вентилятором. Датчик температуры PT1000 также вставляется в центр каждого материала, чтобы регистрировать измерения каждую секунду. Вот изображение тестового окна:
Процедура
Свободное воздушное пространство было рассчитано на меньшем образце обоих материалов, чтобы получить приблизительное значение 42% для гранита и 43% для стекла. Затем были проведены два испытания гранита и стекла:
- Оба охлаждали снаружи в течение нескольких часов до примерно 5,5 ° C, затем вносили в комнату и оставляли на 1 час с включенным вентилятором. Температуру регистрировали как материал, нагретый до комнатной температуры.
- После первого испытания материалы затем помещали в морозильник и охлаждали до -20 ° C, температуру снова регистрировали.
Полученные результаты
Как можно видеть ниже, стекло демонстрирует запаздывание в обоих наборах данных, прогрев и охлаждение, после чего изменение температуры становится более линейным. Принимая во внимание, что гранит показывает более линейное изменение температуры повсюду.
Подогрев стекла (секунды по оси X, температура по оси Y)
Охлаждение стекла (секунды по оси X, температура по оси Y)
Гранитное потепление (секунды по оси X, температура по оси Y)
Охлаждение гранита (секунды по оси X, температура по оси Y)
Вопросов
В настоящее время мы обсуждаем результаты, и мне интересны мнения экспертов по собранным нами данным. Данные интересны, и мы правильно их интерпретируем. В частности:
- Форма осколков стекла позволяет получить более взаимосвязанную форму, которая может еще больше ограничить поток воздуха, но разве это не приведет к более линейному изменению температуры?
- Могут ли данные по стеклу быть вызваны незначительными изменениями теплового расширения материала?
- Стекло имеет более низкий коэффициент теплопроводности, чем гранит, является ли это причиной отставания?