Энергосберегающий нагрев переменным электромагнитным полем воды и водных растворов в машиностороении

Секция

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СЕТЕЙ»

УДК 621.365, 62-65

И. В. Андреева Научный руководитель - А. А. Фадеев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ НАГРЕВ ПЕРЕМЕННЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ВОДЫ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ В МАШИНОСТОРОЕНИИ

Рассматривается механизм нагрева воды и водных растворов с выделением тепловой энергии при воздействии переменным электрическим полем.

В машиностроении (гальваническое производство, нагрев электролитов) широко используется вода и водные растворы, но их нагрев является весьма затратным. Требуется разработка наиболее экономичных методов нагрева воды за счет использования ее аномальных свойств и специфических режимов воздействия [1].

Сотрудники Сибирского государственного аэрокосмического университета уже разработали энергосберегающий способ нагрева воды и водных растворов переменным электрическим полем, при повышении КПД процесса, который наблюдался при следующих условиях:

1. Воздействие переменного электрического поля

(при этом наблюдается полное отсутствие выделения газа);

2. Незначительная удельная мощность.

Получаемый эффект подтверждался многими авторами, но до сих пор нет единого понимания механизма процесса.

Нами были проведены опыты по нагреву оды и водных растворов переменным электрическим полем промышленной частоты. Нагрев воды и водного раствора производился в электрохимической ячейке, одним из электродов которой являлся титан, другой нержавеющая сталь. Ток через ячейку не превышал 1А. Опыты проводились как с чистой водой, так и с содержанием соли №С1 с концентрацией до 1 г/л.

Р, Вт/

Зависимость О/бэл = /(Р): 1 - электроды: нержавеющая сталь - нержавеющая сталь; 2 - электроды: титан - нержавеющая сталь, точки - фактические значения, кривые - рассчитанные значения

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Нашей задачей было исследование отношения QтIQэл в зависимости от следующих параметров:

1. Удельная мощность,

2. Концентрация соли

3. Материал электродов

Результаты опытов представлены на рисеунке. Как видно из графиков большое влияние на QтIQэл оказывает материал электродов. Смещение графика 2 относительно графика 1 ниже связано со специфическими свойствами титанового электрода, а именно образованием на электроде окисной пленки, обладающей полупроводниковыми свойствами. Характер изменения графика 2 ^^^ в зависимости от Р) дает нам основание предполагать, что основным процессом тепловыделения в системе является тепловыделение на электроде с двойным электрическим слоем. Таким образом, подтверждается гипотеза теплообразования [2; 3]. Концентрация соли на характер изменения графика не влияет.

Подводя итог, можно сказать, что при моделировании процесса нагрева воды и водных растворов

одним из факторов, значительно влияющий на процесс нагрева переменным электрическим полем, является материал электрода.

Библиографические ссылки

1. Решетневские чтения : материалы XII Меж-дунар. науч. конф. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2008.

2. Филлиппенко А. М., Кащеев В. Д., Харитонов Ю. С. Гноева В. Б., Карязин П. П., Воронина Т. А. Исследование процесса электрохимического полирования деталей подшипников из стали 11Х18М, II. Влияние температуры // Электрионная обработка материалов, 1979. 2. С. 29-30.

3. Багманов В. Х. О механизме электролитического пробоя электролита в условиях ЭЭХО // Технология авиастроения. Электрические методы обработки материалов : межвуз. науч. сб. Вып. II. Уфа : Изд.-во Уфим. авиационного ин-та, 1982.

© Андреева И. В., Фадеев А. А., 2010

УДК 629.7.05

И. В. Арбатский Научный руководитель - Г. Г. Назаров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

Описывается устройство контроля тепловых режимов (УКТР), которое осуществляет контроль за температурой периферийных устройств с помощью подключаемых термодатчиков. Новизна разработки УКТР состоит в том, что оно изготовлен с использованием современной элементной базы и новых технологий, имеет простую конструкцию и небольшие габариты, а так же низкое энергопотребление. Это приводит к уменьшению веса и миниатюризации данного оборудования.

На сегодняшний момент все аппараты, работающие в экстремальных условиях космоса требуют большой диапазон рабочих температур (от -40 до +50), высокую надежность безотказной работы (порядка 0,98) и большой список возможных выполняемых задач, ведь работа электронных приборов происходит в широком температурном диапазоне, а при выводе космического аппарата на орбиту на него воздействуют вибрационных нагрузки порядка 10§. Наиболее меняющимся параметром для космических аппаратов является значение температуры. Поэтому очень важно иметь возможность контроля тепловых режимов.

Была поставлена задача создание прибора для контроля тепловых режимов электронной аппаратуры с использованием современной элементной базы. УКТР разработан с применением микроконтроллеров и современных термодатчиков. Термодатчики Б818820 способны проводить измерение в широком температурном диапазоне (от -55 до +125 °С), обладают высокой точностью измерения (0,1 °С), имеют высокую надежность и небольшие габариты. Способность легко интегрироваться в систему с помощью универсального интерфейса передачи данных Я8-232, позволяет не только контролировать температурный режим оборудования, но и управ-

лять при необходимости работой нагревательных блоков, что позволит производить как измерения, так и изменение температуры.

После получения управляющих команд, блок УКТР производит измерение температуры на всех подключенных термодатчиках и возвращает полученные значение управляющему блоку.

При проектирование блока УКТР для увеличения надежности применено поблочное резервирования. Разрабатываемый блок предназначен для замены ре-зистивных термодатчиков, которые обладают меньшей помехоустойчивостью и большей массой. В перспективе при положительных испытаниях в рабочих условиях, возможно практическое применение УКТР на геостационарных космических аппаратах.

Изображенная на рисунке структурная схема блока поясняет принцип его работы. Управляющие команды проходят через драйвер порта МАХ232 (используется для обеспечения помехозащищенности шины передачи данных на блок и вывода данных с него) и обрабатывается контроллером, ПО которого разработано автором проекта. Контроллер управляет работой термодатчиков, посылая запросы и обрабатывая полученную информацию, а так же отправляет по интерфейсу ЯБ-232 полученные данные температур.