Методы и средства контроля и диагностики параметров лучистого теплообмена техногенных объектов в поле солнечной радиации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.11, кандидат технических наук Селиванов, Сергей Николаевич

• Селиванов, Сергей Николаевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Селиванов, Сергей Николаевич

Введение.

Гл. 1 Обзор существующих методов и средств диагностики и контроля параметров лучистого теплообмена в коротковолновом диапазоне электромагнитных излучений.

1.1. Предмет исследования.

1.2. Поле излучения солнечной радиации. Спектральный состав, избирательное ослабление и рассеяние в атмосфере Земли, роль в формировании теплового режима техногенных объектов.

1.3. Виды отражения, характеристики отражателей, абсолютно черное тело, абсолютно белое тело, вариации серых отражателей, интегральное альбедо.

1.4. Краткая характеристика методов и средств диагностики и контроля интегральных параметров лучистого теплообмена отражателей различных типов.

1.5. Постановка задачи исследования.

Гл. 2 Разработка и исследование методов контроля интегрального альбедо отражателей со сложными физическими и геометрическими характеристиками.

2.1. Исследование восприятия диффузно отраженной радиации точечным датчиком альбедометра.

2.2. Разработка и исследование вариантов монофокального метода контроля и диагностики интегрального альбедо для объектов со сложным отражателем, содержащим исследуемый и инородно отражающий участки в эпицентральной или периферийной зонах.

2.2.1. Монофокальный метод контроля и диагностики интегрального альбедо объектов с инородно отражающим фоном в периферийной зоне.

2.2.2. Разработка и исследование задачи контроля и диагностики интегрального альбедо объектов с инородным включением в эпицентральной зоне отражающей поверхности.

2.3. Разработка вариантов монофокального метода контроля и диагностики интегрального альбедо для объектов со сложным отражателем, с инородными включениями в кольцевой промежуточной или эпицентральной и кольцевой периферийной зонах.

2.3.1. Монофокальный метод контроля и диагностики интегрального альбедо объектов с инородными включениями в приведенной кольцевой промежуточной зоне.

2.3.2. Задача контроля и диагностики интегрального альбедо объектов с инородными включениями, в эпицентральной и периферийной зонах.

2.3.3. Монофокальный метод контроля и диагностики интегрального альбедо объектов с инородными включениями в эпицентральной и периферийной зонах.

2.3.4. Сводная таблица расчетных формул для определения альбедо поверхностей со сложными геометрическими и оптическими характеристиками.

Гл. 3. Экспериментальные исследования интегрального альбедо техногенных объектов со сложными отражателями.

3.1. Подготовка и обоснование экспериментальных исследований. Оборудование и приспособления.

3.2. Актинометрические приборы и аппаратура.

3.3. Постановка экспериментов и производство измерений.

3.4. Результаты экспериментальных исследований. Статистическая оценка сходимости и надежности результатов.

3.5. Области применения разработанных методов и средств диагностики и контроля альбедо.

Основные результаты работы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и средства контроля и диагностики параметров лучистого теплообмена техногенных объектов в поле солнечной радиации»

Настоящая диссертационная работа посвящена изучению, разработке и исследованию актуальных вопросов прикладной актинометрии техногенных объектов, связанных с необходимостью совершенствования методов и средств диагностики и контроля коротковолновых лучистых характеристик в первую очередь техногенных объектов со сложной структурой отражающих солнечную радиацию поверхностей.

Выполненные автором теоретические и экспериментальные исследования сконцентрированы на проблеме повышения корректности и репрезентативности инструментальных оценок одной из важнейших характеристик лучистого теплообмена материалов и конструкций в поле солнечной радиации -интегрального альбедо с использованием для этого измерительных приборов с полусферическим полем зрения - альбедометров.

Полученные результаты существенно расширяют область применения такой измерительной техники применительно к насущным проблемам тепло-и гелиотехники различных классов техногенных объектов наземного и космического назначения. Приоритетность разработок подкреплена получением трех патентов Российской Федерации на «Способы определения альбедо».

Автор выражает глубокую благодарность за большую помощь в организации, постановке и выполнении исследований научному руководителю профессору д.т.н. Потапову А.И., к.г.н. Абакумовой Г.М., Незваль Е.И., Шиловце-вой O.A., Чубаровой Н.Е., Баланюк A.A., Мелуа А.И., Ермилову М.М., Федосееву A.B., Селивановой М.В., Сейфулову Р.В., Гоник B.C., Суворкину К.Д., а также всем лицам, принимавшим участие в обсуждении данной работы и высказавшим полезные замечания, позволившие улучшить и отшлифовать отдельные положения данной работы, либо будут учтены в последующих разработках, развивающих это глубоко интересующее автора актуальное направление прикладной актинометрии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Селиванов, Сергей Николаевич, 1999 год

1. Кондратьев К .Я. Актинометрия. Гидрометеоиздат, 1965.

2. Брамсон М.А. Инфракрасное излучение нагретых тел. «Наука», 1964.

3. Роби Д.Х. Радиационная защита исследователей Луны. «The Journal of the Astronautical Sciences», 1961, v. 8, pp. 62-63. Пер. 62103.

4. Кузин P.A., Юргов B.B. Радиационный барьер на пути в космос. Атом-издат, М., 1971.

5. Янишевский Ю.Д. Актинометрические приборы и методы наблюдений. Гидрометеоиздат, 1957.

6. Барашкова Е.П., Гаевский В.Л., Дьяченко Л.Н., Лугина K.M., Пивоварова З.И. Радиационный режим территории СССР. Гидрометеоиздат, 1961.

7. Михеев М.А. Основы теплопередачи. Госэнергоиздат, 1956.

8. Шорин С.Н. Теплопередача. Изд. «Высшая школа», 1964.

9. Ключников А.Д., Иванцов Г.П. Теплопередача излучением в огнетехни-ческих установках. Энергия, 1970.

10. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. Энергия, 1972.

11. Аверкиев М.С. Суммарная радиация и ее компоненты при безоблачном небе в зависимости от прозрачности атмосферы для широт 40-70°. Вестник МГУ, №4, 1958.

12. Аверкиев М.С. Уточненный метод расчета суммарной радиации. Вестник МГУ, сер. V., № 1, 1961.

13. Актинометрический справочник по территории СССР (период МГГ и МГС 1957 59 г.г.) под ред. З.И. Пивоваровой и Т.Т. Плешковой. Гидрометеоиздат, 1964.

14. Анапольская Л.Е., Гандин Л.С. Тепловой режим зданий в различных климатических условиях. «Труды ГГО», 1969, Вып.250, с. 3-22.

15. Андерсон Б. Солнечная энергия (основы строительного проектирования) М., Стройиздат, 1982.

16. Андерсон Л., Хоттель X., Вилье А. Задачи, связанные с проектированием солнечного отопления. «Исследования по использованию солнечной энергии», ИИЛ, М., 1957, с. 52-54.

17. Махоткин Л.Г. Вопросы систематизации данных в актинометрии. Актинометрия и атмосферная оптика. Труды 2-го межведомственного совещания по актинометрии и атмосферной оптике, 1961.

18. Кондратьев К .Я. Лучистая энергия солнца. Гидрометеоиздат, 1954.

19. Кондратьев К.Я. Лучистый теплообмен в атмосфере. Гидрометеоиздат, 1956.

20. Барашкова Е.П. Мутность атмосферы в Карадаге. Труды ГГО, вып. 80, 1959.

21. Барашкова Е.П. Связь составляющих радиационного баланса с метеорологическими условиями. Дисс. 1960.

22. Кондратьев Я.К. О расчете эффективного излучения земной поверхности. Сообщение № 1. Научный бюллетень ЛГУ № 24, 1959.

23. Калитин H.H. Актинометрия, Гидрометеоиздат, 1938.

24. Кринов Е.Л., Шаронов В.В. Спектрофотометрическое исследование суммарной и рассеянной дневной освещенности. «Геофизика», т. 6, вып. 2-3, 1936.

25. Тихов Г.А. Спектральная освещенность горизонтальной поверхности. В сб. по аэрофотометрии. № 1, 1934.

26. Швец Я.Д. Метод расчета отраженного света, поступающего в помещение через окна с солнцезащитными устройствами типа жалюзи. Автореферат дисс. НИИСФ, М., 1973.

27. Гулькаров Е.С., Умаров Г.Я., Угрюмов Е.И. Лучистый теплообмен в окне при наличии наружной стационарной солнцезащиты ячеистого типа. «Гелиотехника», 1973, № 6, стр. 43-48.

28. Суханов И.С. Солнцезащита жилых зданий в условиях Узбекистана. «Строительство и архитектура Узбекистана», № 2, 1961.

29. Уманский Н.Г. Солнцезащитные устройства в зданиях. Госстройиздат, М„ 1962.

30. Методы защиты зданий от солнечной радиации в жарких, в том числе тропических странах. НТО НИИСФ Госстроя СССР, М., 1965.

31. Ершов A.B., Корбут Г.О. Особенности применения солнцезащиты вмногоэтажных жилых зданиях. ТашЗНИИЭП, сб. НТИ № 7, 1965

32. Гулабянц Л.А. Использование теплоизоляционного остекления как средства солнцезащиты зданий, Дисс. НИИСФ, М., 1967.

33. Гусев Н.М., Оболенский Н.В. и др. Руководство по проектированию солнцезащитных средств. Научные труды НИИСФ Госстроя СССР, вып. 5 (XIX), М„ 1972, стр. 121-130.

34. Методы защиты зданий от солнечной радиации в жарких, в том числе тропических странах, НТО ЦНИИСФ Госстроя СССР, М., 1966.

35. Карпенко Б.Я. Светопрозрачная панель ограждения культивационных и других гелиотехнических сооружений, а.с. № 298300.

36. Исследования и разработка рекомендаций по устройству покрытий и кровель промышленных зданий в странах с тропическим климатом. Технические решения. НТО ЦНИИпромзданий, М., 1964.

37. Разработка обоснованных конструктивных решений современных крыш для многоэтажных зданий на Черноморском побережье Кавказа и Кав-минводах. НТО ЦНИИЭПжилища, М., 1965.

38. Маракаев Р.Ю., Межевников Б.С., Пермяков С.И. Эффективные типы покрытий производственных зданий для условий жаркого климата и оценка их влияния на тепловой режим здания, «Гелиотехника», №№ 34, 1975, стр. 98-105.

39. Селиванов Н.П. Некоторые результаты исследования остаточной радиации алюминиевых конструкций. Алюминий в строительстве. «Технология легких сплавов», 1967, № 1, стр. 97-101.

40. Угрюмов Е.И. Вертикальные экранированные ограждения с вентилируемой прослойкой в районах с жарким климатом. ЦИНИС, Информационный листок № 214, (316), Серия 18А-14, М., 1972.

41. Рекомендации по проектированию наружных ограждений зданий в условиях Средней Азии. ТашЗНИИЭП, Ташкент, 1971.

42. Селиванов Н.П. Оптимизация солнечной энергоактивности зданий. Д.д. М„ 1985.

43. Большой энциклопедический словарь. Физика. Научное издательство «БРЭ», 1998.

44. Максимов В.П. Теория и области применения солнечных элементов. М., 1965.

45. Фаворский О.Н., Каданер Я.С. Вопросы теплообмена в космосе. М. «Высшая школа», 1972.

46. Торопец А.С. Методы и аппаратура для измерения диффузного отражения. Сб. «Спектроскопия светорассеивающих сред». Минск, изд. АН БССР, 1963, стр. 159.

47. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред. Минск, «Наука и техника», 1969, стр.84.

48. Ильясов С.Г. и др. Методы и техника экспериментальных исследований атмосферы. Труды ЦАО. вып. 114, М., Гидрометеоиздат, 1973.

49. Торопец А.С., Мазуренко М.Н. О диффузном отражении света от шероховатой поверхности. ЖПС, 1967, т.7, № 6, 905.

50. Clark С., Vinegar R., Hardy I. Goniometric Spectrometer for the Measurement of Diffuse Réflectance and Transmitance of Skin in the Infrared Spectral Région, I.O.S.A, 1953, 43, No11, 1993.

51. Долин Л.С. О распространении узкого пучка света в среде с сильноанизотропным рассеянием. Изд. ВУЗ, Радиофизика, 1966, т.9, № 1, 61.

52. Цирлин Ю.А. и др. Диффузия света в светорассеивающих средах. Оптика и спектроскопия, 1962, т.12, № 2, 304.

53. Judd D.Terms, Definitians and Symbols in Reflectometry. I.O.S.A., 1967, 57.

54. Красильщиков Л.Б. Современные методы изучения спектральной отражательной способности диффузно-рассеивающих поверхностей. Труды ВНМС, 1963, т.6, 221.

55. Helmholtz H. Theorie der Warme, Verlag, I.A.Barth, Leipzig, 1903, p. 158162.

56. Me Niccholas H. Absolute Methods in Reflectrometry. NBS Journ. Res. 1928, 1.29.

57. Бирибек, Эккерт. Влияние шероховатости металлических поверхностей на угловое распределение отраженного монохроматического излучения. Теплопередача, 1965, № 1, 102.

58. Орлова Н.С. Ученые записки ЛГУ, сер. матем. наук, 1958, вып. 34.

59. Торопец A.C., Мазуренко М.М. Гониоспектрофотометрическая установка с высоким угловым разрешением. ОПМ, 1964, № 1, 37.

60. Harrison W., Richmond Т., Pluler Е., Stair R., Skromstad H. Standardization of Termal Emittance Measurements. W.A.D.C. Technical Report, 1960, Pt. 11, 59, 510.

61. Wenland W.W., Hecht H.G. Reflectance Spectroscopy, Intersiens pbl. 1966.

62. Торопец A.C. Приспособления к СФ-4 и СДФ-2 для измерения коэффициента диффузного отражения ОМП, 1958, № 2, 20.

63. Швец В.А., Казанский В.В. Переделка СФ-4 для снятия спектров отражения порошков. ПТЭ, 1966, № 4, 213.

64. Shibata К. Simple Absolute Method for Measuring Diffuse Reflectance Spectr J.O.S.A., 1957, 47, №2, 172.

65. Shibata K. New concept in the Measurement of Translucent and Opaque Materials. Optical Instrument Shumadzu seis, Ltd, Kyoto, Japan, 1966, № 1.

66. Unican SP 735, SP 890, Diffuse Reflectance Accessoryb Cambridge, Uni-can, Instruments, Ltd, 1967.

67. Кропоткин Б.Ф., Козырев Б.П. Определение спектральных коэффициентов отражения сыпучих материалов в области длин волн 0,7-И5 мкм. Изд. ВУЗ, физика, 1965, № 3, 27.

68. Вафиади В.Г. Определение коэффициента диффузного отражения в инфракрасной области спектра. ЖЭТф, 1934, т. 4, № 8, 809.

69. Броун Ж.Л. О применении светомерного шара в дифференциальном спектрофотометрическом методе. Оптика и спектроскопия. 1959, т.7, № 3, 421.

70. Торопец A.C. Приспособление к СФ-4 с интегрирующим шаром для измерений коэффициента диффузного отражения и пропускания. 1961, т.10, вып.4, 528. Оптика и спектроскопия.

71. Иванов А.П., Шербаф Н.Д. Приставка для изучения светохарактеристи-ки светорассеиващих объектов. Изд. АН БССР, ор. физ-тех. 1962, № 2, 39.

72. Козырев Г.П., Вершинин O.E. Определение спектральных коэффициентов диффузного отражения инфракрасной радиации от зачерненныхповерхностей. Оптика и спектроскопия. 1959, т.6, № 4, 542.

73. Кропоткин М.А., Козырев Б.П. Установка для определения коэффициента диффузного отражения в длинноволновой инфракрасной части спектра. Изв. ЛЭТИ, 1960, вып.44, 87.

74. Кропоткин М.А., Козырев Б.П. Определение излучательной способности материалов по их инфракрасным спектрам отражения. ИФЖ, 1964, т.7, № 9, 108.

75. Кропоткин М.Л., Козырев Б.II. Установка для исследования спектрального отражения рассеивающих материалов в длинноволновой ИК области. Изв. ВУЗ. Приборостроение, 1963, т.6, №4, 123.

76. Гинзбург А.А. и др. Спектральные характеристики генераторов излучения и облучаемых материалов. Электротермия. 1965, № 48, 24.

77. Рвачев В.П., Сахновский М.Ю. К теории и применению интегрирующего фотометра для исследования объектов с произвольной индикатрисой рассеяния. Оптика и спектроскопия. 1965, т.18, № 3, 486.

78. Рвачев В.П., Сахновский М.Ю. Определение оптических свойств объектов с произвольными индикатрисами рассеяния на интегральном фотометре. ФИС, 1966, т.4, № 2, 172.

79. Решина И.И. и др. Микроприставка к инфракрасному спектрометру ИКС-12, ОМП, 1961, № 11, 18.

80. Эллиот А. Инфракрасные спектры полимеров. УФН, 1961, т. 74, вып. 4, 627.

81. Хекфорд Г.Л. Инфракрасное излучение. М-л. Энергия, 1964.

82. Bradbury Е., Ford М. Improved Double-Beam Infrared Microspectrometer. Applied Optics, 5, 1966, № 2, 235.

83. Middlentin W., Sander S. The Absolute Spectral Diffuse Reflectance of Magnesium Oxide. J.O.S.A., 1951, 41, 449, J.O.S.A., 1951, 41, 410-425.

84. Торопец A.C. Исследование диффузного отражения порошков при диффузном освещении. Оптика и спектроскопия. 1959, т. 7, 803.

85. Janssen I., Torborg R., Measurement of Spectral Reflectance Using an integrating Hemisphere, Measur. therm. Radiant. Properties Solids, Washington, Dc. Nat. Aeron and Space Adm. 1963, p. 169.

86. Ильясов С.Г. и др. Усовершенствование методики измерения радиационных характеристик светорассеивающих сред. Метеорология и гидрология. 1970, № 9.

87. Ильясов С.Г. Методы измерения спектральных терморадиационных характеристик светорассеивающих сред. Тез. докл. Всесоюзной конференции молодых ученых по тепло- и массообмену. Минск, 1969, 177.

88. Ильясов С.Г. Исследование процесса переноса излучения в материалах и методы определения их оптических характеристик. Дисс. М. МТИИП, 1969.

89. Рабинович Г.Д. Метод определения оптических характеристик селективно-поглощающих полупрозрачных материалов. ИФЖ, 1962, т. 5, № 9, 16.

90. Липский Ю.Н. Поляризационно-спектрофотометричесикй метод исследования света, рассеянного матовыми поверхностями. Вестник МГУ, сер. астр. 1954, т. 9, 41.

91. Денисюк Ю.Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного излучения. Оптика и спектроскопия, 1963, т. 15, № 4, 522, 1965, т. 18, №2, 275.

92. Хассенштейн Г. Исследование диффузно-отражающих объектов методом голографии. УФН, 1966, т. 90, № 12, 392.

93. Strok G. Optics of coherent and noncoherent electromagnetic radiation. Univ. of Michigan, 1964.

94. Harrick N.,Riederman N. Infrared spectral of powders by means of internal reflection spectroscopy. Spectrocimica. Acta, 1965.

95. Золотарев B.M., Кисловский Л.Д. Приставка к ИКС-14 для получения спектров жидких и твердых объектов методом НПВО, ПТЭ, 1964, № 5, 175.

96. Золотарев В.М. Определение оптических постоянных в спектрофото-метрии НПВО, ЭПС, 1966, т. 5, № 1, 62.

97. Кедроливанский В.Н., Стернзат М.С. Метеорологические приборы. Гид-рометеоиздат, 1953, с. 231.

98. Березкин В.А. Руководство по актинометрии для полярных станцийГлавсерморпути. Вып. 1. Л., 1937.

99. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 5. Ак-тинометрические наблюдения на станциях. Гидрометеоиздат, 1947.

100. Сивков С.И. К методике изучения отражательных свойств земной поверхности. «Метеорология и гидрология», № 8, 1951.

101. Дмитриев A.A. К вопросу о методике изучения отражательных свойств земной поверхности. Метеорология и гидрология, 1952, № 12.

102. Селиванов С.Н., Анализ современного состояния методов и средств диагностики и контроля параметров лучистого теплообмена в коротковолновом диапазоне электромагнитных излучений, обзор, Санкт-Петербург, Издательство «МФИН», 1996г.

103. Селиванов С.Н., Неразрушающие методы контроля интегральных параметров лучистого теплообмена в машиностроении, Санкт-Петербург, Издательство «Гуманистика», 1998г, апрель

104. Селиванов С.Н., Монофокальные методы исследований интегрального альбедо отражателей со сложной оптической и геометрической структуры, Санкт-Петербург, Издательство «Гуманистика», 1998г, июль.

105. Селиванов С.Н., патент РФ, по заявке № 98114241/25 с приоритетом от 04.08.98 на «Способ определения альбедо (варианты)», решение о выдаче патента от 11.05.99.

106. Селиванов С.Н., патент РФ, по заявке № 98114242/25 с приоритетом от 04.08.98 на «Способ определения альбедо (его варианты)», решение о выдаче патента от 11.05.99.

107. Селиванов С.Н., патент РФ, по заявке № 98114240/25 с приоритетом от 04.08.98 на «Способ определения альбедо (варианты)», решение о выдаче патента от 11.05.99.