Моделювання дослідження теплопровідності твердих матеріалівметодом динамічного калориметра

Abstract

UK: Постановка проблеми.Пошук енергоефективних рішень є актуальною задачею сучасного етапу розвитку будівництва та цивільної інженерії. Одним з важливих параметрів, які необхідно знати є теплопровідність виробів і матеріалів. Цей параметр залежить від температури та інших чинників, що зумовлює потребу у швидких засобах його визначення для оцінки енергоефективностірішень або в процесі досліджень.Одним із таких засобівє застосування моделювання. У статті описано постановку задач моделювання та представлено комп’ютерну модель, створену на основі реального приладу для вимірювання теплопровідності методом динамічного калориметра. Математичнаоснова моделібазується на законі Фур'є, залежностях теплових параметрів сформульованих та задокументованих в документації до приладу, атакожотриманих за результатами еталонних експериментів на приладі.Модельреалізованов середовищі LabVIEWо. протестовано шляхом проведення дослідів в різних режимах, що продемонструвало значнеприскоренняотримання результатів порівняно з дослідженнями на реальному приладіта корисність застосування моделювання для досліджень.Мета статті.Представлення постановки задачта результатів моделювання для дослідження теплопровідності твердих матеріалів.Висновок.Сформульовані задачі моделювання та створено комп’ютерну модель для дослідження теплопровідності твердих матеріалів. Моделюються процеси, що відбуваються в реальномуприладі для вимірювань теплопровідності твердих матеріалів.Дослідження процесів на приладівикористані для забезпечення адекватності моделі.Отримана модель може використовуватись, як для навчального процесу, так і для отримання даних щодо теплопровідних/теплоізоляційних властивостей ряду твердих матеріалів.

EN: Statement of the Problem.The search for energy-efficient solutions is relevant at the current construction and civil engineering development stage. One of the key parameters to be determined is the thermal conductivity of materials and products. This parameter depends on temperature and other factors, necessitating the need for fast and reliable methods to determine it for energy efficiency assessments or research purposes. One such method is using the modeling. This paper describes the formulation of modeling tasks and presents a computer model based on a real device for measuring thermal conductivity via the dynamic calorimetry method. The mathematical foundation of the model is based on Fourier’s law, thermal parameter dependencies documented in the device specifications, and data obtained from benchmark experiments. The model is implemented in the LabVIEW environment and has been tested through experiments in various operational modes. The results demonstrate a significant reduction in time required to obtain data compared to studies conducted using the physical device, highlighting the effectiveness of modeling for research purposes. The purpose of the article.To present the problem formulation and modeling results for studying the thermal conductivity of solid materials. Conclusion. The modeling tasks have been formulated, and a computer model has been developed to study the thermal conductivity of solid materials. The model simulates the processes occurring in a real thermal conductivity measurement device. Experimental studieson the actual instrument have been used to validate the model’s accuracy. The developed model can be utilized both for educational purposes and for obtaining data on the thermal conductivity and thermal insulation properties of various solid materials.