Studium vlivu tepelného blízkého pole na kryogenní Rayleighovu-Bénardovu konvekci
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato bakalářská práce se zabývá vlivem tepelného záření v blízkém poli (near feld - NF) na (i) nástup Rayleighovy-Bénárdovy konvekce (RBC) a (ii) tepelným ovlivněním teplotních snímačů zářením v blízkém poli používaných pro studium RBC. V první části je uveden teoretický základ pro obě dvě zkoumané oblasti, RBC a NF. Jsou zde uvedeny způsoby zjišťování nástupu RBC, teplotní profly v RBC, základní vztahy pro přenos tepla zářením a popis použité aparatury pro měření přenosu tepla zářením. V praktické části je uveden postup měření a je prezentován získaný model pro popis závislosti koefcientu přenosu tepla zářením mezi dvěma měděnými povrchy. Následně jsou získaná data použita pro analýzu vlivu NF na nástup konvekce, je spočítán vliv na měření teplotních proflů kryogenními teplotními snímači a nakonec je provedeno srovnání celkového přeneseného tepla experimentální celou s přenosem tepla prostřednictvím NF přes teplotní mezní vrstvy vznikající v RBC. Cílem bylo zjistit, zda by vliv NF mohl vysvětlit rozporné výsledky kryogenních experimentů při určení nástupu konvekce v RBC (kritického Rac) na základě měření přenosu tepla v RBC a v efektivitě teplného přenosu za vysokých hodnot Ra čísla. Z vyhodnocení vyplývá, že efekt NF na studované jevy je zanedbatelně malý.
This bachelor thesis is focused on the eect of the thermal near feld (NF) radiation on (i) the onset of Rayleigh-Bénard convection (RBC) and (ii) the thermal inuence on the temperature sensors used in RBC studies. In the frst part, the theoretic base for both studied areas, RBC and NF, is presented. Further, the ways of fnding the onset of RBC, the temperature profles, the basic equations for heat transfer in far feld and near feld and the description of the apparatus used for the measurements of radiative heat transfer are given too. In the practical part, the process of measurement is presented and the model that we obtained for describing the dependence of the coefcient of radiative heat transfer between two Cu surfaces is demonstrated. Afterwards, the data are used to analyse the eect of NF on the onset of convection, and to calculate the inuence on the temperature profle measurements with cryogenic temperature sensors and, at last, the comparison of total heat transferred over the experimental cell with NF heat transfer over the thermal boundary layers arising in RBC is done. A goal of this thesis was to fnd out whether the eect of NF can explain the contradictory results of determining the onset of convection in cryogenic RBC (expressed by critical Rac) based on the measurements of the heat transfer in RBC and of the eectivity of heat transfer at high values of Ra numbers in cryogenic experiments. The current evaluations clearly demonstrate that the eect of NF on studied phenomena is by several orders of magnitude smaller than other relevant eects and can thus justly be neglected.
This bachelor thesis is focused on the eect of the thermal near feld (NF) radiation on (i) the onset of Rayleigh-Bénard convection (RBC) and (ii) the thermal inuence on the temperature sensors used in RBC studies. In the frst part, the theoretic base for both studied areas, RBC and NF, is presented. Further, the ways of fnding the onset of RBC, the temperature profles, the basic equations for heat transfer in far feld and near feld and the description of the apparatus used for the measurements of radiative heat transfer are given too. In the practical part, the process of measurement is presented and the model that we obtained for describing the dependence of the coefcient of radiative heat transfer between two Cu surfaces is demonstrated. Afterwards, the data are used to analyse the eect of NF on the onset of convection, and to calculate the inuence on the temperature profle measurements with cryogenic temperature sensors and, at last, the comparison of total heat transferred over the experimental cell with NF heat transfer over the thermal boundary layers arising in RBC is done. A goal of this thesis was to fnd out whether the eect of NF can explain the contradictory results of determining the onset of convection in cryogenic RBC (expressed by critical Rac) based on the measurements of the heat transfer in RBC and of the eectivity of heat transfer at high values of Ra numbers in cryogenic experiments. The current evaluations clearly demonstrate that the eect of NF on studied phenomena is by several orders of magnitude smaller than other relevant eects and can thus justly be neglected.
Description
Citation
VĚŽNÍK, T. Studium vlivu tepelného blízkého pole na kryogenní Rayleighovu-Bénardovu konvekci [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální inženýrství a nanotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2019-06-21
Defence
Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno:
Nejistoty měření u prezentovaných dat.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení