CC BY
54
УДК 681.3 : 536.24.08
Вестник СибГАУ Том 17, № 2. С. 444-457
ИЗМЕРЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ПЛЕНКИ КОНДЕНСАТА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ
С ПОМОЩЬЮ ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ТРУБАХ
А. В. Серяков*, Ю. Е. Михайлов, С. Л. Шакшин
ООО «НПП «МЕДГАЗ» Российская Федерация, 121471, г. Москва, Можайское шоссе, 29 E-mail: seryakovav@yandex.ru
Приведено описание автоматизированного емкостного измерителя локальной толщины пленки конденсата рабочей жидкости в коротких низкотемпературных тепловых трубах. Представлены конструкция, результаты калибровки открытых малогабаритных емкостных датчиков, а также электронная аппаратура, которые позволяют проводить измерения локальной толщины пленки рабочей жидкости на поверхности конденсации внутри тепловых труб, предназначенных для создания систем охлаждения теплонапряженных конструкций космических аппаратов. Системы охлаждения космических аппаратов на основе тепловых труб (ТТ) могут иметь сложную пространственную и различную топологическую конфигурацию. Движение теплоносителя в таких системах должно быть тщательно изучено в наземных условиях, и должны быть определены граничные и предельные параметры и диапазоны устойчивости работы ТТ. Для проведения подобных исследований необходимо современное измерительное оборудование, которое должно быть введено внутрь ТТ с целью контроля толщины, температуры и в дальнейшем скорости течения пленки теплоносителя.
Разработанная электронная аппаратура, установленная на небольших печатных платах непосредственно на крышках коротких ТТ, состоит из измерительного и опорного высокочастотных генераторов, смесителя и фильтра низких частот. Оба генератора выполнены на двух одинаковых широкополосных усилителях EL4551 (INTERSIL), обеспечивающих усиление сигналов частотой до 90 MHz. Схема каждого генератора построена на последовательном LC колебательном контуре, параллельно емкости которого подключают измерительный и опорный емкостные датчики, установленные в измерительной и опорной ТТ. С выходов усилителей измерительный и опорный сигналы подаются на входы балансного смесителя типа ADE-1, далее — на фильтр низких частот, осциллограф и компьютер.
Измерены усредненные во времени значения толщины пленки конденсата в зависимости от тепловой нагрузки на капиллярно-пористый испаритель. Погрешность измерений не превышает 2-10-3мм. Показано, что толщина пленки конденсата резко уменьшается с увеличением тепловой нагрузки на испаритель короткой низкотемпературной тепловой трубы, тепловое сопротивление пленки на поверхности конденсации достигает 60 % от полного теплового сопротивления короткой тепловой трубы с капиллярно-пористым испарителем.
Ключевые слова: емкостный датчик, толщина пленки конденсата, высокочастотные генераторы, тепловые трубы.
Sibirskii Gosudarstvennyi Aerokosmicheskii Universitet imeni Akademika M. F. Reshetneva. Vestnik Vol. 17, No. 2, P. 444-457
THE MEASUREMENT OF THE CONDENSATE FILM THICKNESS OF THE WORKING FLUID
BY MEANS OF THE CAPACITIVE SENSORS IN THE LOW-TEMPERATURE RANGE HEAT PIPES
A. V. Seryakov*, Yu. E. Mikhailov, S. L. Shakshin
LLC "NPP "MEDGAZ" 29, Mozhaiskoe shosse, Moscow, 121471, Russian Federation E-mail: seryakovav@yandex.ru
The description of the automated capacitive meter of local thickness of the condensate film of working fluid in the low-temperature range short heat pipes are presented. The design, calibration results of the open small-sized capacitive sensors and electronics that allows the determination of the local thickness of the film of working fluid on the condensation surface of the within heat pipes designed for cooling the heat-stressed designs of spacecraft are presented. The cooling system of the spacecraft on the basis of heat pipes (HPs) can have complex spatial and different topological configuration. The movement of the working fluid in such systems must be carefully examined in the terrestrial environment and determined boundary and limit settings and ranges of stability of HPs work. For such studies modern measuring equipment, which must be inserted into the outlets of HPs to control the thickness,
temperature and later the flow rate of the film coolant, is required. The developed electronic hardware, mounted on small circuit boards directly on the lids of short HPs, consists of a measuring and a reference frequency generators, mixer and low pass filter. Both generators are performed on two identical broadband amplifiers EL4551 (INTERSIL), providing amplification of signals with frequency up to 90 MHz. The scheme of each generator is created on the serial LC resonant circuit, in parallel to the capacitance of which is connect with the measuring and reference capacitive sensors in the measuring and reference HPs. With the outputs of the amplifiers of the measurement and reference signals are fed to the inputs of the balanced type mixer ADE-1, then the low pass filter, oscilloscope and a computer.
The average time values of the condensate film thickness depending on the heat load on the capillary-porous evaporator have been measured. The measurement error does not exceed 2-10T3 mm.
It is shown that the condensate film thickness decreases sharply with increase of heat load on the evaporator is a short low-temperature range HPs, thermal resistance of film on the condensation surface reaches 60 % of the total thermal resistance of the short HPs with capillary-porous evaporator.
Keywords: capacitive sensors, condensate film thickness, high-frequency generators, heat pipes.
Введение. Интенсивное развитие и практическое использование коротких низкотемпературных тепловых труб (ТТ) ставит задачи детального изучения характеристик внутреннего течения пленки конденсата рабочей жидкости внутри ТТ на поверхности конденсации.
Жидкие пленки конденсата в низкотемпературных ТТ имеют малую толщину (0,001-0,1 мм) и небольшое тепловое сопротивление, что и определяет высокую эффективность ТТ.
Формирование сложных пространственных течений влажного пара вблизи поверхности конденсации ТТ, массоперенос в пленку и наличие относительного движения фаз при конденсации приводят к образованию возмущений, возникновению дополнительных касательных и нормальных напряжений на границе пленки и пара и нестабильности значений толщины пленки.
Кроме того, при высоких тепловых нагрузках на капиллярно-пористый испаритель течение в паровом канале коротких незамкнутых ТТ становится пульсационным [1-4], что связывают с началом кипения в испарителе и образованием большого количества пара над ним. Возникновение пульсаций скорости и давления в паровом канале коротких ТТ приводит к модулированию толщины жидкостной пленки на поверхности конденсации с частотой возникающих пульсаций, и это позволяет применить емкостный метод для измерения частоты пульсаций и средней локальной толщины пленки конденсата рабочей жидкости. Подробности измерений частоты пульсаций в паровом канале коротких ТТ приведены в [2; 3].
Опытное определение толщины, температуры и, в дальнейшем, скорости течения жидкостной пленки на поверхности конденсации внутри ТТ представляет собой важную практическую задачу, решение которой до недавнего времени сдерживалось отсутствием необходимого измерительного оборудования, которое должно быть введено внутрь металлического корпуса и при этом не оказывать возмущающего влияния на работу ТТ.
Данная статья посвящена изложению результатов применения емкостного метода для исследования процессов конденсации внутри коротких низкотемпературных ТТ с металлическим корпусом и измерения усредненной во времени толщины пленки конденсата рабочей жидкости на поверхности конденсации в за-
висимости от тепловой нагрузки на испаритель. Для измерения толщины пленки нами был применен стандартный метод регистрации изменений электрической емкости конденсатора при изменении толщины пленки конденсата рабочей жидкости на измерительной поверхности электродов датчика.
Применению емкостного метода для определения толщины слоя рабочей жидкости в трубах посвящено много исследований [5-16], наиболее точные и надежные результаты получаются при отличии диэлектрических проницаемостей жидкой и паровой (газовой) фаз в пять и более раз, £[ / е^ > 5. В этом случае даже при малых размерах электродов емкостный датчик имеет достаточную чувствительность 10-30 рБ/м (0,01-0,03 рБ/мм), что обычно достаточно при применении измерительной аппаратуры с чувствительностью измерения электрической емкости 10-4 рБ и лучше.
При малой разности в диэлектрической проницаемости жидкой и паровой фаз £[ / еур ~ 1 чувствительность и широкополосность измерений с помощью малогабаритного емкостного датчика увеличивают за счет увеличения частоты и применения разностного метода, связанного с измерением разности частот измерительного и опорного высокочастотных генераторов, а также в управлении измерениями с помощью компьютера РС.
Емкостный датчик. Конструкция и применение. Наиболее полная на сегодняшний день классификация различных конструкций емкостных датчиков, применяемых при изучении гидродинамики течений пленок жидкости в каналах, приведена в работе [13]. Наш малогабаритный открытый емкостный датчик представляет собой дальнейшее развитие и совершенствование одного из вариантов приведенных там датчиков, на конструкцию которого получен патент [17]. Разработанный открытый датчик позволяет проводить измерения локальных характеристик пленочных течений, прежде всего толщины пленки и ее температуры, без внесения существенных возмущений в поток.
Для измерений толщины пленки жидкого конденсата были применены короткие ТТ, паровой канал в которых выполнен в виде сопла, близкого к соплу Лаваля. В верхней крышке установлены два емкостных датчика. Подробное описание конструкции приведено в [1-4; 18; 19]. Длина ТТ 100 мм, диаметр 20 мм, критический диаметр сопла 4 мм, полный угол конфузорного участка 41°, полный угол диффузорно-го участка 8,5° (рис. 1).
Малогабаритный открытый емкостный датчик представляет собой устройство, внешний вид которого приведен на рис. 2.
Рис. 1. Схема ТТ с установленными емкостными датчиками: 1 - плоская верхняя крышка; 2 - цилиндрический корпус ТТ; 3 - конический турбулизатор; 4 - капиллярно-пористая вставка, задающая форму парового канала; 5 - плоская нижняя крышка; 6 - инжекторные каналы; 7 - капиллярно-пористый испаритель; 8, 9 - емкостные датчики, один из которых предназначен для измерения толщины пленки конденсата, а на электроды другого установлен чувствительный элемент термистора СТ3-19 для измерения температуры пленки
Корпус датчика выполнен в виде круглого плоского фланца диаметром 5,5 мм и толщиной 1 мм, с двумя сквозными цилиндрическими отверстиями диаметром 1 мм каждое, расположенными на расстоянии 2 мм друг от друга симметрично относительно продольной оси фланца. В каждом сквозном отверстии выполнены вакуумно-плотные металлостеклянные спаи диаметром 1 мм по ОСТ 107.460092.002-86. В металлостеклянных спаях жестко зафиксированы два измерительных электрода диаметром 0,5 мм и длиной 10 мм каждый. Расстояние между осевыми линиями измерительных электродов a = 2 мм.
К внешней поверхности фланца дополнительно приварен электрод заземления также диаметром 0,5 мм и длиной 10 мм.
Фланец, измерительные и заземляющий электроды открытого емкостного датчика выполнены из ковара (kovar) 29 ПК по ГОСТ 10994-74 с ЛКТР ~ 510-6 К-1, плотностью 8350 кг/м3, коэффициентом теплопроводности 19 Вт/мК. Вакуумно-плотные металлостеклянные спаи выполнены из стекла С48-2 с ЛКТР ~4,9'10-6 К-1, плотностью 2550 кг/м3, коэффициентом теплопроводности 8,5 Вт/ мК и температурой размягчения ~843 K (570 °С).
Диэлектрическая проницаемость стекла С48-2 egi = 5,2, тангенс угла диэлектрических потерь при частоте электромагнитных колебаний 106 Hz не превышает 28-10-4, удельное электрическое сопротивление стекла 1014 Ом ■м. Сопротивление электрической изоляции измерительных электродов более 2-1011 Ом, электрическое сопротивление электродов не более 0,7 Ом, рабочее напряжение до 500 В, напряжение пробоя ~1500 В, температура применения малогабаритных открытых емкостных датчиков 77-473 К (-196...+200 °с).
Вакуумно-плотные металлостеклянные спаи емкостных датчиков конденсации характеризуются высокой механической прочностью, позволяющей выдерживать избыточное давление до 30 bar, и высоким показателем герметичности или малой величиной газовой проницаемости, не превышающей 10-9 мЬагл-с-1 (10-5 Pa-M3-c-1).
Рис. 2. Схема открытого малогабаритного емкостного датчика: 1 - фланец с измерительной поверхностью; 2 - стеклянные изоляторы; 3 - измерительные электроды с измерительными торцевыми поверхностями; 4 - заземляющий электрод; верхняя поверхность шлифованая и называется измерительной поверхностью датчика
Рис. 3. Схема установки двух емкостных датчиков в верхнюю крышку ТТ: 1 - верхняя крышка ТТ, выполненная из стали 1Х18Н9Т; 2 - собственно емкостные датчики, по своему периметру приваренные к крышке 1 лазерной сваркой, при этом шлифованная измерительная поверхность датчиков заподлицо совпадает с внутренней поверхностью крышки; 3 - стеклянные изоляторы (металлостек-лянные спаи); 4 - измерительные электроды обоих датчиков; 5 - крепежная гайка заполнительного узла ТТ, приваренная к внутренней поверхности крышки 1; 6 - запорный винт заполнительного узла ТТ; 7 - электрод заземления емкостного датчика; 8 - микротермистор, представляющий собой чувствительный элемент тер-мистора СТ3-19 и приваренный лазерной сваркой к ориентированным в тангенциальном направлении торцевым поверхностям электродов одного из емкостных датчиков; диаметр микротермистора 0,2 мм, он электрически изолирован от крышки ТТ. Здесь же показана поверхность конденсации верхней крышки 1 и установленные в радиальном направлении торцевые поверхности измерительных электродов емкостного датчика
Следствием отсутствия в конструкции наших открытых емкостных датчиков стареющих материалов (пластических масс, клеев, органики и т. д.) является высокая стабильность ее характеристик, что подтверждается неизменностью величин сопротивления изоляции и собственной емкости первых экземпляров датчиков, изготовленных с 1990 г.
Емкостный датчик. Калибровка. После изготовления датчика, установки его во фрагмент тепловой трубы и покрытия измеряющей поверхности тонким защитным диэлектрическим слоем эпилама «Автокон-0,5» по ТУ 2229-008-27991970-95, толщина которого равна 3• 10-9 м (30 А), проводят калибровку датчика. Калибровка состоит в экспериментальном определении электрической емкости датчика при независимом измерении толщины слоя калибровочной жидкости над его измерительной поверхностью при постоянной и одинаковой температуре жидкости и датчика.
Кроме того, для повышения точности измерений толщины пленки жидкости на поверхности конденсации при штатной работе ТТ, при калибровке емкостного датчика необходимо тождественно воспроизвести распределение наведенных электрических полей вокруг измерительных электродов датчика, установленного заподлицо с внутренней поверхностью верхней крышки ТТ (см. рис. 1).
Для решения этой задачи калибровка была проведена непосредственно во фрагменте штатной ТТ с идентичными корпусом и верхней крышкой с установленными в ней двумя емкостными датчиками (рис. 3), один из которых оснащен микротермистором. При этом фрагмент ТТ представляет собой вертикально ориентированную перевернутую полость с верхней крышкой и установленными в ней датчиками. Схема фрагмента ТТ с перевернутой верхней крышкой приведена на рис. 4, способ заделки емкостных датчиков
заподлицо с внутренней поверхностью верхней крышки подробно показан на рис. 3.
Фрагмент ТТ с укороченным корпусом (обечайкой) 3 герметично вставлен в нижнее отверстие опорной плиты 4 (см. рис. 4). Снаружи короткий фрагмент ТТ окружен термостабилизирующим кожухом 5 с проточной водой, температура и расход которой поддерживаются постоянными с помощью внешнего термостата. Температура воды равна Т = (298 ± 0,03) К.
В верхней части опорной плиты 4 вырезано дополнительное верхнее отверстие, глубиной до среза корпуса ТТ и смещенное относительно продольной оси ТТ на некоторое расстояние. В это верхнее отверстие плиты 4 герметично установлен мягкий сильфон 6 из латуни Л80. В верхней части сильфона 6 также герметично установлен сальниковый узел 7, в центральном канале которого размещен подвижный измерительный стеклянный капилляр 8, внешний диаметр которого 1 мм, а внутренний диаметр 0,4 мм. Герметизация соединения сильфона 6 произведена с помощью чистого олова ОВЧ 000. Величина смещения верхнего отверстия относительно продольной оси ТТ выбрана таким образом, чтобы капилляр 8 при смещении вверх и вниз не касался внутренней поверхности стенки корпуса 3 ТТ.
Латунный сальниковый узел 7 выполнен в виде стандартного тефлонового уплотнения со сквозным центральным каналом диаметром 1,05 мм, в который вставлен стеклянный капилляр 8, и с верхней гайкой, регулирующей степень сжатия тефлонового уплотнения. Это позволяет проводить продольное перемещение капилляра 8 без нарушения герметичности внутреннего пространства сильфона 6 и фрагмента 3 ТТ. Кроме того, сам сильфон 6 может быть сжат или растянут в продольном направлении, при этом с помощью охранного кольца 9, внутренняя поверхность
которого покрыта слоем тефлона, сохраняется вертикальная ориентация как сильфона 6, так и всего сальникового узла 7. Постоянное положение в пространстве охранному кольцу 9 придает горизонтальная штанга 10, жестко зафиксированная в узле крепления 11, которое с помощью вертикальной штанги 12 опирается на опорную плиту 4.
На опорной платформе сальникового узла 7 на внутренней резьбе жестко установлена закаленная до твердости НЯС 45 шайба 13, в шлифованную верхнюю поверхность которой упирается выдвижной измерительный стержень 14 микрометрического глубиномера 15 типа ГМ по ГОСТ 7470-92. Микрометрический глубиномер жестко зафиксирован в узле крепления 16 с помощью вертикальной штанги 17, опирающейся на опорную плиту 4. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения и задания (установки) длины с помощью микрометрического глубиномера ±2 рш, цена (дискретность) деления микрометрического глубиномера 0,01 мм.
Измерительный стеклянный капилляр 8 в верхней своей части продолжается тонким гибким шлангом 18, который через вентиль 19 соединен с мембранным электроконтактным датчиком давления 20, вход А которого и выход В зашунтированы байпасным вентилем 21. Мембрана датчика изготовлена из стальной фольги 1Х18Н10Т толщиной 0,04 мм, диаметр мембраны 100 мм, чувствительность датчика по избыточному давлению 0,5 Па.
В газовую полость ТТ введен короткий газовый капилляр 22, верхняя часть которого подсоединена к выходу В мембранного датчика давления 20 и через вентиль 23 сообщается с атмосферой.
Заполнительный капилляр 24, касающийся дна (крышки) ТТ, в своей верхней части через подводящую линию соединен с вентилем 25 и через него с заполнительным сосудом 26, в качестве которого может быть применен стандартный медицинский шприц с тонкой иглой. Измерительный стеклянный
капилляр 8 размещен в противоположной от калибруемого емкостного датчика стороне фрагмента ТТ рядом с микротермистором и термопарой, заполнительный капилляр 24 размещен рядом с измерительным капилляром, и только из-за двумерного характера изображение на рис. 4 показано иначе.
В качестве рабочих жидкостей при калибровке были применены диэтиловый эфир С4Н100 квалификации ОСЧ, этиловый спирт С2Н50Н квалификации ОСЧ, а также специально подготовленная дистиллированная вода. Степень чистоты полученной воды контролировали по величине удельного электрического сопротивления, величина которого была не менее (18-20) 106 Ом ■см. Данные по статической диэлектрической проницаемости калибровочных жидкостей взяты из [20-25]. Для воды использованы результаты из наиболее полной на сегодняшний день информационной базы [24; 25], и в интервале температур 273-373 К величина статической диэлектрической проницаемости может быть представлена в виде приведенного там уравнения:
б = 87,74 - 0,4008 (Т - 273,15) +
+ 9,398-10~4 (Т-273,15)2 +1,41-10"6 (Т-273,15)3, (1)
где £ - статическая диэлектрическая проницаемость жидкости, безразмерная величина.
Калибровка емкостных датчиков была проведена при температуре Т = (298±0,03) К (25 °С).
Результаты калибровки емкостного датчика с применением микрометра-глубиномера типа ГМ приведены на рис. 5. Погрешность определения толщины слоя калибровочной жидкости 0,01 мм, погрешность измерения емкости датчика с учетом подводящих проводов при значениях толщины слоя жидкости < 2 мм не превышает 10-4 рр. При больших значениях толщины в слое калибровочной жидкости возникают конвективные течения, увеличивающие погрешность измерений.
Рис. 4. Схема экспериментального стенда для калибровки емкостного датчика с установленным фрагментом ТТ
Рис. 5. Результаты калибровки емкостного датчика: 1 - «затопленный» емкостный датчик, слой калибровочной жидкости (воды) находится непосредственно над измерительной поверхностью датчика; 2 - «сухой» емкостный датчик, находящийся в перевернутом положении над поверхностью калибровочной жидкости (воды), приближающейся к измерительной поверхности датчика
Прямая шкала от 0 до 8 мм предназначена для «затопленного» датчика (кривая 1); обратная шкала от 8 мм до 0 предназначена для «сухого» датчика (кривая 2).
Хорошо видно, что «сухой» емкостный датчик имеет максимальную чувствительность в области средних и больших толщин слоя калибровочной жидкости, а «затопленный» - в области малых толщин.
Полиномиальное уравнение, описывающее значение емкости С(к) «затопленного» датчика в зависимости от толщины к (мм), слоя воды над его измерительной поверхностью в интервале толщин 0-4 мм, выглядит следующим образом:
С(к) = -0,0014321-к5 + 0,016424-к4 -- 0,0739922-к3 + 0,1775185-к2 -- 0,2706602-к + 1,5498626. (2)
Размерности С(к) - в рБ, к - в мм, стандартное отклонение о = 0,0014989, Я2 = 0,9988017.
Полиномиальное уравнение, описывающее значения емкости С(к) «сухого» датчика в зависимости от расстояния к (мм) между измерительной поверхностью датчика и приближающейся к ней поверхностью калибровочной жидкости, может быть представлено в следующем виде:
С(к) = -3,2993481-10-8-к9 + 2,2164926-10-8-к8 -
- 2,0864424Т0-5-к7 + 3,7632323-10-4-к6 -- 0,002947 -к5 + 0,0119058-к4 - 0,0249701-к3 + + 0,0226569-к2 - 0,0070937'к + 1,5505609. (3)
Размерности С(к) - в рБ, к - в мм, стандартное отклонение о = 0,002732, Я2 = 0,9875829.
Видно, что с ростом толщины слоя калибровочной жидкости в «затопленном» варианте измерений емкость датчика приближается к постоянному значе-
нию. Начиная с толщины слоя жидкости к = 2 мм, равного расстоянию между электродами а, прирост емкости датчика резко уменьшается, а после достижения толщины слоя к = 3,5 мм прирост практически сводится к нулю. Это означает нечувствительность емкостного датчика в этом диапазоне толщин слоя жидкости и переход к режиму насыщения. Переход к режиму насыщения обусловлен замыканием электрического поля внутри глубины проникновения (распространения) поля Л~ 3,5 мм и практически полном отсутствии поля вне этой глубины Л.
Калибровка термисторов СТ3-19 была осуществлена ранее [26-29], все калибровочные измерения проведены в стационарном режиме с изотермической оболочкой в интервале температур 273,15-473,15 К (0-200 °С).
Емкостный датчик. Калибровка преобразователя. Для проведения измерений толщины пленки рабочей жидкости внутри ТТ был применен известный метод регистрации изменений электрической емкости АС емкостного датчика при изменении толщины пленки жидкого конденсата на его поверхности. Из-за малых величин изменения емкости датчика при пленочной конденсации пара внутри ТТ, определение толщины образовавшейся пленки конденсата рабочей жидкости проводили путем измерения разности частот двух высокочастотных генераторов -измерительного и опорного, вместе составляющих основную часть емкостного преобразователя.
Используя современную импортную элементную базу, был разработан и изготовлен преобразователь «изменение емкости - разностная частота», совмещенный с измерительным и опорным емкостными датчиками и размещенный при постоянной температуре в вихревом проточном калориметре (рис. 6).
Преобразователь состоит из двух идентичных высокочастотных генераторов, смесителя и фильтра низких частот. Изменяющаяся при пленочной конденсации пара внутри основной ТТ емкость открытого емкостного датчика включена в колебательный контур измерительного генератора переменного тока ~33 MHz и изменяет его частоту. Такой же (тождественный) емкостный датчик опорной ТТ, заполненной неконденсирующимся воздухом, включен в колебательный контур опорного генератора емкостного преобразователя. Основная ТТ, называемая измерительной, заполнена диэтиловым эфиром, а опорная, полностью идентичная основной, заполнена осушенным воздухом с температурой точки росы ниже 233,15 К (-40 °С).
С целью повышения точности измерения разности частот сигналов измерительного и опорного генераторов, оба генератора выполнены в едином схемном решении на одинаковых круглых печатных платах толщиной 0,3 мм непосредственно на плоских верхних крышках ТТ. Диаметр плат равен диаметру ТТ 20 мм, между платами и крышками дополнительно проложены изолирующие листы фторопластовой пленки толщиной 0,02 мм. Платы прижаты к поверхностям верхних крышек ТТ и жестко зафиксированы с помощью впаянных в них коротких выводов емкостных датчиков и датчиков с микротермисторами. Таким образом, удается минимизировать все паразитные емкости электрического монтажа и монтажных соединений. Микросхемы, радиоэлементы и печатный монтаж покрыты в несколько слоев изолирующим составом на основе лака УР-231.
По периметру платы окружены цилиндрическими медными кожухами диаметром 20,5 мм, высотой 7 мм и толщиной стенки 0,25 мм, припаянными непосредственно к ТТ и герметично закрытыми крышками та-
ким образом, чтобы была реализована модульная конструкция каждого из двух высокочастотных генераторов с изоляцией от внешней высокочастотной помехи (шума) и воды в проточном калориметре.
Особое внимание было уделено выбору проводов, в качестве которых применены импортные герметичные провода с полимерной изоляцией, в том числе экранированные.
Все подводящие провода, включая токовые и измерительные провода термисторов, генераторов, термопар, герметично введены в калориметр и наклеены на поверхность медных крышек защитных кожухов, где принимают температуру воды в проточном калориметре. Далее провода герметично введены в отверстия в крышках кожухов и распаяны на платах генераторов. Места пайки и оконечности проводов покрыты в несколько слоев изолирующим составом на основе лака УР-231. Предусмотрена возможность подстройки опорной емкости в опорном генераторе без нарушения герметичности защитных медных кожухов.
Отвод тепла от тепловыделяющих элементов генераторов происходит за счет естественной конвекции, температура герметичных защитных медных кожухов равна температуре воды в вихревом проточном калориметре.
Верхние части обеих ТТ помещены в вихревой проточный калориметр (рис. 6), температура и расход воды на входе в который с помощью регулируемого термостата стабилизированы: Т = 298 ± 0,03 К; О = = 0,13 г/с. Испарители ТТ с помощью резистивного нагревателя поддерживают при температуре, превышающей температуру кипения диэтилового эфира на величину перегрева ЬТ = Т - Тъ = 0-20 К, при этом тепловая мощность заполненной диэтиловым эфиром ТТ не превышает 120 Вт.
Рис. 6. Схема вихревого проточного калориметра: 1 - вихревой проточный калориметр; 2 -фланец крепления тепловых труб; 3 - стеклянная крышка; 4 - крепление крышки; 5 - тепловые трубы; 6 - резистивный нагреватель; 7 - выходной штуцер для воды; 8 - входной штуцер для воды; 9 - уплотнение измерительных проводов; 10 - емкостные датчики измерения толщины слоя конденсата; 11 - измерительный и опорный генераторы емкостного преобразователя; 12 -внешний кварцевый генератор; 13 - частотный детектор; 14 - фильтр низких частот; 15 - компьютер; 16 - коммутатор; 17 - вольтметр В7-34А; 18 - сосуд постоянного напора воды; 19 -генератор пузырьков воздуха; 20 - расходомер воды; 21 - сосуд Дьюара
Оба генератора высокой частоты - измерительный и опорный - выполнены на двух одинаковых широкополосных усилителях EL4551 (INTERSIL), обеспечивающих усиление сигналов частотой до 90 MHz. Схема каждого генератора построена на последовательном LC колебательном контуре, параллельно емкости которого подключают измерительный и опорный емкостной датчики, установленные в измерительной и опорной ТТ.
Схемы генераторов выполнены идентичными, за исключением небольшой подстроечной емкости (варикапа) на опорном генераторе, поэтому при воздействии дестабилизирующих факторов характер и величину изменения частоты в обоих генераторах можно считать приблизительно одинаковыми.
На выходе генераторов установлены высокочастотные операционные усилители, позволяющие производить необходимую корректировку и согласование сигналов. С выходов усилителей измерительный и опорный сигналы подаются на входы балансного смесителя типа ADE-1. Смеситель представляет собой диодный мост со стандартной характеристикой и тороидальные трансформаторы со средней точкой, выполненные на отдельной плате в проточном калориметре при постоянной температуре. По периметру плата также окружена медным кожухом высотой 9 мм и толщиной стенки 0,25 мм и герметично закрыта крышкой для изоляции от высокочастотной помехи (шума) и от воды в проточном калориметре.
На выходе смесителя получаем сигналы с частотами, равными сумме и разности частот входных сиг-
налов опорного и измерительного генераторов f=f ± f2. Наряду с упомянутыми в спектре выходного сигнала присутствуют и побочные сигналы с другими частотами, вызванные искажениями преобразования. С выхода смесителя через усилитель сигнал поступает на фильтр низких частот ФНЧ, где выделяется сигнал разности входных частот. Схема емкостного преобразователя представлена на рис. 7.
Дальнейшее преобразование сигналов разностной частоты, являющейся мерой расстройки генераторов, связанной с образованием пленки конденсата рабочей жидкости на измерительной поверхности емкостного датчика, производится на подключенном к компьютеру цифровом осциллографе AKIP Tektronix, позволяющем выполнять все необходимые математические операции с сигналами и проводить измерения по двум каналам с частотой дискретизации до 1 ГГц с высокой точностью.
Измерение температуры в измерительной и опорной TT производится с помощью двух термисторов по потенциометрической схеме, ток в цепи определяется с помощью образцовой катушки сопротивления Р 321 класса точности 0,01, размещенной в пассивном термостате при комнатной температуре. Источником тока служит набор батарей «Бакен» в заземленном металлическом кожухе. Измерителем является также подключенный к компьютеру цифровой вольтметр AKIP B7-7S или компаратор напряжений Р3003 с дискретностью 0,01 цВ, при этом выделяемая на каждом термисторе тепловая мощность WC такая же как при калибровке.
Thermistor current source
USB- Relay A5
OUT
temperature meter A6
«-
AKIP B7-7S USB
personal computer
- USB1 USB2 -
___USB3
AS
ф ф
Digital oscilloscope - USB AKIP (Tektronix)
Рис. 7. Схема емкостного преобразователя, состоящего из измерительного и опорного генераторов, смесителя и фильтра низких частот, схемы измерения температуры с помощью двух термисторов, коммутатора USB-Relay, вольтметра AKIP B7-7S, персонального компьютера PC и цифрового
осциллографа AKIP Tektronix
5б
to f1, f2
fout
A7
IN
IN2
USB
Ввод данных температуры на общую шину компьютера осуществляется с помощью измерительного модуля Е14-440. Для повышения точности измерений температуры (разности температур) сигналы терми-стора подвергают фильтрации постоянных составляющих напряжений с помощью получаемых от компаратора Р3003 калиброванных сигналов. После вычитания старших разрядов переменные составляющие подаются на четырехразрядный АЦП Е14-440 и далее в компьютер. В дальнейшем при расчете температуры старшие разряды (постоянная составляющая) добавляются программным способом.
Результаты измерений фиксируются в компьютере в виде массивов данных логарифмов сопротивлений термисторов и температуры.
Для целей сравнения и контроля измерений сигналы опорного и измерительного генераторов, смесителя и фильтра низких частот выведены на внешние выходы и могут быть подключены к измерительным приборам (усилителю, осциллографу, частотомеру, мосту переменного тока, спектроанализатору, селективному вольтметру и т. п.), находящимся на приборной стойке рядом с размещенными в калориметре измерительной и опорной ТТ.
Для повышения точности измерений толщины пленки конденсата внутри ТТ и исключения всех погрешностей, связанных с промежуточными преобразованиями «толщина пленки - изменение емкости датчика» и «изменение емкости датчика - разностная частота генераторов», была проведена калибровка всего емкостного преобразователя как целого с помощью фрагмента ТТ, изображенного на рис. 4. На внешней поверхности крышки 2 (см. рис. 4), был собран второй
измерительный генератор, идентичныи первому и также покрытый изолирующим составом и заключенный в изолирующий медный кожух с герметичной крышкой. Высота кожуха 7 мм, толщина стенок 0,25 мм, кожух также закрыт изолирующей крышкой.
Во внутреннюю полость удлиненного термостати-руемого кожуха 5 (рис. 4) был организован ввод и вывод проточной воды из внешнего стабилизированного термостата 18, изображенного на рис. 6, и условия теплообмена на поверхности второго измерительного генератора на крышке фрагмента ТТ были тождественными теплообмену первого измерительного генератора в вихревом проточном калориметре (см. рис. 6). Через термостатируемый кожух 5 (см. рис. 4), также прокачивался поток воды из внешнего стабилизированного термостата 18, изображенного на рис. 6. Температура проточной воды во внутренней полости и в самом кожухе была (298 ± 0,03) K.
В качестве опорного генератора был использован штатный опорный генератор, размещенный на заполненной сухим воздухом опорной ТТ, изображенной на рис. 6. По результатам измерений разностей частот сигналов второго измерительного генератора и первого опорного генератора были составлены массивы экспериментальных данных разностной частоты и толщины слоя калибровочной жидкости на поверхности измерительного емкостного датчика внутри полости фрагмента 3 ТТ (см. рис. 4) для трех жидкостей.
Результаты калибровки второго измерительного генератора представлены на рис. 8. Погрешности определения разностей частот меньше 0,2 kHz, погрешности определения толщины слоя калибровочной жидкости 0,01 мм.
Рис. 8. Калибровочные кривые разностей частот измерительного и опорного высокочастотных генераторов в зависимости от толщины слоя рабочих жидкостей: 1 - вода Н20; 2 - этиловый спирт С2Н50Н; 3 - диэтиловый эфир С4Н100
Градуировочные кривые разностей частот измерительного и опорного генераторов выходят на насыщение, в случае воды это ~248 кГц, этилового спирта ~157 кГц, диэтилового эфира ~130 кГц. Переход в режим насыщения при измерениях разностей частот связан с тем, что толщина калибровочной жидкости начинает превышать глубину проникновения электрического поля емкостного датчика, что является его важным конструктивным параметром. Величины частот насыщения при использовании различных рабочих жидкостей определяются диэлектрической проницаемостью £h2o = 81; £c2h5oh = 26,8; £c4h10o = 4,3, T = 298 K.
Хорошо видно, что наклон полученных градуиро-вочных кривых, определяемый чувствительностью емкостного преобразователя, зависит от диэлектрической проницаемости применяемых жидкостей. Чувствительность нашей аппаратуры максимальна в случае применения воды (dAfdh) ~ 160 kHz/мм, меньше в случае этилового спирта (dAf/dh) ~ 118 kHz/мм и еще меньше в случае применения диэтилового эфира (dAf/dh) ~ 100 kHz/мм.
Полиномиальное уравнение, описывающее изменение разности частот А/ измерительного и опорного генераторов в зависимости от толщины слоя воды на измеряющей поверхности емкостного датчика, может быть представлено в следующем виде:
А/ = —0,0025103-h9 + 0,0760819'h8 -
- 0,9928788-h7 + 7,3051863-h6 -
- 33,2857468-hs+ 97,2342453-h4 -
- 185,5335891-h3 + 250,6751833-h2 -
- 293,8009809'h + 0,2046558. (4)
Размерности А/ приведены в kHz, h - в мм, стандартное отклонение о = 0,5177921, R2 = 0,9995247.
Полиномиальное уравнение, описывающее изменение разности частот измерительного и опорного генераторов в зависимости от толщины слоя этилового спирта на измеряющей поверхности емкостного датчика может быть представлено в следующем виде:
А/ = -0,1451933 h9 + 2,6374625-h8 -
- 19,8016726-h7 + 78,6063803-h6 -
- 172,7376236-h5 + 188,4840143-h4 -
- 24,9711599-h3 + 183,4739213-h2 -
- 248,4380688-h + 0,2045959. (5)
Размерности А/ приведены в kHz, h - в мм, стандартное отклонение о = 0,504563, R2 = 0,999852.
Полиномиальное уравнение, описывающее изменение разности частот измерительного и опорного генераторов в зависимости от толщины слоя диэтилового эфира на измеряющей поверхности емкостного датчика может быть представлено в следующем виде:
А/ = -0,7788106-h9 + 12,9161615 h8 -
- 90,3403523-h7 + 347,1385857-h6 -
- 801,059099-h5 + 1142,7857879-h4 -
- 1008,542371-h3 + 562,9248708-h2 -- 258,5727559'h + 0,2026473.
Размерности А/ приведены в kHz, h - в мм, стандартное отклонение о = 0,670613, R2 = 0,9988017.
Емкостный датчик. Проведение измерений. После прогрева аппаратуры, включения генераторов и достижения температурного равновесия термисторов в измерительной и опорной ТТ производится подстройка частоты опорного генератора к частоте измерительного. До включения подогрева испарителей и начала работы ТТ разность частот устанавливается близкой к нулю, частота измерительного генератора всегда меньше частоты опорного генератора на небольшую величину 0,2 kHz. В дальнейшем при образовании пленки конденсата частота измерительного генератора уменьшается, при этом разность частот увеличивается и не меняет знак. Разность температур двух термисторов при равновесии не более 1Т0-3 K.
Программа, управляющая работой емкостного преобразователя, имеет два режима работы: «контроль» и «измерение». В режиме «контроль» производится циклический опрос всех датчиков, включая термопары, термисторы, емкостные датчики, обрабатываются результаты измерений и выводятся на экран дисплея. В этом режиме уточняются такие параметры управляющей программы, как длительность цикла опроса датчиков, времена измерений цифровых вольтметров, осциллографа, частотомера и т. д. После выхода испарителя ТТ и вихревого проточного калориметра на стационарные изотермические состояния программа переключается на режим «измерение». В этом режиме проводятся измерения разности частот опорного генератора и уменьшившейся частоты измерительного генератора, температуры термисторов и термопар, теплопередающих характеристик ТТ, обрабатываются результаты измерений, вычисляются среднее, максимальное и минимальное значение толщины и температуры пленки и выводятся на экран дисплея. При расчете толщины и температуры пленки диэтилового эфира используется калибровочное полиномиальное уравнение (6) и др.
Несмотря на термостабилизацию измерительного и опорного генераторов в проточном калориметре с водой при постоянной температуре, минимальную длину проводов, тщательное экранирование и термо-статирование всех проводов, разностная частота А/ генераторов медленно дрейфует примерно на 0,25 kHz при проведении измерений. Этот дрейф определяет наименьшее значение изменения емкости ~3 • 10-6 pF, которое может измерить наша аппаратура.
Результаты измерений толщины и температуры пленки диэтилового эфира на поверхности конденсации представлены на рис. 9 и 10.
Величина пульсаций температуры пленки не превышает 1 K.
Результаты измерений усредненных во времени значений толщины слоя диэтилового эфира на поверхности конденсации внутри ТТ в зависимости от тепловой нагрузки на испаритель приведены на рис. 11. Получена нелинейная резко уменьшающаяся зависимость толщины пленки жидкого конденсата в зависимости от перегрева испарителя ТТ, абсолютная по-
(6)
грешность измерений толщины не более 2-10 мм.
Рис. 9. Осциллограмма толщины пленки диэтилового эфира на измерительной поверхности емкостного датчика, совпадающей с поверхностью конденсации в короткой ТТ. Величина пульсаций толщины пленки не превышает 0,002 мм
Рис. 10. Осциллограмма температуры пленки диэтилового эфира на измерительной поверхности емкостного датчика, совпадающей с поверхностью конденсации в короткой ТТ
Рис. 11. Зависимость усредненных значений толщины пленки диэтилового эфира на поверхности конденсации от величины перегрева испарителя ТТ относительно температуры кипения эфира 8Т = Тв - Т (К) в полулогарифмической системе координат. Хорошо видно, что разброс экспериментальных точек, начиная с перегрева испарителя §Т = 10-11 К, увеличивается, что связано с началом кипения и образованием влажного пара с микрокаплями жидкости в паровом
канале ТТ
Минимальное значение измеряемой толщины пленки конденсата на поверхности открытого емкостного датчика (поверхности конденсации), доступное нашей аппаратуре, составляет 2-10-3 мм.
Полученные результаты позволяют определить истинную толщину и температуру пленки на поверхности конденсации внутри ТТ.
Дальнейшие результаты исследований и подробный анализ течения пленки на поверхности конденсации внутри низкотемпературных ТТ будут представлены в следующих публикациях.
Заключение
1. Емкостный метод может быть применен для измерения мгновенных и средних (усредненных во времени) значений толщины пленки диэтилового эфира на поверхности конденсации в коротких низкотемпературных ТТ.
2. Калибровка открытого емкостного датчика должна быть проведена в условиях, идентичных условиям измерений в работающей ТТ. Для калибровки необходимо применять фрагмент ТТ, изображенный на рис. 4, с идентичным распределением металла вокруг емкостного датчика.
3. Для повышения точности измерений толщины пленки конденсата рабочей жидкости необходимо проводить калибровку емкостного преобразователя целиком на фрагменте ТТ и определить функциональную зависимость разности частот от толщины слоя калибровочной жидкости.
4. Толщина пленки конденсата рабочей жидкости в коротких низкотемпературных ТТ при увеличении перегрева испарителя резко уменьшается. Получена нелинейная зависимость толщины пленки жидкого конденсата от перегрева испарителя ТТ, абсолютная погрешность измерений толщины не более 2-10-3 мм. Тепловое сопротивление пленки конденсата на поверхности конденсации составляет до 60 % полного теплового сопротивления короткой ТТ.
Библиографические ссылки
1. Seryakov A. V. Pulsation flow in the vapour channel of short low temperature range heat pipes // International Journal on Heat and Mass Transfer Theory and Application. 2014. Vol. 2, N 2. Pp. 40-49.
2. Seryakov A. V., Ananiev V. I., Orlov A. V. Condensation research in the short low-temperature range heat pipes // Proceedings of the IX Minsk Intern. Seminar of Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators, Power Sources (Minsk, 7-10 September 2015). Vol. 2. P. 168-176.
3. Seryakov A. V., Ananiev V. I. Condensation research in the short low-temperature range heat pipes // Proceedings of the VIII Intern. Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer (Sarajevo, September 15-18, 2015). Begell House Inc. P. 693-696.
4. Seryakov A. V., Konkin A. V. Numerical simulation of pulsations in vapour channel of low-temperature range heat pipes // Proceedings of the VIII Intern. Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer (Sarajevo, September 15-18, 2015). Begell House Inc. Pp. 677-680.
5. Иоссель Ю. Я., Кочанов Э. С., Струнский М. Г. Расчет электрической емкости. 2-е изд., перераб. и доп. Л. : Энергоиздат, 1981. 288 с.
6. Форейт И. Емкостные датчики неэлектрических величин : пер. с чеш. М. : Энергия, 1966. 160 с.
7. Роговая А. Олевский В. М., Ринова Н. С. Измерение толщины и профилей жидкостной пленки // Приборы и техника эксперимента. 1968. № 1. С. 189-192.
8. Ozgu M. R., Chen J. C., Eberhardt N. A capacitance method for measurement the film thickness in two-phase flow // Review of Scientific Instruments. 1973. Vol. 44. Pp. 1714-1716.
9. Klausner J. F., Zeng L. Z., Bernhard D. M. Development of a film thickness probe using capacitance for asymmetrical two-phase flow with heat addition // Review of Scientific Instruments. 1992. Vol. 63. Pp. 3147-3152.
10. Емкостный измеритель локальной толщины пленки жидкости / С. В. Кротов [и др.] // Приборы и техника эксперимента. 1997. № 1. С. 149-152.
11. Течение пленки криогенной жидкости по вертикальной поверхности / С. В. Алексеенко [и др.] // Теплофизика и a3poMexaHHKa. 1997. T. 4, № 3. C. 307-317.
12. Динамика течения интенсивно испаряющейся волновой пленки жидкости / А. Н. Павленко [и др.] // Прикладная механика, техническая физика. 2001. Т. 42, № 3. С. 107-115.
13. Алексеенко С. В., Накоряков В. Е., Поку-саев Б. Г. Волновое течение пленок жидкости. Новосибирск : ВО «Наука», 1992. 256 с.
14. Thorncroft G. E., Klausner J. F. A Capacitance sensor for two-phase liquid film thickness measurements in a square duct // Journal of Fluids Engineering. 1997. Vol. 119, № 1. Pp. 164-169.
15. Capacitive sensing of droplets for microfluidic devices based on thermocapillary actuation // The Royal Society of Chemistry. Lab Chip. 2004. Vol. 4. Pp. 473-480.
16. Tibirifa C. B., Nascimento F. J., Ribatski G. Film thickness measurement techniques applied to micro-scale two-phase flow systems // Experimental Thermal and Fluid Science. 2010. Vol. 34. Pp. 463-473.
17. Пат. на полезную модель 152108. Емкостный датчик определения толщины слоя жидкости / Серя-ков А. В. Опубл. 27.06.2015, Бюл. № 18.2015.
18. Серяков А. В., Конькин А. В., Белоусов В. К. Применение струйного парового сопла в тепловых трубах среднетемпературного диапазона // Вестник СибГАУ. 2012. Вып. 1(41). С. 142-147.
19. Seryakov A. V. Velocity measurements in the vapour channel of low temperature range heat pipes // International Journal of Engineering Research & Technology. 2013. Vol. 2, № 8. Pp. 1595-1603.
20. Ахадов Я. Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей : справочник ГСССД. М. : Изд-во стандартов. 1972. 412 с.
21. Кэй Д., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. М. : Гос. изд-во физико-математической лит. 1962. 247 с.
22. Таблицы физических величин : справочник / под ред. акад. И. К. Кикоина. М. : Атомиздат, 1976. 1008 с.
23. Рабинович В. А., Хавин 3. Я. Краткий химический справочник : справ. изд. / под ред. А. А. Потехи-на, А. И. Ефимова. СПб. : Химия, 1994. 432 с.
24. A formulation for the static permittivity of water and steam at temperatures from 238 K to 873 K at pressures up to 120 MPa, including derivatives and Debye-Huckel coefficients / D. P. Fernandes [et al.] // Journal of Physical and Chemistry Reference Data. 1997. Vol. 26. Pp. 1125-1166.
25. A database for the static dielectric constant of water and steam / D. P. Fernandes [et al.] // Journal of Physical and Chemistry Reference Data. 1995. Vol. 24, № 1. Pp. 33-69.
26. Серяков А. В. Измерение температуры терми-сторами // Вестник СибГАУ. 2013. Вып. 1(47), C. 167-172.
27. Серяков А. В. Повышение точности измерения температуры термисторами // Датчики и системы. 2013. № 1. C. 38-42.
28. Seryakov A. V. A new method for temperature measurement using thermistors // International Journal of Engineering Research & Technology. 2013. Vol. 2, № 7. Pp. 444-454.
29. Seryakov A. V. A universal method for temperature measurement using thermistors // National Journal of Engineering and Technology Research. 2013. Vol. 1(1). Pp. 014-020.
References
1. Seryakov A. V. Pulsation flow in the vapour channel of short low temperature range heat pipes. International Journal on Heat and Mass Transfer Theory and Application. 2014, Vol. 2, No. 2, P. 40-49.
2. Seryakov A. V., Ananiev V. I., Orlov A. V. [Condensation research in the short low-temperature range heat pipes]. Proceedings of the IX Minsk International Seminar of Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators, Power Sources. Minsk, Belarus, 7-10 September 2015, Vol. 2, P. 168-176.
3. Seryakov A. V., Ananiev V. I. [Condensation research in the short low-temperature range heat pipes]. Proceedings of the VIII International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer. Sarajevo, Bosnia and Herzegovina, September 15-18, 2015. Begell House Inc. P. 693-696.
4. Seryakov A. V., Konkin A. V. [Numerical simulation of pulsations in vapour channel of low-temperature range heat pipes]. Proceedings of the VIII International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer. Sarajevo, Bosnia and Herzegovina, September 15-18, 2015. Begell House Inc. P. 677-680.
5. Iossel Y. Ya., Kochanov E. S., Strunskiy M. G. Raschet elektricheskoy emkosti. [The calculation of the electric capacity]. Leningrad, Energoizdat Publ., 1981, 288 p.
6. Foreit I. Emkostnye datchiki neelektricheskikh velichin. [Capacitive sensors of non-electrical quantities]. Moscow, Energiya Publ., 1960, 160 p.
7. Rogovaya A., Olevskiy V. M., Rinova N. S. [Measurement of the thickness and profile of the liquid film]. Pribory I tekhnika eksperimenta. 1968, No. 1, P. 189-192 (In Russ.).
8. Ozgu M. R., Chen J. C., Eberhardt N. A capacitance method for measurement of film thickness in two-phase flow. Review of Scientific Instruments. 1973, Vol. 44, P. 1714-1716.
9. Klausner J. F., Zeng L. Z., Bernhard D. M. Development of a film thickness probe using capacitance for asymmetrical two-phase flow with heat addition. Review of Scientific Instruments 1992, Vol. 63, P. 31473152.
10. Krotov S. V., Nazarov A. D., Pavlenko A. N., Pecherkin N. I., Serov A. F., Chexovich V. Y. [Capacitive meter of local thickness of liquid film]. Pribory I tekhnika eksperimenta. 1997, No. 1, P. 149-152 (In Russ.).
11. Alekseenko S. V., Nazarov A. D., Pavlenko A. N., Serov A. F., Chexovich V.Y. [The flow of the cryogenic liquid film on a vertical surface]. Thermophysics and Aeromechanics. 1997, Vol. 4, No. 3, P. 307-317 (In Russ.).
12. Pavlenko A. N., Lel V. V., Serov A. F., Naza-rov A. D. [Flow dynamics of intensively evaporating wave liquid film]. Prukladnaya Mexanika I Texnicheskaya Physica. 2001, Vol. 42, No. 3, P. 107-115 (In Russ.).
13. Alekseenko S. V., Nakoryakov V. E., Pokusaev B. G. Volnovoe Techenie plenok zhidkosti. [The wave flow of liquid films]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1992, 256 p.
14. Thorncroft G. E., Klausner J. F. A Capacitance sensor for two-phase liquid film thickness measurements in a square duct. Journal of Fluids Engineering. 1997, Vol. 119, No. 1, P. 164-169.
15. Capacitive sensing of droplets for microfluidic devices based on thermocapillary actuation The Royal Society of Chemistry. Lab Chip. 2004, Vol. 4, P. 473-480.
16. Tibirifa C. B., Nascimento F. J., Ribatski G. Film thickness measurement techniques applied to micro-scale two-phase flow systems. Experimental Thermal and Fluid Science. 2010, Vol. 34, P. 463-473.
17. Seryakov A. V. Emkostnyy datchik opredeleniya tolshchiny sloya zhidkosti. [Capacitive sensor for determining the liquid layer thickness]. Patent RF, No. 152108, 2015.
18. Seryakov A. V., Konkin A. V., Belousov V. K. [The application of steam jet nozzle in heat pipes of medium temperature range]. Vestnik SibGAU. 2012, No. 1(41), P. 142-147 (In Russ.).
19. Seryakov A. V. Velocity measurements in the vapour channel of low temperature range heat pipes. International Journal of Engineering Research & Technology, 2013, Vol. 2, No. 8, P. 1595-1603.
20. Axadov Ya. Y. Dielektricheskie svoistva chistykh zhidkostey. [Dielectric properties of pure liquids]. Moscow, Izdatelstvo Standartov Publ., 1972, 412 p.
21. Key D., Lebi T. Tablitsy fyzicheskikh i khimi-cheskikh postoyannykh. [Tables of physical and chemical constants]. Moscow, Gosudarstvennoe izd-vo phyziko-matematicheskoy literature Publ., 1962, 247 p.
22. Tablitsy fyzicheskikh velichin. Spravochnik. [Tables of physical and chemical constants. Handbook]. Ed. Kikoina I. K. Moscow, Atomizdat Publ., 1976, 1008 p.
23. Rabinovich V. A., Xavin Z. Ya. Kratkiy khimicheskiy spravochnick [Brief chemical Handbook]. Ed. Potexin A. A., Efimov A. I. St. Petersburg, Khimiya Publ., 1994, 432 p.
24. Fernandes D. P. et al. A formulation for the static permittivity of water and steam at temperatures from 238K to 873K at pressures up to 120 MPa, including derivatives and Debye-Huckel coefficients. Journal of Physical and Chemistry Reference Data. 1997, Vol. 26, P. 1125-1166.
25. Fernandes D. P. et al. A database for the static dielectric constant of water and steam. Journal of Physical and Chemistry Reference Data. 1995, Vol. 24, No. 1, P. 33-69.
26. Seryakov A. V. [Temperature measurement with thermistors]. Vestnik SibGAU. 2013, No. 1(47), P. 167172 (In Russ.).
27. Seryakov A. V. [Improving the accuracy of the temperature measurement with thermistors]. Datchiky i Systemu. 2013, No. 1, P. 38-42 (In Russ.).
28. Seryakov A. V. A new method for temperature measurement using thermistors. International Journal of Engineering Research & Technology. 2013, Vol. 2, No. 7, P. 444-454.
29. Seryakov A. V. A universal method for temperature measurement using thermistors. National Journal of Engineering and Technology Research. Academia Publishing. 2013, Vol. 1(1), P. 014-020.
© Серяков А. В., Михайлов Ю. E., ШакшинС. Л., 2016
