用电热法测固体比热容实验的改进

用电热法测固体比热容实验中虽然可以对初温和终温用作图法进行修正,但这种修正并不能从根本上解决量热器在升温过程中与周围环境之间的热交换问题,而且无法修正在实验过程中由于搅拌器的不断搅拌,增加了系统的机械能而引入的系统误差。我们对此实验作了改进,采用甲、     

超导四极磁体降温和升温过程的数值模拟

 超导四极(SCQ)磁体是北京正负电子对撞机重大升级改造中的新增关键设备之一,在磁体降温和升温过程中,温度梯度引起的过大热应力有可能毁坏磁体。从SCQ磁体安全运行角度来研究该磁体降温和升温过程,提出了SCQ磁体降温和升温的数值模型。利用该模型计算得到降温和升温时间分别为120 min和150 min。考察了氦流进出磁体温度、压力、磁体上最高温度和最低温度以及最大温差的变化过程。降温过程中磁体上的最大温差为46.5 K,升温过程中磁体上的最大温差为47.3 K。降温过程中氦流最大压力为0.39 MPa,升温过程最大压力为0.41 MPa。为保证磁体安全运行,应小心调节混合气的温度,尽量使磁体上的温度分布均匀后再注入4.5 K或300 K的氦气。     

用于气象观测的阵列式温度传感器流体动力学分析与实验研究

传统百叶箱和防辐射罩内部的温度传感器受到太阳辐射会导致其温度高于大气真实温度, 升温量可达0.8 K甚至更高. 为提高大气温度观测精度, 本文设计了一种阵列式温度传感器. 利用计算流体动力学方法分析计算该传感器在不同环境条件下的辐射升温量, 采用遗传算法对计算结果进行拟合, 获得辐射升温量修正方程. 为验证阵列式温度传感器的实际性能, 研制了强制通风温度测量平台. 将阵列式温度传感器、配有传统防辐射罩的温度传感器和强制通风温度测量平台置于相同环境下, 进行大气温度观测比对实验. 配有传统防辐射罩的温度传感器辐射升温量平均值为0.409 K; 与前者相比, 阵列式温度传感器的辐射升温量仅为0.027 K. 这种阵列式温度传感器可将辐射升温引起的误差降低约93%. 辐射升温量实验测量值与修正方程修正值之间的平均偏移量为0.0174 K, 均方根误差为0.0215 K, 该结果验证了计算流体动力学方法与遗传算法的准确性. 如果配合计算流体动力学方法与遗传算法, 温度测量精度有进一步提高的潜力.     

混合法测比热容实验作图外推法的理论依据

混合法测比热容实验是大学物理实验的经典热学实验,但是混合热交换前A系统的温度和热交换后C系统的温度无法确切测出,实验中采用作图外推法作热交换无限快处理,将无法测出的温度值推导出来。实际教学过程中发现学生对该处理方法的理论依据存在疑问,本文分析了作图外推法作散热修正的适用条件,着重探讨了作图外推法作散热修正的理论依据是真实的热交换过程向热交换无限快过程吸热热量与放热热量相等,最后给出了其他用到作图外推法的物理实验。     

LiIO_3晶体相变的研究

本文用差热分析、恒温热处理、室温及高温x 射线衍射等方法, 对LIIO_3 晶体的相变问题进行了研究. 弄清了升温过程中r相的本质, 它是井没有稳定存在的温度区间, 只能在一定温度范围, 一定时间内存在的, 从第一 相转变为第二 相的过渡相. 熔态LiI03的冷凝过程不同于固态升温过程; 这里存在着另一些新相. 由于冷凝条件不同, 因而结构也不尽相同, 这些新相在继续冷却时大部分转变为第一 相, 但在未转变为第一相之前, 再度升温时, 则转变为第二相. 从高温X 射线衍射发现: 差热分析曲线上所示的的相变温度是出现新相的温度, 这时还伴随着大量的原有相的衍射线, 随着时间的延长和温度的改变。原来的相才逐渐消失.同时也证实了相变过程需要保温时间和第二相的下种自催化作用. 关键词：     

LiIO3晶体相变的研究

本文用差热分析、恒温热处理、室温及高温X射线衍射等方法,对LiIO₃晶体的相变问题进行了研究。弄清了升温过程中γ相的本质,它是并没有稳定存在的温度区间,只能在一定温度范围,一定时间内存在的,从α相转变为β相的过渡相。熔态LiIO₃的冷凝过程不同于固态升温过程;这里存在着另一些新相——δ相。由于冷凝条件不同,因而结构也不尽相同,这些δ相在继续冷却时大部分转变为α相,但在未转变为α相之前,再度升温时,则转变为β相。从高温X射线衍射发现:差热分析曲线上所示的α←→γ和δ→α的相变温度是出现新相的温度,这时还伴随着大量的原有相的衍射线,随着时间的延长和温度的改变,原来的相才逐渐消失。同时也证实了γ→β的相变过程需要保温时间和β相的下种自催化作用。     

利用快速退火法从非晶硅薄膜中生长纳米硅晶粒

报道了一种从非晶硅薄膜中生长纳米硅晶粒的方法。含氢非晶硅薄膜经过快速热退火处理后，用拉曼散射和X射线衍射技术对样品进行分析。实验结果表明：纳米硅晶粒不但能在非晶硅薄膜中形成，而且所形成的纳米硅晶粒的大小随着热退火过程中升温快慢而变化。在升温过程中，若单位时间内温度变化量较大（－100℃/s），则所形成纳米硅粒较小（1．6－15nm）； 若单位时间内温度变化量较低（－1℃/s），则纳米硅粒较大（23－46nm）。根据晶体生长理论和计算机模拟，讨论了升温快慢与所形成的纳米硅颗粒大小的关系。     

测定物质比热容实验的探讨

混合法测定物质的比热容实验的方法：首先将被测物的质量进行测量,然后把被测物放入水中加热并测量其温度;测量量热器中水的质量,并测出其温度;再把高温被测物放进量热器中搅拌,测量出混合后的终温;然后根据比热容公式计算出被测物的比热容．然而学生实验中发现测量值始终小于理论值,这是由于整个实验过程损失了较多的热量．那么如何减小误差,本文对此提加以探讨．     

用电热法测定热功当量实验中的升温曲线方法

一、原理一个热容量为C的系统,初始温度为T_0,电源以稳定的功率(Ⅵ)对其做功,如果在升温过程中,系统和周围环境没有热量交换,经过时间t后,系统的温度升至T_t′,则热功当量J应为:     

工作于非标准环境下体吸收型激光能量计的研制

研究了能直接工作于非标准环境下的体吸收型激光能量计.由能量计热传导、热对流、热辐射的单位时间热交换方程推导出单位时间内能量计升温过程中热能损失的数学模型,根据数学模型对能量计整个升温过程的热损失进行补偿,使得能量计对于不同脉冲长度入射激光的测量结果重复性由4.7%提高到了0.6%,消除了能量计热损失给测量带来的不利影响.针对环境温度从-40℃变化到70℃测温用铜-康铜热电堆对1℃温差响应电压剧增30%的问题,在环境试验箱进行不同环境温度下的激光能量测量实验,得出了能量计不同环境温度下测量结果的修正系数,并利用最小二乘法建立了修正系数同环境温度之间的函数关系,使得环境温度对测量结果的影响得到了修正.     

脉冲驱动磁化等离子体内爆升温点火的数值模拟北大核心CSCD

通过建立物理模型,用一维三温拉氏磁流体力学程序分析了由强电流(MA)脉冲驱动的金属套筒内爆压缩磁化等离子体的升温点火及能量增益过程。分析了脉冲驱动的金属套筒内爆、不同驱动源对金属套筒内爆升温的影响、Z箍缩过程中内嵌磁场和预加热温度对磁化等离子体升温的影响,以及点火需要的初态参数和点火后的能量输出。此外,对该过程中磁场增加α粒子能量沉积、降低电子离子热传导能量损失的物理机制做了介绍和分析。磁流体数值模拟结果显示:当初始的内嵌磁场和燃料的预加热温度分别取5T和250eV时,即可获得超过4keV的升温,初始参数包括内嵌磁场、预加热温度、燃料密度、套筒尺度、驱动脉冲幅值、加载时间等。在一定的条件下,点火成功,可产生kT量级的强磁场,并获得百kJ/mm量级的能量输出。     

超急速爆发沸腾传热的实验与理论研究

超急速爆发沸腾研究具有重大理论与实用价值。本文在实验研究的基础上,建立了脉冲激光作用下超急速爆发沸腾传热数学模型,并采用恰当的数值处理方法进行了数值模拟计算。结果表明,计算与实验结果基本吻合,在超急速爆发沸腾过程中,汽相、液相的升温吸热以及汽化潜热等是影响温度变化的重要因素,实际过程中应综合加以考虑。     

痕量气体可调谐激光二极管吸收光谱分析系统在线自校准技术研究

可调谐激光二极管吸收光谱技术(TDLAS)是最有潜力的痕量气体在线监测技术之一。受测量原理的限制,其测量结果受温度和气压影响很大,目前多采用现场安装传感器来测量温度和气压信息,以对该误差进行修正。提出了利用在线参考气室对TDLAS系统中温度、气压变化引起的测量误差进行在线自校准;该参考气室内包含标准浓度的被测气体,并带有能变形的压力膜盒,工作的时候,该气室被放置在被测气体工作环境中,能自适应地调整室内气压和温度;在一次扫描过程中同时测得工作光路和参考光路的吸收光谱,并求得二者的吸收谱线强度比,即可得到校准后的被测痕量气体的浓度,无需考虑温度和气压影响;还介绍了这一自校准系统的原理、设计、实验和现场应用。     

连续YAG激光辐照涂层45#钢的温升和升温率研究

 计算了激光辐照涂层金属材料过程中温升和升温率。研究了45^#钢表面状况受激光辐照产生的温度响应。给出了相同激光功率密度辐照下,不同厚度靶的后表面温度场分布以及不同激光光斑尺寸对后靶面的温升,并给出了对应的升温率随辐照时间、靶厚度的变化。     

橡胶微波加热的数值模拟研究

本文运用ANSYS有限元软件对橡胶的微波加热过程进行了数值模拟研究,分别获得了传统加热方式下和微波功率为5 kW,6 kW,7 kW,8 kW,9 kW,10 kW时橡胶的升温效应,结果表明,微波加热的时间短,效率高。经微波加热后橡胶内部的焦耳热密度分布和温度分布不均匀,但橡胶的温度分布规律与焦耳热密度分布规律相同,胶料中间部位升温最高,并且胶料的温度随微波功率的升高而升高。     

利用分子动力学模拟研究气体双向泻流过程

本文利用分子动理论从理论上推导了理想气体的双向泻流过程。即在一个绝热容器中加入一绝热隔板,在隔板两边分别设置初始条件不同的理想气体。在两子系统达到平衡时开放隔板上一小孔,使两子系统进行双向泻流。除了理论推导,本文也引入分子动力学模拟计算了温度随时间变化曲线。这种双向泄流可能会产生一些违反常识的有趣的现象,我们发现在满足特定条件下,初始温度高的气体会先升温再降温,而初始温度低的气体会先降温再升温,直至温度相等为止。     

气相沉积法制备聚酰亚胺薄膜的热环化研究

采用两种单体同时蒸发沉积聚合方法制备得到聚酰亚胺（PI）薄膜。对不同温度下和不同恒温时间的聚酰胺酸（PAA）薄膜进行了红外分析,将300 ℃恒温3 h以上的薄膜脱膜,用白光干涉仪测量了PI薄膜热环化前后表面质量。采用热重分析仪在不同升温速率条件下对薄膜进行了分析。结果表明,在热环化过程中,随着温度增加亚胺化程度逐渐增加。在300 ℃时随着恒温时间增加亚胺化程度逐渐增加,恒温3 h以上薄膜亚胺化较为完全,可以获得完整且不易破损的自支撑薄膜。在热环化过程中,升温速率较低时薄膜的亚胺化程度在低温区转化率提高,过量单体蒸发更完全,故一般选择较小的升温速率,约10 ℃/min甚至更低。采用上述热环化工艺得到了亚胺化程度较高且不易破损的PI薄膜,其表面均方根粗糙度为9.8 nm。     

金属粉末压坯烧结过程的内耗研究

烧结在粉末冶金过程中对最终产品质量起着关键性作用,理解和探索烧结过程中粉末压坯结构和缺陷的演变,明确烧结的起始温度、结晶温度等,可为烧结工艺的确定提供确切的信息.本文采用内耗技术系统研究了单元系纯Al, Mg, Cu, Fe粉末压坯烧结过程的内耗行为.在第一个循环的升降温过程中各发现了一个内耗峰、升温峰和降温峰.降温峰是一个稳定的弛豫型内耗峰,激活能和峰温表明,该峰起源于晶界的黏滞性滑移.升温峰的出现伴随着相对动力学模量和电阻的下降,材料性能发生显著变化,相应峰温可考虑作为单元系粉末烧结的起始温度.升温峰具有明显的压坯颗粒粒径和成型压力依赖性,随颗粒粒径或压制压力的减小而升高,这与颗粒间弱结合界面数量和微滑移可动性的增大有关.在升温测量时,主要通过弱结合界面微滑移耗能,内耗增加直至峰温所在位置,弱结合界面转化为颗粒间晶界,内耗迅速下降,形成了非稳定升温峰.升温峰的出现表明了粉末压坯烧结过程中颗粒间晶界的形成,相应峰温亦可作为粉末压坯的结晶温度.     

圆感应同步器安装误差修正方法研究

圆感应同步器数显表是精密测角元件,为达到较高的测角精度,必须对圆感应同步器的安装位置进行精密调整。在某经纬仪改造过程中,我们发现该经纬仪上圆感应同步器的安装位置不符合要求,致使数显表测角精度超差。由于没有设计安装调整装置,无法调整圆感应同步器,只能进行软件修正。通过对圆感应同步器安装位置给数显表测角精度带来的误差进行理论分析,得了出了数显表的误差模型,并在该数显表给出了确实可行的修正方法,修正后数显表测角精度满足该经纬仪精度要求。     

高温超导涂层导体CeO2缓冲层的化学溶液法制备及其热反应过程研究

本文通过化学溶液法在双轴织构的金属Ni-W衬底上外延生长了CeO2超导涂层导体缓冲层薄膜.X衍射极图表明其面内外织构良好.扫描电子显微镜和原子力显微镜观察薄膜表面光滑、平整且粗糙度低.采用差热分析研究了升温速率及样品质量对前驱溶液热反应过程的影响,结果表明其热反应主要经历了三个过程,其中吸附水的脱去和醋酸组的解离分别发生在110～140℃与230～240℃两个温度范围内,且受升温速率的影响很小,表明这两个反应都在较短的时间内完成.而发生在250～500℃温度段的氧化合成反应则需要较长的时间,其反应结束温度与升温速率近似成线性增加.X衍射分析进一步证实了上述三个热反应过程,当温度达到700℃时CeO2可以得到完好的结晶.