Accuracy Improvement of Thermal Conductivity Measurement of Liquids Used by Direct Heating Thermistor Method

Сергій Миколайович Матвієнко, Сергій Петрович Вислоух

Abstract


Background. This work addresses the determination accuracy improvement of thermal conductivity of liquids by direct heating thermistor method.

Objective. The aim of the paper is the determination accuracy improvement of thermal conductivity of liquids by analysis of possible measurement errors and development of methods and means of their reduction.

Methods. Types of materials’ thermal conductivity measurement errors are identified, which allowed differentially approach to their analysis. The introduction of appropriate correction factors, determined through the use of standard liquids, was proposed to reduce the error of the measurement method.

Results. Main causes of errors in the research are considered and effective ways to reduce them are provided. The possibility of reducing the measurement error by accumulating the data of multiple observations and their statistical processing is justified.

Conclusions. Results of experimental studies with control materials using established device, which showed high accuracy and efficiency for measuring the thermal conductivity of liquids are presented.


Keywords


Accuracy improvement; Thermal conductivity of liquids; Direct heating thermistor method

References


D.A. Lyubimova et al., Measurement of Thermal Properties of Thermal Insulation Materials by Regular Condition of the Third Kind. Tambov, Russia: FGBOU VPO TGTU, 2014 (in Russian).

A.A Lipaev, “Application of the periodic heating of experimental thermal physics”, in Proc. Int. Conf. Modern Methods and Research Means of Thermophysical Properties of Substances, St. Petersburg, Russia, 2010, pp. 182–195 (in Russian).

A.D. Ivliev, “Application of thermal waves for investigation of thermal properties of condensed matter”, in Proc. Int. Conf. Modern Methods and Research Means of Thermophysical Properties of Substances, St. Petersburg, Russia, 2010, pp. 65–74 (in Russian).

V.V. Klyuev, Unbrakable Control. Moscow, Russia: Mashinostroenie, 2010 (in Russian).

H. Kuttner et al., “Microminiaturized thermistor arrays for temperature gradient, flow and perfusion measurements”, Sensors and Actuators A: Physical, vol. 27, no. 1-3, pp. 641–645, 1991. doi: 10.1016/ 0924-4247(91)87064-A

C. Ould-Lahoucine et al., “A method for measuring thermal conductivity of liquids and powders with a thermistor probe”, Int. Commun. Heat Mass Transfer, vol. 30, no. 4, pp. 445–454, 2003. doi: 10.1016/S0735-1933(03)00073-3

H. Zhang et al., “Approaches to extract thermal properties from dual-thermistor heat pulse experimental data”, Measurement Sci. Technol., vol. 15, no. 1, pp. 221–227, 2003. doi: 10.1088/0957-0233/15/1/031

A.V. Zharov et al., “The experimental method of measuring the thermal conductivity of nanofluids”, Fundamental'nye Issledovaniya, no. 6-8, pp. 1345–350, 2014 (in Russian).

V.E. Kutsakova et al., Refrigerated Food Technology. St. Petersburg, Russia: GIORD, 2007 (in Russian).

V.I. Filippov, “The application of regular thermal regime methods for determining the thermal characteristics of foods”, Nauchnyj Zhurnal NIU ITMO, no. 3, 2015, pp. 22–30 (іn Russian).

D.V. Akulenko et al., “The measurement of thermal conductivity medium using a direct heating thermistor method”, Problemy Tekhnogennoy Bezopasnosti i Ustoychivogo Razvitiya FGBOU VPO TGTU, iss. III, pp. 49–52, 2012 (in Russian).

S. Matvienko et al., “Determination thermal and physical characteristics of liquids using pulse heating thermistor method”, Int. J. Eng. Res. Sci., vol. 2, iss. 5, pp. 250–258, 2016.

S. Matvienko et al., “Increasing accuracy of measuring thermal conductivity of liquids by using the direct heating thermistor method”, Eastern-European J. Enterprise Technol., vol. 4, no. 5 (82), pp. 20–30, 2016. doi: 10.15587/1729-4061.2016.75459

N. B.Vargaftik et al., Handbook of Thermal Conductivities of Liquids and Gases. Moscow, SU: Energoatomizdat, 1990 (in Russian).

The State System of Ensuring the Uniformity of Measurements. Direct Measurements with Multiple Observations. Methods of Treatment of Observations, DSTU GOST 8.207:2008, Oct. 01, 2008 (in Ukrainian).


GOST Style Citations


  1. Любимова Д.А., Пономарев С.В., Дивин А.Г. Измерение теплофизических свойств теплоизоляционных материалов методом регулярного режима третьего рода. – Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО ТГТУ, 2014. – 79 с.
     
  2. Липаев А.А. Применение метода периодического нагрева в экспериментальной теплофизике // Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ. – СПб: СПбГУНиПТ, 2010. – С. 182–195.
     
  3. Ивлиев А.Д. Применение метода температурных волн для исследования теплофизических свойств конденсированных веществ // Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ. – СПб: СПбГУНиПТ, 2010. – С. 65–74.
     
  4. Клюев В.В. Неразрушающий контроль: справочник. – М.: Машиностроение, 2004. – 679 с.
     
  5. Microminiaturized thermistor arrays for temperature gradient, flow and perfusion measurements / H. Kuttner, G. Urban, A. Jachimowicz et al. // Sensors and Actuators A: Physical. –1991. –  27, № 1-3. – P. 641–645.
     
  6. Ould-Lahoucine C., Sakashita H., Kumada T. A method for measuring thermal conductivity of liquids and powders with a thermistor probe // Int. Commun. Heat Mass Transfer. – 2003. – 30, № 4. – P. 445–454.
     
  7. Approaches to extract thermal properties from dual-thermistor heat pulse experimental data / H. Zhang, L. He, G. Zhao et al. // Measurement Sci. Technol. – 2003. – 15, № 1. – P. 221–227.
     
  8. Экспериментальный метод измерения теплопроводности наножидкости / А.В. Жаров, Н.Г. Савинский, А.А. Павлов, А.Н. Евдокимов // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 6-8. – С. 1345–1350.
     
  9. Холодильная технология пищевых продуктов / В.Е. Куцакова, С.В. Фролов, В.И. Филиппов, В.Б. Данин. – СПб: ГИОРД, 2007. – 224 с.
     
  10. Филиппов В.И. Применение методов регулярного теплового режима для определения теплофизических характеристик пищевых продуктов // Научн. журн. НИУ ИТМО. Сер. Процессы и аппараты пищевых производств. – 2015. – № 3. – С. 22–30.
     
  11. Акуленко Д.В., Агапов А.Н., Проценко И.Г. Измерение коэффициента теплопроводности среды с использованием термистора прямого подогрева // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития: Сб. науч. статей молодых ученых, аспирантов и студентов ФГБОУ ВПО ТГТУ. – 2012. – Вып. III. – C. 49–52.
     
  12. Matvienko S. Determination thermal and physical characteristics of liquids using pulse heating thermistor method // Int. J. Eng. Res. Sci. – 2016. –  2, iss. 5. – P. 250–258.
     
  13. Matvienko S., Vysloukh S., Martynchyk O. Increasing accuracy of measuring thermal conductivity of liquids by using the direct heating thermistor method // Eastern-European J. Enterprise Technol. – 2016. –  4, № 5 (82). – P. 20–30.
     
  14. Справочник по теплопроводности газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик, Л.П. Филиппов, А.А. Тарзиманов, Е.Е. Тоцкий. –М.: Энергоатомиздат, 1990. – 352 с.
     
  15. Державна система забезпечення єдності вимірювань. Прямі вимірювання з багаторазовими спостереженнями. Методи обробки результатів спостережень. Основні положення: ДСТУ ГОСТ 8.207:2008. – Чинний від 01.10.2008, № 201. – 7 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.20535/1810-0546.2016.6.83382

Refbacks

  • There are currently no refbacks.