Улей-калориметр (2)

◄ Начало

Перепад температур оболочки можно измерять различными способами, однако предпочтительнее посредством равномерно размещенных по поверхности и последовательно соединенных термопар. Величина коэффициента К может быть определена при тарировании прибора, причем вовсе не обязательно вычислять саму разность температур, а достаточно выразить ее в функции суммарной электродвижущей силы (ЭДС), развиваемой батареей термопар. Тогда выражение для величины общего тепловыделения можно переписать в виде

Q = αЕ,

где Е — электродвижущая сила (ЭДС), мВ; α — чувствительность прибора, Вт/мВ.

Чувствительность улья-калориметра определяется при его тарировании.

Мы изготовили два таких улья. Улей №1 (рис. 1) вмещает 10 рамок 435х300 мм и имеет оболочку 1 из отдельных пластин, образующих дно, четыре стенки и крышу. Их закрепили на металлическом каркасе, сваренном из уголков 20х20 мм. Внутри разместили рамки 2 с пчелами и запасами кормов. В передней стенке оборудовали нижний 9 и верхний 8 летки, а в надрамочном пространстве — вентиляционные отверстия 5.

Для идентичности показаний при перемещениях пчел в улье совершенно необходимо равномерное распределение термопар по оболочке. В пластинах просверлили отверстия, через которые пропустили отрезки проволоки, образующие термопары 3. Использовали медную и копелевую проволоки, так как их можно спаять мягким припоем, но можно использовать и другие материалы. Проволоки на пластинах размещены рядами, а в ряду — чередуются. Разнородные проволоки скручивали и спаивали в ряду последовательно то с одной, то с другой стороны пластины, образуя спаи (всего на оболочке улья смонтировали 1124 спая). Концевые выводы пластин соединили перемычками 4, образуя единую систему. Начальный и конечный выводы соединили проводами 7 с измерительным прибором 6. Спаи термопар утопили в материал пластин и залили эпоксидной смолой. Пластины изготовили из органического стекла толщиной 4 мм, но можно взять и другой материал, обладающий стабильными теплофизическими и электроизоляционными характеристиками.

Улей-калориметр №2 также вмещает 10 рамок, но размером 435х230 мм, а элементы, образующие оболочку, выполнены из органического стекла толщиной 8 мм. Всего в нем 10 попарно одинаковых по размерам пластин, в каждую из которых вмонтированы батареи дифференциальных медно-копелевых термопар. Однако в отличие от предыдущей установки батареи термопар каждой из пластин автономны, что позволяет фиксировать тепловые потоки через каждый элемент оболочки: дно, стенки, крышу. В связи с тем что площадь отдельных элементов неодинакова, число термопар на каждом из них также различно.

При тарировании улей-калориметр №1 поместили в камеру с постоянной температурой, а вместо сотов в него поставили легкий объемный электрический нагреватель, питаемый от источника стабилизированного напряжения. Потребляемую нагревателем мощность измеряли ваттметром Д-566, а величину развиваемой ЭДС — потенциометром ПП-63. На питание подавали мощность от 3 до 40 Вт. Тарирование вели в двух режимах: с открытыми и закрытыми летками.

После подачи на нагреватель питающего напряжения ЭДС измеряли до тех пор, пока предыдущее показание существенно не отличалось от последующего. Чувствительность определили по формуле

α = Р_наг/E_уст,

где α — чувствительность, Вт/мВ; Р_наг — подаваемая на нагреватель мощность, Вт; Е_уст — установившаяся величина ЭДС, мВ.

Определив значение чувствительности для установленной мощности, перешли к ее учету при другом, более высоком значении, пока не достигли мощности, соизмеримой с максимальным тепловыделением пчелиной семьи.

Результаты тарирования представлены на рис. 2, где по оси абсцисс отложено значение подаваемой на нагреватель мощности, а по оси ординат — величина соответствующей ей ЭДС.

Кривая 1 показывает зависимость ЭДС от мощности при закрытых летках, кривая 2 — при открытых.

Из рисунка следует, что эта зависимость близка к линейной, то есть состояние летков очень слабо влияет на условия теплообмена. Оно начинает проявляться лишь при больших тепловыделениях.

Так, при тепловыделении 1 Вт разница составляет 3,3%, при 20 Вт — 3,7% и лишь при 30 Вт она достигает 7,3%. Поэтому величиной потерь тепла через открытые летки можно пренебречь с достаточной для практики точностью.

Окончание ►

А.И.КАСЬЯНОВ

НИИ пчеловодство

«

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

»