Фактори інерційності рідинних мікротермометрів з тонкими капілярами

dc.citation.epage48
dc.citation.issue3
dc.citation.journalTitleВимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник
dc.citation.spage42
dc.citation.volume79
dc.contributor.affiliationНаціональний університет “Львівська політехніка”
dc.contributor.affiliationLviv Polytechnic National University
dc.contributor.authorМельник, Х. Л.
dc.contributor.authorMelnyk, K.
dc.coverage.placenameЛьвів
dc.date.accessioned2019-11-12T09:40:23Z
dc.date.available2019-11-12T09:40:23Z
dc.date.created2018-02-26
dc.date.issued2018-02-26
dc.description.abstractРідинні мікро- і нанотермометри виготовляють на основі капілярів, заповнених рідиною. Важливими є вид рідини (вода, спирт, ртуть тощо), кут нахилу термометра і відповідно, капіляра, його внутрішній діаметр. Нині потреба у мікро- і нанотермометрах з невисокою інерційністю і відповідно з малим діаметром капіляра зростає, а інформації щодо їх інерційності, необхідної, зокрема, для медицини стає недостатньо. Час їх теплової інерції достатньо малий, оскільки теплова рівновага термометра і контрольованого об’єкта встановлюється надзвичайно швидко. Проте насправді переміщення рідини в капілярі термометра, що визначає відлік значення температури, внаслідок зміни термодинамічних умов під час вимірювання не є настільки швидким, щоб задовольнити метрологів. Досвід вивчення спонтанного проникнення рідин у пористі мікро- і наноканали природних структур обмежується переважно працями, що фіксують істотність впливу початкових умов на швидкість проникнення. У роботі розглянуто особливості заповнення капілярів різних внутрішніх діаметрів за різних кутів нахилу, що дає змогу опрацьовувати питання технології виготовлення та використання вказаних термометрів, і отже, прогнозувати тривалість встановлення показів мікро- і нанотермометрів з термочутливою рідиною під час вимірювання, не обмежуючись розглядом лише теплових процесів. Для цього скористались законом Жюрена та рівняннями Вашборна й Босанке. На швидкість заповнення капіляра впливають в’язкість рідини, поверхневий натяг, довжина заповненої частини капіляра та його радіус. Оскільки в’язкість рідини незначно збільшується із підвищенням тиску й експоненційно зменшується із підвищенням температури, то вона обернено пропорційна до швидкості проникнення або переміщення меніска стовпчика термометра. Ми проаналізували вплив зазначених чинників на метрологічні параметри мікро- і нанотермометрів, що сприяє їх ефективнішому виготовленню та використанню.
dc.description.abstractMicro- and nanothermometers with liquid-phase sensitive elements are made on the basis of capillaries filled with liquid. Important is the kind of liquid (water, alcohol, mercury, etc.), the angle of inclination of the thermometer capillary, and its internal diameter. Currently the need for micro- and nanothermometers with low inertia and accordingly with the small diameter of the capillary is increasing, and information about their inertia, which is necessary, in particular, for medicine, becomes insufficient. The time of their thermal inertia is rather small, since the thermal equilibrium of the thermometer and the controlled object is set extremely fast. However, in reality, the movement of a liquid in a capillary of a thermometer, which determines the readout of the temperature value, due to the change in the thermodynamic conditions during the measurement, is not so rapid to satisfy the metrologists. The experience of studying the spontaneous penetration of liquids in porous micro- and nanochannels of natural structures is limited mainly by works that capture the significance of the influence of initial conditions. The features of filling capillaries of different internal diameters at different angles of inclination are considered in this paper. It enables to work out the technology of manufacturing and application of these thermometers, and thus to predict the duration of setting the micro- and nanothermometers’ indications not limiting by thermal inertia. For this purpose, the Washburn’s and Bosanquet equations are considered. Rate of filling the capillary is affected by fluid viscosity, surface tension, length of the filled capillary, and its diameter. Since the viscosity of the liquid increases slightly with pressure and decreases exponentially with temperature, it is inversely proportional to the rate of liquid penetration or to the rate of moving meniscus. It was analyzed the impact of these factors on the micro- and nanothermometers’ performance that promotes their efficient production and application.
dc.format.extent42-48
dc.format.pages7
dc.identifier.citationМельник Х. Л. Фактори інерційності рідинних мікротермометрів з тонкими капілярами / Х. Л. Мельник // Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2018. — Том 79. — № 3. — С. 42–48.
dc.identifier.citationenMelnyk K. Inertity factors of microthermometers with thin capillaries / K. Melnyk // Measuring equipment and metrology : scientific journal. — Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2018. — Vol 79. — No 3. — P. 42–48.
dc.identifier.urihttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/45528
dc.language.isouk
dc.publisherВидавництво Львівської політехніки
dc.relation.ispartofВимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник, 3 (79), 2018
dc.relation.ispartofMeasuring equipment and metrology : scientific journal, 3 (79), 2018
dc.relation.references1. S. Yatsyshyn, B. Stadnyk, Ya. Lutsyk, “Research in Nanothermometry. Part 8. Summary”, Sensors & Transducers, vol. 144, iss. 9, p. 1–15, 2012.
dc.relation.references2. P. Skoropad, B. Stadnyk, S. Yatsyshyn, H. Pol’ova, “Development of Noise Measurements, Part 7. Coriolis Mass Flowmeter and its Errors”, Sensors & Transducers, vol. 158, iss. 11, p. 249–254, 2013.
dc.relation.references3. B. Stadnyk, S. Yatsyshyn, O. Kozak, “Research in Nanothermometry. Part 2. Methodical Error Problem of Contact Thermometry”, Sensors & Transducers, vol. 140, iss. 5, p. 8–14, 2012.
dc.relation.references4. S. Yatsyshyn, B. Stadnyk, R. Samchenko, “CNT nanosensors in the tumors treatment”, Int. J. Biosen. Bioelectron., vol. 2, iss. 6, p. 188–189, 2017.
dc.relation.references5. X. Yang, Z. Zhou, F. Zheng et al, “High sensitivity temperature sensor based on a long, suspended single-walled carbon nanotube array”, Micro & Nano letters, IET, vol. 5, iss. 2, p. 157–161, 2010.
dc.relation.references6. S. Yatsyshyn, B. Stadnyk, Ya. Lutsyk, “Research in Nanothermometry. Part 3. Characteristics of the Thermometers with liquid- and solid-phase sensitive elements”, Sensors & Transducers, vol. 140, iss. 5, p. 15–23, 2012.
dc.relation.references7. G. Khaidarov, A. Khaidarov, A. Mashek, “The physical nature of liquid surface tension”, vestnik St.Petersburg Un., ser. 4: Physics and Chemistry, iss. 1, p. 3–8, 2011.
dc.relation.references8. http://www.ppsi.ethz.ch/fmi/xsl/eqi/eqi_property_details_en.xsl?node_id=1113
dc.relation.references9. Powering nanotechnology devices with novel surface energy generators, Nanowerk Nanotechn. Spotlight, March 5, 2010.
dc.relation.references10. E. Washburn, The Dynamics of Capillary Flow, Phys. Rev., vol. 17 (3), 273, 1921.
dc.relation.references11. H. Akima, "A new method of interpolation and smooth curve fitting based on local procedures", Journ Ass. Comp. Mach., vol. 17, no. 4, p. 589–602, 1970.
dc.relation.referencesen1. S. Yatsyshyn, B. Stadnyk, Ya. Lutsyk, “Research in Nanothermometry. Part 8. Summary”, Sensors & Transducers, vol. 144, iss. 9, p. 1–15, 2012.
dc.relation.referencesen2. P. Skoropad, B. Stadnyk, S. Yatsyshyn, H. Pol’ova, “Development of Noise Measurements, Part 7. Coriolis Mass Flowmeter and its Errors”, Sensors & Transducers, vol. 158, iss. 11, p. 249–254, 2013.
dc.relation.referencesen3. B. Stadnyk, S. Yatsyshyn, O. Kozak, “Research in Nanothermometry. Part 2. Methodical Error Problem of Contact Thermometry”, Sensors & Transducers, vol. 140, iss. 5, p. 8–14, 2012.
dc.relation.referencesen4. S. Yatsyshyn, B. Stadnyk, R. Samchenko, “CNT nanosensors in the tumors treatment”, Int. J. Biosen. Bioelectron., vol. 2, iss. 6, p. 188-189, 2017.
dc.relation.referencesen5. X. Yang, Z. Zhou, F. Zheng et al, “High sensitivity temperature sensor based on a long, suspended single-walled carbon nanotube array”, Micro & Nano letters, IET, vol. 5, iss. 2, p. 157–161, 2010.
dc.relation.referencesen6. S.Yatsyshyn, B. Stadnyk, Ya. Lutsyk, “Research in Nanothermometry. Part 3. Characteristics of the Thermometers with liquid- and solid-phase sensitive elements”, Sensors & Transducers, vol. 140, iss. 5, p. 15–23, 2012.
dc.relation.referencesen7. G. Khaidarov, A. Khaidarov, A. Mashek, “The physical nature of liquid surface tension”, vestnik St.Petersburg Un., ser.4: Physics and Chemistry, iss. 1, p. 3–8, 2011.
dc.relation.referencesen8. http://www.ppsi.ethz.ch/fmi/xsl/eqi/eqi_property_details_en.xsl?node_id=1113
dc.relation.referencesen9. Powering nanotechnology devices with novel surface energy generators, Nanowerk Nanotechn. Spotlight, March 5, 2010.
dc.relation.referencesen10. E. Washburn, The Dynamics of Capillary Flow, Phys. Rev., vol. 17 (3), 273, 1921.
dc.relation.referencesen11. H. Akima, "A new method of interpolation and smooth curve fitting based on local procedures", Journ Ass. Comp. Mach., vol. 17, no. 4, p. 589–602, 1970.
dc.relation.urihttp://www.ppsi.ethz.ch/fmi/xsl/eqi/eqi_property_details_en.xsl?node_id=1113
dc.rights.holder© Національний університет “Львівська політехніка”, 2018
dc.subjectрідинний мікротермометр
dc.subjectстала теплової інерції
dc.subjectтривалість встановлення показів термометра
dc.subjectрівняння Вашборна
dc.subjectградуювальні характеристики
dc.subjectMicrothermometer
dc.subjectLiquid-Phase Sensitive Element
dc.subjectThermal Inertia
dc.subjectDuration of Setting the Indications
dc.subjectWashburn’s Equation
dc.subjectCalibration Characteristics
dc.titleФактори інерційності рідинних мікротермометрів з тонкими капілярами
dc.title.alternativeInertity factors of microthermometers with thin capillaries
dc.typeArticle

Files

Original bundle
Now showing 1 - 2 of 2
No Thumbnail Available
Name:
2018v79n3_Melnyk_K-Inertity_factors_of_microthermometers_42-48.pdf
Size:
718.15 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
2018v79n3_Melnyk_K-Inertity_factors_of_microthermometers_42-48__COVER.png
Size:
1.34 MB
Format:
Portable Network Graphics
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
2.96 KB
Format:
Plain Text
Description: