Sıvı Metal Elektrot Ultrason Hızı Ölçümü

Aşağıdaki deneyin genel amacı, sıvı metal pillerde enerji depolama için kullanılan türden bir sıvı metal elektrotun akışını ölçmektir. Bu, sıvı metalin sabit bir sıcaklığa getirilmesi ve bir ultrason probu ile temas ettirilmesiyle elde edilir. İkinci adım olarak, sonraki hız ölçümleri için gerekli olan ses hızı ölçülür.

Daha sonra, elektrottan geçen elektrik akımını değiştirirken akışı ölçmek için ultrason probları kullanılır. Sonuçlar, artan akımın akışı sağladığını ve bunun da pil performansını artıracağını gösteriyor. Ultrasonun sıcak teller veya MR çiftleri gibi diğer yöntemlere göre en büyük avantajı, bunların bir noktada ölçüm yapmasıdır.

Oysa ultrason, sıvı metal piller gibi enerji sistemlerinde karıştırma ve kütle taşınımı hakkında daha fazla bilgi toplayabileceğimiz çok daha fazla bilgi veren bir sıvı aracılığıyla tüm bir hat boyunca bir ölçüm yapar. Bu yöntem sıvı metal piller hakkında fikir verebilir. Akış pilleri ve yakıt hücreleri gibi sıvı akışına bağlı olan diğer teknolojilere de uygulanabilir.

İlk olarak, oksijen ve nem girişini en aza indirmek için ultrason dönüştürücüsünü, kurşunu, bizmutu, karıştırma çubuğunu ve termokuplları torpido gözü üreticisinin talimatlarını izleyerek bir torpido gözüne yükleyin. PID kontrol cihazını ayarladıktan sonra, en az 400 gram kurşun bizmut eritmek için fırını kullanın. Ses hızı ölçüm cihazına bir ultrason dönüştürücü yerleştirin ve sızıntıları önlemek için sızıntı bağlantısını sıkın.

Erimiş metali ses hızı ölçüm cihazına aktarmak için sıcaklığı izlemek ve kaydetmek için bir iş istasyonu kullanan bir termal çift yerleştirdikten sonra, sıcaklığı kademeli olarak artırmak ve termal şoku önlemek için cihazı iki dakika fırın tabanına yerleştirin. Isıya duyarlı ekipman ve malzemeleri alandan çıkardıktan sonra, bir seferde az miktarda erimiş metal ekleyin çünkü termal şok ultrason dönüştürücüsüne zarar verebilir. Dönüştürücü yüzü ve mikrometre kafasının her ikisi de tamamen suya batırılana kadar kurşun bizmut ekleyin.

Sıcaklık stabilize olduğunda ve en az beş dakika boyunca bir santigrat derece içinde olduğunda, mikrometre ucunu rastgele ancak bilinen bir konuma ayarlayın. Mikrometre kadranını kullanarak cihaz üreticisi tarafından sağlanan talimatları izleyerek ultrason yankı ölçümlerini kaydedin. Mikrometre ucunu bilinen bir mesafeye kadar hareket ettirin, ardından ultrason yankı ölçümlerini kaydedin.

Erimiş metali ses hızı ölçüm cihazından çıkarın ve ısıya dayanıklı bir kapta saklayın. Ses hızını belirlemek için, iki ölçümün her biri için yankı süresinin bir fonksiyonu olarak yankı genliğini çizin, her yankı zirvesine bir Gauss eğrisi uydurarak yankıları bulun. Yer değiştirme mesafesini yankı tepe sürelerindeki farka bölerek ses hızını hesaplayın.

840 gram kurşun bizmutu erittikten sonra, pil kabına bir ultrason dönüştürücü yerleştirin ve sızıntıları önlemek için sızıntı bağlantısını sıkın, fırın tabanının erimiş metali pil kabına aktarmak için düz olduğundan emin olun. Sıcaklığı kademeli olarak artırmak ve termal şoku önlemek için kabı fırın tabanına beş dakika boyunca yerleştirin. Isıya duyarlı ekipman ve malzemeler alandan çıkarıldıktan sonra, bir seferde az miktarda erimiş metal ekleyin.

Fırın yalıtımını, henüz orada değilse, pil kabının etrafına yerleştirin, ardından kapağı negatif ile birlikte pil kabının üzerine yerleştirin. Akım toplayıcı ve termokupllar hem güç hem de sinyaller için tüm elektrik bağlantılarını yapar. İstenmeyen elektrik yolu olmadığını doğrulamak için bir OME kullanın.

Negatif akım kollektörü ile tüm sinyal uçları arasındaki elektrik direncinin en az bir mega ohm olduğunun kontrol edilmesi. Sıcaklık 150 santigrat dereceye ulaşana kadar bekledikten sonra, sıcaklık, ısı, güç, akü voltajı ve akü akımını günlüğe kaydetmeye ve izlemeye başlayın. Ses hızını kabul edilen bir modele göre uygun sıcaklığı kullanarak ayarladığınızdan emin olun.

Darbe tekrarlama frekansını, yankı derinlikleri birbirine yakın olacak şekilde ayarlayın. Ardından, geminin uzak duvarından gelen güçlü yankı son birkaç kapıda görünecek şekilde bir kapı sayısı ayarlayın. Üretici tarafından sağlanan talimatları kullanarak, cihazı donanım tetiklemesi için ayarlayın.

Ardından, iş istasyonundan tetiklemeyi başlatarak ultrason cihazıyla hızı kaydetmeye ve izlemeye başlayın. Saniyede dört hız profili kaydedin 30 dakika boyunca pil akımını beş ampere ayarlayın Akışın stabilize olması için beş dakika bekledikten sonra, 30 dakika boyunca saniyede dört hız profili kaydedin. Önceki adımları 10, 15, 20, 25 ve 30 amper için tekrarladıktan sonra, veri kaydını durdurun ve fırını kapatın.

Elektrik bağlantılarını ayırın ve fırın kapağını çıkarın. Kabı doldururken kullanılan prosedürlerin aynısını kullanarak erimiş metali pil kabından çıkarın ve ısıya dayanıklı bir kapta saklayın. Son olarak, torpido gözüne fazladan argonne ekleyin.

Kurşun bizmuttaki ses hızının bir ölçümü burada gösterilmiştir. Ölçülen yankıyı gösteren her eğri, 7.4 saniye süren 98 profilin ortalamasıdır ve hesaplanan ses hızı 138 santigrat derecede saniyede 1.795 metredir. Elektrotta akım olmadan kaydedilen bir ultrason hızı izi.

Burada gösterilmektedir. Pozitif hızlar, dönüştürücüden uzaklaşan akışı ve negatif hızlar, dönüştürücüye doğru akışı ifade eder. Bir çap boyunca yapılan ultrason ölçümleri, her yerdeki akış hakkında bilgi vermez.

Ölçümler, burada çizildiği gibi, kırmızı tonlarında pozitif hızları temsil ederek ve mavi zaman tonlarında negatif hızları temsil ederek bir konveksiyon ruloları koleksiyonuyla tutarlıdır, bu da akışın zamansal değişimini iletebilen uzay-zaman grafikleri yapmak için çizilebilir. Bu akış düzensizdir ve türbülanslı konveksiyondan beklenenle tutarlı bir periyodiktir. Ana akış burada çizilir ve bir standart sapma gösterilir.

Elektrottan geçen akımla ultrason hızı ölçümleri burada görüntülenir. Konveksiyon hücreleri, elektrik akımı tarafından üretilen manyetik alan çizgileri ile hizalanma eğilimindedir Bir manyetik alanın varlığında akış artışı organizasyonunu düzenlemek, sıvı metal konveksiyon deneylerindeki önceki gözlemler ve teorik tahminlerle tutarlıdır. Bu videoyu izledikten sonra, sıvı metal elektrotlardaki hızı ölçmek için ultrasonun nasıl uygulandığını iyi anlamış olmalısınız.

Bu nedenle ultrason, opak bir sıvıda bile yüksek çözünürlüklü hız ölçümleri sağlar ve bu güçlüdür. Bu, sıvı metal elektrotlar için ampirik modeller geliştirmek için kullanacağımız bir şey, böylece teknolojik olarak ilgili koşullarda karıştırılmaları ve taşınmaları hakkında tahminlerde bulunabiliriz.