Параметры исследуемых ВТСП-проводников
Номер
образ-
ца
k
ВТСП
Конфигурация
ВТСП-
проводника
Число
жил
Диаметр
сечения,
мм
Материал
ВТСП/металл.
оболочки
I
кр
(77 K),
А
Т
кр
, K
1 0,7
U
-образный 1
0,4
Bi2223/Ag 0,8. . . 0,95 108
2 0,4
61
Bi2223/Ag 0,74. . . 0,85 108
3 0,4
61
Bi2223/Ag–Sn 0,5
108
4 0,6
1
Bi2223/Ag–Sn 0,5
108
5 0,3 Линейный 19
Bi2212/Ag
83
П р и м е ч а н и е: — выпускается серийно.
Термическое состояние материала проводника, рассчитываемое
по этой модели, определяет электрическое сопротивление материала
ВТСП-матрицы. Поэтому модель дополнялась выражением для опре-
деления напряжения, снимаемого с концов длинномерного ВТСП-
проводника:
U
(
x
) =
I
X
Z
0
δ
(
T
(
τ, x
i
))
S
dx,
(4)
где
S
— площадь электропроводной части сечения стержня;
δ
(
T
)
—
зависящее от температуры удельное сопротивление ВТСП-матрицы.
Предварительное исследование размерности задачи теплопровод-
ности показало, что одномерная модель с распределением температу-
ры по длине проводника достаточна для исследования работы ВТСП-
датчика. Теплоотдача на поверхности проводника хорошо описывает-
ся сосредоточенными моделями конвективного теплообмена на вер-
тикальной стенке раздельно с жидкой и паровой фазами криоаген-
та. Таким образом, сформированная физико-математическая модель
рассматривалась в одномерной постановке, при известных коэффи-
циентах теплоотдачи раздельно для газовой и жидкостной областей.
Модель решалась численно, с использованием метода контрольного
объема [2, 3].
На рис. 3–5 приведены некоторые результаты решения дифферен-
циального уравнения (1) с граничными условиями (2) и свойствами
материала (3). Исследовались
U
-образные ВТСП-проводники, верх-
ним концом как сопрягающиеся с окружающей средой, так и изоли-
рованные от нее.
Использование
U
-образной конструкции ВТСП-датчика позволяет
исключить влияние на результат измерения возникающей на концах
термо-ЭДС и удвоить напряжение.
Из рис. 4 следует, что контакт датчика с окружающей средой сдви-
гает линии перехода вправо, уменьшая интегральное падение напря-
жения на концах.
54 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2014. № 6
