QC 20110630

I många mikrovågsugnar finns grillelement som kan färgsätta matens yta. Vissa kommande modeller av mikrovågsugnar planeras vara utan roterande tallrik och maten blir då stillastående. Därför måste grillelementen och tillhörande reflektorer optimeras så värmestrålningen om möjligt blir jämnt fördelad i ugnen. Syftet med examensarbetet är att undersöka hur värmestrålningen i ugnarna kan beräknas så optimeringar kan göras. Värmestrålningen i en befintlig mikrovågsugn har simulerats och mätts. Simuleringarna och mätningarna visar att värmestrålningens fördelning bör kunna beräknas med tillräcklig noggrannhet då quartzglasen som omger grillelementens värmetrådar försummas, reflektionerna ansätts som diffusa och ytorna ansätts som grå. Väggarnas emissionstal har troligen mindre betydelse för strålningsfördelningen, men påverkar den absoluta strålningen. / In many microwave ovens are grill elements, which give color to the food surface. Some future models of microwave ovens are designed with no turning table and the food will therefore be stationary. The grill elements and their reflectors must therefore be optimized so the heat radiation if possible will be evenly distributed in the oven. The purpose of this work is to examine how the heat radiation in the ovens can be calculated, thus the optimization can be carried out. The heat radiation in an existing microwave oven has been simulated and measured. The simulations and measurements show that the distribution of the heat radiation should be calculated with sufficient accuracy when the quartz glass that surrounds the filament of the grill element is neglected, reflections are assumed to be diffuse and the surfaces are assumed to be mathematically grey. The emissivities of the surfaces

I arbetet konstrueras en laborationsuppställningsprototyp för att underlätta förståelsen för värmestrålning för studenter, då detta kan upplevas som svårt. Betoning ligger på att visualisera strålning med olika våglängder inom det infraröda spektrumet och deras interaktion med en temperaturvarierande aluminiumvägg med hög reflektionsförmåga. Visualiseringen görs möjlig tack vare en värmekamera som kopplas samman med en dator vilket gör att förloppet kan spelas in och studeras. Uppställningen ger studenterna möjligheten att öka sin förståelse för reflektion av värmestrålning genom att de får analysera och förklara bilderna från värmekameran. Mer specifikt visualiseras i bilderna att temperaturen hos det reflekterande materialet inte har någon effekt för strålningen som värmekameran registrerar och att strålning från kalla objekt tydligt görs synlig för värmekameran eftersom objektet skuggar annan strålning från att reflekteras. Temperaturintervallet som användes i experimentet var tillräckligt för att visualisera detta och konstruktionen i sin helhet gav ett tillfredställande resultat. / The aim of this project was to construct a laboratory set up that can helpstudents understand heat radiation and more specific reflection of heat radiation. The reason for that is that students have a hard time understanding heat radiation. A construction was created in which radiation of different wavelengths could hit a temperature varying aluminum plate, and the process was recorded with an infrared camera connected to a computer. The laboratory set up gives the students the opportunity to develop a more deeply understanding of reflection of heat radiation and more specifically to understand that the temperature of the reflective surface does not effect the radiation detected by the infrared camera. The students can also understand that the camera can clearly detect radiation from cold objects, since the object stops radiation from the surrounding from hitting the reflective surface. The temperature variation of the components was enough to visualize the preferred reflection in the plate and the construction over all had a satisfactory result.

Värmestrålning är ett fenomen som studenter har svårt att förstå Studentsframing. Med detta som bakgrund utformades laborationen Förståelse för värmestrålning våren 2017 med målet att ge studenterna som utförde den en bättre förståelse för relationen mellan de fyra fenomenen inom värmestrålning, absorption, emission, reflektion och transmission. Laborationen delades in i två olika experiment som fokuserade på olika fenomen.Syftet med denna studie är att genom kvalitativa halvstrukturerade samtalsintervjuer undersöka om laborationen ger studenterna en bättre förståelse för relationen mellan dessa fyra fenomen inom värmestrålning. Urvalet till studien var tredjeårsstudenter vid Uppsala universitet vilka läste programmet Teknisk fysik och som vid utförandet av studien just påbörjat kursen Teknisk termodynamik där laborationen ingick.Resultatet visade dels att studenterna själva upplevde en förbättrad förståelse för värmestrålning. Dels indikationer på att förberedelserna inför laborationen och förståelse för den värmekamera som användes under laborationen var viktiga för att studenterna skulle ha möjlighet att förstå och förklara sina resultat korrekt. Studenterna reflekterade inte över om deras förklaringar av laborationens resultat var rimliga eller inte och de jämförde aldrig förklaringarna av respektive experiment med varandra. Urvalet, dvs. studenter med cirka tre års erfarenhet av fysikstudier, tycks inte ha spelat en avgörande roll för hur pass mycket studenterna förstod eller kunde förklara sina resultat. / Heat radiation is a phenomenon that students find hard to understand. With this in mind a laboratory called Understanding heat radiation was designed during the spring of 2017 with the aim to give the students who performed it a better understanding of the relationship between the four phenomena of heat radiation, absorption, emission, reflection and transmission. The laboratory was divided into two different experiments focusing on different phenomena.The purpose of this study is to investigate through qualitative semi-structured interviews whether the laboratory gives the students a better understanding of the relationship between these four phenomena in heat radiation.The selection for the study was three-year students at Uppsala University, who studied the program of Engineering Physics and who, at the time of the study, just commenced the course Technical Thermodynamics in which the laboratory was included. The result showed that the students themselves experienced an improved understanding of heat radiation. It also showed indications that the preparation for the laboratory and the understanding of IR camera used during the laboratory were important for the students to be able to understand and explain their findings correctly. The students did not reflect whether their explanations of the results of the laboratory were reasonable or not and they never compared the explanations of each experiment with each other. The selection, ie. student with approximately three years of physics studies, did not appear to have played a decisive role in how much the students understood or were able to explain their results.

Heat radiation is a phenomenon that students find hard to understand. In this report a laboratory setup has been designed with the purpose to visualize heat radiation using a thermal camera. The goal is to investigate transmission and reflection of heat radiation in two types of glass, window glass and low-emission glass. The result was successful and the pictures taken with the thermal camera showed the phenomena clearly. The construction where designed as a box which enclosed the setups used when doing the experiments. Two experiments were performed, one for reflection and one for transmission. In both experiments measurements with each glass was performed. For the experiment investigating transmission the images clearly showed that transmission is not possible for heat radiation in any of the two glasses, that the window glass absorbs and emits most of the incoming heat radiation and that the low-emission glass reflects most of the incoming heat radiation. For the experiment investigating reflection the images clearly showed that the low-emission glass reflects most of the incoming heat radiation while the radiation that the heat camera registered for the measurement with the window glass was a combination of the reflective heat radiation and the window glass own emission. / Värmestrålning är ett fenomen som studenter har svårt att förstå. Med detta som bakgrund kommer en laborationsuppställning konstrueras med syfte att visualisera värmestrålning med hjälp av en värmekamera. Fokus är att undersöka transmission och reflektion av värmestrålning i två olika typer av glas, ett fönsterglas och ett lågemissionsglas. Resultatet var lyckat och transmissionen och reflektionen av värmestrålningen visualiserades bra i de bilder värmekameran tog. Konstruktionen utformades i form av en låda som omslöt de uppställningar där mätningarna utfördes. Två experiment utfördes, ett för transmission och ett för reflektion. I varje experiment utfördes mätningar med respektive glas. Bilderna tagna för experimentet med transmission visade tydligt att transmission inte är möjlig för värmestrålning i något av glasen, att fönsterglaset absorberar och emitterar större delen av den inkommande värmestrålningen och att lågemissionsglaset reflekterar större delen av den inkommande värmestrålningen. Bilderna tagna för experimentet med reflektion visade tydligt att lågemissionsglaset reflekterar större delen av den inkommande värmestrålningen medan den strålning värmekameran registrerade för mätningen med fönsterglaset var en kombination av den reflekterande värmestrålningen och fönsterglasets egna emission.

Detta examensarbete har utförts med begäran från Trafikförvaltningen. Arbetets huvudmål är att undersöka om det är möjligt att använda värmestrålning direkt mot ytan av strömskenan för att hindra isbildning på en kortare tid då absorptiviteten är som bäst. / This dissertation has been written with the request from Trafikvörvaltningen. The study's main goal is to investigate whether it is possible to use heat radiation against the surface of the third rail to prevent ice creation during the best efficient of absorptivity.

A TPV-system consists of a hot surface emitting heat radiation on a solar cell with a narrow bandgap.  A unit consisting of a boiler and a TPV-system has been constructed for testing of the performance of TPV cells. The emitter is heated by a fuel consisting of RME-oil. The radiation is collected and concentrated through two reflecting cones formed like a Faberge-egg, with an edge-type optical filter between the cones. The Faberge-egg is treated with electro-polishing in order to obtain a high reflectance of radiation. The edge filter transmits radiation of short wavelengths towards the solar cells and reflects long wavelengths back to the emitter. This increase the temperature of the emitter to prevent the TPV-cells to be overheated. The construction made was working as expected and can be used for further experiments. The performance of the TPV-cells were however very poor because of a low emitter temperature. The main problem was to obtain a good heat transport from the flame to the emitter. It is required that the emitter temperature is considerably increased for justifying a continued work on TPV-systems in combination with boilers.

To determine whether a weapon system meets the requirements set for insensitivity, the system is getting exposed for special tests. One of these tests shows how the system reacts when it ends up in a fire. This test is called the "Fast Cook-Off (FCO) Test", called FCO-test, and performed with a Sand Bed Burner (SBB). According to primary testing provision, the fuel for this test is used of jet fuel such as Jet A-1. A project at Bofors Test Center (BTC) is in progress to use an alternative fuel of Liquefied Petroleum Gas (LPG). This fuel is very advantageous compared to jet fuel in terms of environmental impact, work environment and testing costs. The aim of this thesis is to improve the existing test equipment considering fire over the entire surface and solve the problems with dropped gas flow and freezing of gas bottles. SBB works in the sense that the new petrol LPG streams into the SBB and expands in the free space below the sand bed before the gas will diffuse through the bed of sand and the fire engulfs the object. LPG is a condensable gas that requires oxygen. LPG exceed from liquid to gas phase and needs a large lateral surface to take up more energy which results in better evaporationto the phase transfer. Reaction products from complete combustion of LPG are only water vapor and carbon dioxide, the same as in your exhaled air. To solve these problems it was needed to change P11 composite bottles to P45 steel bottles to get a longer evaporation and larger lateral surface. Four flow inlets instead were used of one into SBB for a better stream in the free space under the sand bed. Propane regulators used to get a lower and more constant flow to avoid freezing. Compressed airconnected tothe SBB to geta mix between oxygen and LPG. The result shows in higherheat radiation efficiency even though the flow was settled down to 1/3 with the new propane regulators. In test 2 the value was 37 kW/m2 and in test 7 it was around 57 kW/m2. Because of a smaller flow and bigger steel bottles the freezing disappeared. Smaller grain of sand together with four inlets and compressed air gave a more complete combustion.

extilindustrin måste ständigt söka nya alternativ inom beläggningar och laminering för att minska den skadliga miljöpåverkan. En fråga som uppkommit är om beläggningar används i större utsträckning än vad som egentligen behövs. Denna kandidatuppsats har skrivits i samarbete med Artex AB och kretsar kring ett befintligt solskydd och solens ljusspektrum som består av strålar mellan 320–2500 nm. Material som bestrålas kan antingen absorbera, reflektera eller transmittera dessa strålar. Strålarnas alternativa vägar adderat med varandra blir alltid hundra procent, vilket innebär att genom att öka den reflekterande förmågan minskas de andra två tillstånden. I denna studie granskas den totala reflekterande förmågan av ljusspektrumet hos textila material som i sin tur beror på många olika faktorer. Det undersöks även om det är ett steg i fel riktning att använda sig av beläggningar för att nå ett bättre högreflekterande material. Detta även för att minska miljöbelastningen. Eftersom beläggningar generellt förstyvar material är detta kontraproduktivt när man vill bibehålla följsamheten hos en tygvara, vilket är avgörande för denna typ av produkt. Skrynkelheten går nämligen hand i hand med tygvarans då stumma yta. Detta projekt fokuserar på solskydd som ska användas inifrån en bil. Syftet med studien var alltså att undersöka om en obelagd vit och tät tygvara kan uppnå tillräcklig funktion för ett solskydd innanför en bil. I experimenten användes fyra olika tygvaror med olika strukturer i bindningarna för att göra en så omfattande studie som möjligt. Dessa fyra var: en satin, en varptrikå och två stycken tvåskaft, varav den ena glesare och mer matt än den andra. Respektive tygvara beströks med ett färgpigment för att analysera om kombinationen mellan reflektion och elastisk potential var möjlig. Tester som genomförts i denna undersökning var: bestämning av färghärdighet, total reflektion, ljustransmittansmätning och ett egenkomponerat skrynkeltest. Vidare granskades dess skillnader för att undersöka om ett vitt material kunde ge en bättre totalreflektion, men även för att bevisa att en tygvaras konstruktion kan erhålla följsamheten även om en beläggning är nödvändig. Mätvärdena granskades för att sedan jämföra, först med varandra och sedan mot ett referensprov som kommer från en befintlig produkt som författarna fick att tillgå från Artex AB. En trikåvaras elastiska förmåga visade sig kunna bibehållas trots ett belagt ytskikt, och visade även på bra totalreflektion. Denna varptrikå uppvisade, tillsammans med satinen, på bra totalreflektion då de var obelagda och hade god följsamhet. I test om totalreflektion visades det att en vit tät tygvara reflekterade större procent än en belagd tygvara i det synliga ljusets spektrum. För att kunna dra slutsatser om ett vitt obelagt tyg med dessa konstruktioner (satin och varptrikå) hade varit bättre för ett solskydd hade vidare undrsökningar behövts göras. Detta för att se hur mycket av den totala reaktionen som är diffus respektive spekulär / The textile industry must always find ways to reinvent itself and look for alternative options, as the coating and lamination industries are vital for a better environment. A question that needs answering is if coating on textiles are used more than needed. This bachelor thesis is written in cooperation with Artex AB and revolves around the suns light spectrum that consists of rays of 320 to 2500 nm. Materials that irradiate can either absorb, reflect or transmit these wavelengths. The rays alternative routes added with each other is always one hundred percent, which means that through increasing the reflecting capacity the other two will decrease. The most interesting part of this study, was to examine the ability of the light spectrum for material, and take in to consideration it’s construction, structure and color. Textile materials are often coated to add qualities and, in this case, to increase reflecting quality. This study is trying to prove, that it's a step in the wrong direction when it comes to the functionality of a sunshade product and for a reduced impact on the environment. As coating generally stiffens materials it’s contuerproductive with regards to keeping the resilience for the fabric, which is decisive for this type of product. The wrinkles go hand in hand with the fabrics coated surface. Since this project focuses on an existing sunshade product that will be used inside of a car, the heat radiation and the undulations within a certain wavelength that requires reflection will be focused on. The purpose with the study was to examine if an uncoated white fabric can achieve the same function in a sunshade as the current fabric in the product. In the experiments, four fabrics with different structures were used to complete such a comprehensive study as possible. These four fabrics were: one satin, one warp knitted and two plain weave, where one of them was more faint and sparse than the other. Each fabric was coated with a color pigment to analyze the possibilities of a high reflective material that still has elastic potential. The tests that were made was: determination of color fastness, total reflection, light transmit and a wrinkle test. Further on these differences were reviewed, and then concluded that the coating, in hope of increasing the reflection, is negligible. But also, to prove that a fabrics construction can keep its resilience even with a coated surface. These values have been reviewed and then compared with each other and against a reference fabric that the writers took part of from Artex AB. A warp knitted fabric was able to maintain its elastic ability regardless of a coated surface, and also shows good total reflection. This warp knitted fabric showed, together with the satin, good total reflection when they were uncoated and had good resilience. In this test for total reflection, it was proven that a white dense fabric reflects better than a coated fabric in the visible spectra of light. To be able to conclude if a white uncoated fabric with these constructions (satin and warp knitting) would be more useful for a sunshade, further studies had to be made, to see how much of the total reaction that is diffuse and specular.