Разработка и исследование радиационно-конвективного метода и установки эталонного назначения для поверки датчиков теплового потока

• Автор: Курбатова, Надежда Анатольевна
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

1.1 Средства измерений теплового потока и их использование

1.2 Влияние свойств датчиков на погрешность измерений теплового потока

1.2.1. Тепловое сопротивление

1.2.2. Теплоёмкость

1.2.3 Температурный коэффициент линейного расширения

1.3 Методы и средства воспроизведения и передачи единицы поверхностной плотности теплового потока

1.3.1 Конвективный метод

1.3.2 Кондуктивный метод
1.3.3. Сравнительный анализ различных вариантов кондуктивного метода определения коэффициентов преобразования датчиков
1.3.4 Радиационный метод
1.4. Методика калибровки тепловых излучателей
2. РАЗРАБОТКА РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНОГО МЕТОДА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ЕДИНИЦЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
2.1 Адиабатический метод высокоточных измерений энергетических величин
2.2 Использование метода открытой адиабатической оболочки в теплометрии
2.3 Радиационно-конвективный метод поверки средств измерений теплового потока на основе теплового излучателя

3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМЕТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ЭТАЛОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНОГО МЕТОДА
3.1 Основные требования к радиационно-конвективным установкам и их разработка
3.2 Экспериментальные исследования установок
3.3 Анализ источников погрешностей установки и их оценка
4. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АДИАБАТИЧЕСКИХ ТЕПЛОВЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Тепловой поток является физической величиной, характеризующей процесс теплообмена между телами и объектами, имеющими разную температуру, и одним из глобальных параметров всех протекающих в природе тепловых процессов и явлений. Поэтому измерения и контроль теплового потока представляют интерес для многих отраслей науки, техники и промышленности и, прежде всего, для решения вопросов рационального использования теплоэнергетических ресурсов. Повышение точности измерений этой физической величины позволяет решать вопросы энергосбережения за счет получения достоверных данных об источниках тепловых потерь и их количественных значений.
В качестве примера необходимости использования для этих целей средств измерений теплового потока можно привести стандарты ИСО 8301:1991 «Теплоизоляция. Определение термического сопротивления и связанных с ними теплофизических показателей. Прибор, оснащенный тепломером» и ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления». Эти документы предусматривают реализацию методов, основанных на использовании контактных датчиков теплового потока (тепломеров) в качестве средств измерений теплозащитных свойств ограждающих конструкций зданий и сооружений.
Для определения интенсивности теплообмена принято использовать отношение значения теплового потока, проходящего по нормали к поверхности теплообмена, к площади этой поверхности. Эту величину называют поверхностной плотностью теплового потока.
Вид измерений, связанных с определением теплового потока и его поверхностной плотности, принято называть теплометрией. Технической основой теп-лометрии являются преобразователи (датчики) теплового потока, которые преобразуют измеряемую плотность теплового потока в электрический сигнал. Основоположниками теплометрии являются известные ученые теплофизики и
метрологи: Геращенко O.A., Федоров В.Г., Грищенко Т.Г. (Институт техниче-

У в л н и о

и £ ° 2 х н
Н її

З о,
0 «Г «
1 § І
З я &

Ю О,
о § о

й за
Он к ° а
УСТАНОВКА ВЫСШЕЙ ТОЧНОСТИ ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЕДИНИЦЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
104-2000 Вт/м Бо = 5-Ю’3
200-4-400 К 6Ь= МО'2
Метод косвенных измерений Д'о=3-10-3-і-1.10'2
Образцовые преобразователи теплового потока термоэлектрические гальванические Д.= 1.5-1ГГ2 Образцовые преобразовател трические ПОЛ1 Д-= 1.5- теплового потока термоэлек-упроводниковые (ГЧЗ-НГ2
Ґ Сличение при помощи кон- 1 _ . даетивногр.компарэхор. _ ) V Д'п= 1,5'10‘2 Т
( Сличение при помощи кон- І. лукгиечогрдашэрттррз _ . ] _ Д'„= 1,5«10~2
Сличение при помощи ра-диади£>ныот.камларатора. Д'„ = 2,5«10'2
Метод прямых измерений Ігме-'+ЗІ«-2-
Образцовые кон- Образцовые кон-
вективные уста- дуктивные уста-
новки новки
Дл = 4*10'г+6*10"1 до = 4«10’2+6*102
Метод косвенных измерений-
Д'п = 2.5*10'
Метод косвенных -измерений-
Д'„ = 3,5*10"

Преобразователи теп- Преобразователи теп- Преобразователи теп- Преобразователи теп- Приборы для контакт-
лового потока термо- лового потока термо- лового потока термо- лового потока специ- ных измерений тепло-
электрические гальва- электрические полу- электрические гальва- ального назначения вого потока
нические проводниковые нические полупровод- б-Ю+МО-1
До = 4,10‘2 До = 4-10'2 -3-6-10'2 никовые н оо о £ о
4, = 6-Ю'2
- погрешность передачи размера единицы
Рисунок 9 - Государственная поверочная схема для средств измерений поверхностной плотности теплового потока в диапазоне 10-5-2000 Вт/м2