Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока
Рассмотрено современное состояние метрологического обеспечения теплопоточных измерений. Обоснована необходимость разработки исходной установки высшей точности для воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока. Розглянуто сучасний стан метрологічного забезпечення теплопотічних вимірюв...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61620 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока / С.И. Ковтун // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 220-223. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860000782413201408 |
|---|---|
| author | Ковтун, С.И. |
| author_facet | Ковтун, С.И. |
| citation_txt | Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока / С.И. Ковтун // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 220-223. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Рассмотрено современное состояние метрологического обеспечения теплопоточных измерений. Обоснована необходимость разработки исходной установки высшей точности для воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока.
Розглянуто сучасний стан метрологічного забезпечення теплопотічних вимірювань. Обґрунтовано необхідність розробки вихідної установки вищої точності для відтворення та передачі одиниці щільності теплового потоку.
The modern condition of metrological maintenance of heat flow measurements is considered. Necessity of development of initial installation of the supreme accuracy for reproduction and transfer of density unit of heat flow is proved.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:35:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
220 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
теплопроводность подобных изделий из других
материалов. Полученные данные могут быть ис-
пользованы при теплотехнических расчетах и
проектировании теплообменных устройств. Пер-
спективным является использование пиролитиче-
ских графитов в малогабаритных устройствах с
высокой тепловой нагрузкой, например, в устрой-
ствах охлаждения процессоров персональных
компьютеров.
Выводы
Разработанные методика и установка позволя-
ют исследовать материалы и изделия с высоким
коэффициентом теплопроводности. Относитель-
ная погрешность измерения коэффициентов теп-
лопроводности не превышает ±10%. Предложен-
ная методика использована при исследовании
различных пиролитических графитовых материа-
лов: плотного и пористого пиролитического гра-
фита, прядей из волокон двух типов и ткани из
пиролитических графитовых волокон.
ЛИТЕРАТУРА
1. Осипова В.А. Экспериментальное исследование
процессов теплообмена.– М.: Энергия, 1969.–
С. 48 – 50.
2. Теплопроводность твердых тел. Справочник.
Под ред. А.С. Охотина.– М.: Энергоатомиздат,
1984.– С.88-89.
Получено 12.10.2004 г.
УДК 536.5: 536.6: 621.36: 006.05
КОВТУН С.И.
Ин-т технической теплофизики НАН Украины
ПРОБЛЕМЫ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ
ЕДИНИЦЫ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
Розглянуто сучасний стан метрологі-
чного забезпечення теплопотічних вимі-
рювань. Обґрунтовано необхідність роз-
робки вихідної установки вищої точності
для відтворення та передачі одиниці
щільності теплового потоку.
Рассмотрено современное состояние
метрологического обеспечения теплопоточ-
ных измерений. Обоснована необходимость
разработки исходной установки высшей
точности для воспроизведения и передачи
единицы плотности теплового потока.
The modern condition of metrological
maintenance of heat flow measurements
is considered. Necessity of development
of initial installation of the supreme accu-
racy for reproduction and transfer of
density unit of heat flow is proved.
Введение
Прямое измерение поверхностной плотности
тепловых потоков имеет широкое распростране-
ние во всех развитых странах. Созданием тепло-
метрической аппаратуры занимаются в Нидерлан-
дах, Японии, США, Англии, Германии, Венгрии,
Чехии, России. В Украине – в Институте техниче-
ской теплофизики НАН Украины (г. Киев), ГНПО
«Метрология» (г. Харьков), КБ «Фонон» (г. Чер-
новцы).
В настоящее время в различных отраслях хо-
зяйства Украины и стран СНГ получили широкое
распространение первичные термоэлектрические
преобразователи теплового потока вида вспомога-
тельной стенки ПТП, применение которых воз-
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 221
росло с введением межгосударственного стандар-
та ГОСТ 30619-98 (ДСТУ 3756-98) [1].
Цели исследования
Созданная раннее аппаратура для градуировки,
аттестации и поверок рабочих ПТП [2] по реали-
зованным в них методам определения функции
преобразования ПТП, способам задания тепловых
режимов, диапазонам значений измеряемых теп-
ловых потоков (или их плотностей), интервалам
рабочих температур обеспечивает существующую
практику теплопоточных измерений с пределами
допускаемой основной погрешности на уровне
4…6 %, что в настоящее время уже не соответст-
вует всё возрастающим требованиям к эксплуата-
ционным и, в особенности, точностным характе-
ристикам ПТП. Кроме того, за прошедшие 20 лет
выработан технический ресурс, устарела элемент-
ная база электронных блоков и установки утрати-
ли, по существу, эталонный характер.
Отсюда следует, что основной проблемой вос-
произведения и передачи единицы плотности теп-
лового потока является отсутствие в Украине со-
ответствующих поверочной схемы и метрологи-
ческой аппаратуры высшего уровня, что не спо-
собствует единству, достоверности и надёжности
теплопоточных измерений.
Целью исследования является создание метро-
логической установки для воспроизведения еди-
ницы плотности теплового потока и передачи ее с
наивысшей точностью.
Методы исследования
В метрологической установке для воспроизве-
дения единицы плотности теплового потока и ее
передачи с наивысшей точностью, то есть в ис-
ходном эталоне, должна выполняться аттестация
рабочего эталона – такого преобразователя тепло-
вого потока, посредством которого единица теп-
лового потока в дальнейшем передается рабочему
ПТП методом компарирования.
Принципиально в основу такой метрологиче-
ской установки высшей точности должен быть
положен абсолютный метод измерения, а рабочая
ячейка должна содержать устройство задания и
воспроизведения единицы плотности теплового
потока, пропускаемого через аттестуемый ПТП и
отводимого от него посредством устройства теп-
лоотвода.
При задании нормированного теплового потока
для достижения высшей точности необходимо в
градуировочном устройстве обеспечить одномер-
ность теплового потока, проходящего через гра-
дуируемый ПТП. Практически во известных гра-
дуировочных установках реальные погрешности
измерения теплового потока или его поверхност-
ной плотности достаточно высоки по сравнению с
погрешностями электрических измерений. Это
объясняется наличием ряда факторов, влияющих
на поле тепловых потоков и приводящих к не-
идентичности заданного теплового потока и изме-
ренного преобразователем типа вспомогательной
стенки [3].
К таким влияющим факторам относятся:
а) при кондуктивном способе задания теплово-
го потока – контактные термические сопротивле-
ния между торцовыми поверхностями ПТП и кон-
тактирующими с ними поверхностями источника
и стока теплоты, соответственно, условия тепло-
обмена на боковой поверхности ПТП, значение
собственного термического сопротивления ПТП,
соотношение между эффективным размером ПТП
и его высотой;
б) при радиационном способе – вклад некон-
тролируемых конвективной или конвективно-
кондуктивной составляющих в нормированный
поток теплового излучения, соотношения между
геометрическими размерами полости излучателя,
характер распределения локальных угловых ко-
эффициентов по тепловоспринимающей поверх-
ности, на которую устанавливают градуируемый
ПТП
Для исходной эталонной установки в нашем
институте были проведены исследования степени
влияния перечисленных факторов на точность из-
мерения тепловых потоков путем решения соот-
ветствующих уравнений теплопроводности при
определенных граничных условиях [4, 5]. Эти
аналитические исследования пространственных
искажений тепловых потоков при различных со-
отношениях размеров и теплофизических харак-
теристик ПТП, методов поддержания граничных
условий теплообмена, использования современ-
ных теплоизоляционных материалов и методов
активной адиабатизации боковой поверхности об-
наружили скрытые возможности повышения точ-
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
222 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
ности задания и воспроизведения единицы плот-
ности теплового потока.
Полученные результаты позволяют подбирать
комплекс геометрических размеров и параметров
теплообмена при проектировании как эталонного
ПТП, так и градуировочного устройства метроло-
гической установки, чтобы обеспечить одномер-
ность теплового потока через чувствительный
элемент ПТП с минимальными погрешностями
(рис.). Именно из этого условия вытекает основ-
ное требование к эталонному ПТП, если его атте-
стация выполняется в метрологической установке
кондуктивного типа. Оно заключается в тождест-
ве геометрической формы и поперечных размеров
рабочих поверхностей ПТП и посадочного места в
градуировочном устройстве, т.е. площади обеих
торцовых поверхностей ПТП должны быть равны,
соответственно, площадям теплоотдающей по-
верхности источника теплоты и тепловосприни-
мающей поверхности теплостока.
Эталонный ПТП, как правило, предназначен
для передачи единицы плотности теплового пото-
ка как в условиях радиационного, так и кондук-
тивного компарирования. В связи с этим возника-
ет второе существенное требование к ПТП, ка-
сающееся однородности его термического сопро-
тивления. Для обеспечения этого требования ПТП
должен иметь две зоны: чувствительного элемен-
Рис. Установка для воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока:
1 – прижимное устройство; 2 – градуировочная головка; 3 – градуируемый тепломер;
4 – теплопроводящий экран; 5 – теплоизолирующий кожух; 6 – термостатируемый
теплосток; 7 – блок термостатирования свободных спаев; 8 – вентилятор.
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 223
та (ЧЭ) и охранную зону по периметру ЧЭ,
имеющую одинаковые с ЧЭ теплофизические
свойства. Технологически это достигается путем
изготовления охранной зоны из такой же спирали
термоэлементов, как ЧЭ. Размеры охранной зоны
относительно поперечного размера ПТП выбира-
ют исходя из условий теплообмена в градуиро-
вочном устройстве.
При проектировании метрологической уста-
новки высшей точности кондуктивного типа осо-
бое внимание должно быть уделено выбору тем-
пературы бокового защитного экрана. Целесооб-
разно температуру экрана поддерживать равной
температуре основного нагревателя. Это сводит к
минимуму неучтенный теплообмен нагревателя с
экраном через газовую прослойку и обеспечивает
максимальную точность задания нормированного
теплового потока через мощность электрического
нагрева и его воспроизведения в аттестуемом
ПТП.
В кондуктивном компараторе минимальные
краевые эффекты в ПТП имеют место при темпе-
ратуре экрана, равной среднему арифметическому
значению температур основного нагревателя и те-
плостока.
В радиационном компараторе должна быть
обеспечена одномерность потока теплового излу-
чения на тепловоспринимающую поверхность те-
плостока. Это достигается за счет подбора гео-
метрических размеров полости градуировочного
радиационного устройства, образуемой излучате-
лем и отражающим боковым экраном, который
должен обеспечить отсутствие температурного
градиента на поверхности теплостока из-за пере-
грева приповерхностного слоя воздуха. При этом
сводится к минимуму вклад конвективного тепло-
обмена у поверхности аттестуемого ПТП.
Все эти меры позволят создать метрологиче-
скую установку с уменьшенной в 1,5…3 раза по-
грешностью аттестации по сравнению с сущест-
вующей аппаратурой. При этом достижения в раз-
витии элементной базы приборостроения и ком-
пьютерной техники и их использование позволя-
ют поднять техническое состояние градуировоч-
ной аппаратуры на современный уровень и дос-
тичь более высоких точностных и эксплуатацион-
ных показателей.
Выводы
1 Для обеспечения воспроизведения и передачи
единицы плотности теплового потока необходима
разработка исходной установки высшей точности,
а также компараторов как радиационного, так и
кондуктивного типа.
2 Приведены рекомендации по проектирова-
нию метрологических установок для воспроизве-
дения и передачи единицы плотности теплового
потока.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 30619-98 (ДСТУ 3756-98) Энергосбере-
жение. Преобразователи теплового потока тер-
моэлектрические общего назначения. Общие
технические условия.– Киев: Держстандарт
України, 2000.– 21 с.
2. Декуша Л.В., Воробьев Л.И., Грищенко Т.Г.,
Менделеева Т.В., Ковтун С.И. Современное со-
стояние метрологического обеспечения тепло-
поточных измерений с помощью первичных
преобразователей теплового потока// Труды 4-й
международной научно-технической конфе-
ренции «Метрология и измерительная техни-
ка».− 2004.− Т. 2.– С. 26-31.
3. Грищенко Т.Г., Декуша Л.В. Метрологическое
обеспечение теплопоточных измерений в науч-
ных исследованиях// Тезисы докладов Всеака-
демической международной школы по пробле-
мам метрологического обеспечения и стандар-
тизации.– С.-Петербург, 1993.– С. 71-73.
4. Визначення теплових потоків крізь огороджу-
вальні конструкції (определение теплового
потока через ограждающие конструкции)//
Нормативний документ. Держком України з
енергозбереження та Держком України з будів-
ництва та архітектури. Методика М
00013184.5.023-01.– К.: ЛОГОС, 2002.– 132 с.
5. Грищенко Т.Г., Декуша Л.В., Менделеева Т.В.
Теоретические основы метрологии теплопо-
точных измерений// Пром. теплотехника.−
2001.− Т. 23.− № 4-5.− С.175-180.
Получено 04.11.2004 г.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61620 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:35:57Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ковтун, С.И. 2014-05-08T08:47:12Z 2014-05-08T08:47:12Z 2004 Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока / С.И. Ковтун // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 220-223. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61620 536.5: 536.6: 621.36: 006.05 Рассмотрено современное состояние метрологического обеспечения теплопоточных измерений. Обоснована необходимость разработки исходной установки высшей точности для воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока. Розглянуто сучасний стан метрологічного забезпечення теплопотічних вимірювань. Обґрунтовано необхідність розробки вихідної установки вищої точності для відтворення та передачі одиниці щільності теплового потоку. The modern condition of metrological maintenance of heat flow measurements is considered. Necessity of development of initial installation of the supreme accuracy for reproduction and transfer of density unit of heat flow is proved. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока The problems of reproduction and transfer of heat flow density unit Article published earlier |
| spellingShingle | Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока Ковтун, С.И. Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов |
| title | Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока |
| title_alt | The problems of reproduction and transfer of heat flow density unit |
| title_full | Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока |
| title_fullStr | Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока |
| title_full_unstemmed | Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока |
| title_short | Проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока |
| title_sort | проблемы воспроизведения и передачи единицы плотности теплового потока |
| topic | Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов |
| topic_facet | Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61620 |
| work_keys_str_mv | AT kovtunsi problemyvosproizvedeniâiperedačiedinicyplotnostiteplovogopotoka AT kovtunsi theproblemsofreproductionandtransferofheatflowdensityunit |