Введение
1. Современное состояние измерений теплопроводности твердых материалов и постановка задачи исследований 10
1.1. Классификация методов измерения теплофизических свойств твердых материалов 12
1.1.1. Стационарные методы 13
1.1.2. Методы определения ТФС, основанные на принципах регулярного теплового режима 17
1.1.3.Квазистационарные методы определения теплофизических характеристик материалов 20
1.1.4. Методы монотонного нагрева 24
1.1.5. Нестационарные методы определения теплофизических свойств 26
1.1.5.1. Интерполяционные методы определения теплофизических характеристик 29
1.1.5.2. Метод плоского источника постоянной мощности 31
1.1.5.3. Импульсные методы определения теплофизических свойств 33
1.2. Промышленные теплофизические приборы 3 6
1.3. Постановка задачи исследований 40
2. Разработка математической модели неразрушающего метода измерения теплопроводности твердых материалов на базе интегрального уравнения Фурье 42
2.1. Математическая постановка задачи измерений 42
2.2. Получение расчетной формулы метода 45
2.3. Проверка адекватности расчетной формулы на модели полуограниченного тела при действии распределенного источника тепла 51
2.4. Получение приближенной формулы для определения интегрального параметра 54
2.5. Выбор режима нагрева образца 55
Выводы 61
3. Разработка и исследование метода измерения теплопроводности 62
3.1. Разработка теплоизмерительной ячейки для измерения
теплопроводности теплоизоляционных материалов 62
3.1.1. Разработка принципиальной схемы теплоизмерительной ячейки 63
3.1.2. Датчик теплового потока 66
3.1.3. Тепло измерительный блок ячейки 6 8
3.1.4. Конструкция теплоизмерительной ячейки 70
3.2. Определение значений теплопроводности образцов для экспериментальных исследований 74
3.3. Исследование метода измерения теплопроводности низкотеплопроводных материалов 81
3.3.1. Исследование влияния контактных термических сопротивлений на точность измерения теплопроводности 81
3.3.1.1. Экспериментальные исследования влияния КТС 83
3.3.2. Исследование влияния теплооттока по термоэлектродам термопар на точность измерения температуры поверхности образца 86
3.3.3. Выбор оптимальной величины первого нагрева при двукратном режиме нагрева образца 90
3.4. Разработка экспериментальной установки для исследования метода измерения теплопроводности 98
Выводы 102
4. Разработка устройства для обработки первичной информации при неразрушающем контроле теплопроводности 103
4.1. Программируемое вычислительное устройство для определения теплопроводности на базе микропроцессорного прибора «Протар-100» 105
4.2. Разработка усилителя на базе операционного усилителя AD8551 108
Выводы 111
5. Исследование точностных характеристик метода и метрологических характеристик разработанных устройств 112
5.1. Определение методической погрешности измерения теплопроводности на тепловой модели 112
5.1.1. Исследование возможности снижения методической погрешности при высоких температурных порогах остывания образца 118
5.2. Анализ погрешностей устройства для измерения теплопроводности твердых теплоизоляционных материалов 124
5.2.1. Исследование влияния динамической погрешности термопары на точность измерения теплопроводности 125
5.2.2. Оценка погрешности определения количества теплоты, поступившего в объект исследования 136
5.2.2.1. Оценка погрешности определения количества теплоты, выделяемого нагревателем 137
5.2.2.2. Оценка погрешности измерения количества теплоты, поступившего в ДТП 139
5.2.3. Оценивание погрешности из-за влияния контактных термических сопротивлений 143
5.2.3.1. Исследование возможности уменьшения погрешности из-за влияния КТС 147
Выводы 152
Заключение 154
Литература
