CC BY
1052 ИССЛЕДОВАНИЯ
Компетентность / Competency (Russia) 8/2019
Установка для определения тепловых параметров тонких слоев полимерных материалов
Описывается теплоизмерительная установка для определения теплового сопротивления и теплопроводности тонких слоев полимерных материалов. Приведены результаты исследований установки
Н.А. Вихарева1
Новосибирский филиал ФГАОУ ДПО «Академия стандартизации, метрологии и сертификации (учебная)», канд. техн. наук, доцент, mainbox@asmsnsk.ru
1 г. Новосибирск, Россия
Для цитирования. Вихарева Н.А. Установка для определения тепловых параметров тонких слоев полимерных материалов // Компетентность / Competency (Russia). — 2019. — № 8
ключевые слова
тепловое сопротивление, теплопроводность, плотность теплового потока, датчик теплового потока, результаты исследования
о ФГУП «СНИИМ» разработана и исследована теплоизмерительная установка на основе датчиков теплового потока (ДТП). Подобные установки широко применяются в энергосбережении при определении эффективности теплоизоляции зданий и сооружений [1-4]. Датчики теплового потока используют не только для определения качества теплоизоляции, но и для создания средств измерений различных тепловых величин, прежде всего параметров теплообмена и теплопередачи. К этим величинам относятся тепловое сопротивление и теплопроводность. Для их измерений, как правило, используют методы и приборы, основанные на применении в качестве источников теплового потока специальных электрических нагревателей, например адиабатических, по измерениям мощности которых определяют значения плотности теплового потока. Из этого следует, что при наличии высокоточных датчиков теплового потока возможно создание теплоизмерительных устройств, не требующих применения специальных электрических нагревателей.
В основу рассматриваемой теплоиз-мерительной установки положен метод последовательного воздействия одинакового теплового потока на контрольный датчик и исследуемый объект. При этом в качестве источника теплового потока и его приемника (теплоотво-да) используются термоэлектрические батареи Пельтье, с помощью которых задается необходимая разность температур между внешними поверхностями датчика и исследуемого объекта. Для задания значений температуры эти термобатареи подсоединены к соответствующим регуляторам тока, значение которого устанавливают по сигналам датчиков температуры, находящихся
в контактных дисках, расположенных на рабочих поверхностях датчиков теплового потока. Для определения значений исследуемых тепловых величин необходимо располагать результатами измерений плотности теплового потока, а также использовать измерения температуры и геометрических величин, которые можно выполнить с высокой точностью. Схема рассматриваемой теплометрической установки приведена на рисунке.
На верхней батарее Пельтье расположена пластина, на которой закреплен датчик теплового потока с исследуемым образцом материала. Далее последовательно размещены нижняя пластина и нижняя батарея. Вся конструкция окружена теплоизоляцией. Датчик теплового потока подключен к измерителю сигналов, а датчики температуры — к входам регуляторов температуры. Выходы регуляторов подключены к батареям Пельтье.
Устройство работает следующим образом. С помощью регуляторов температуры задают и поддерживают постоянные значения температуры нижней (Т2) и верхней (Т1) пластин. Эти значения должны находиться в интересующем диапазоне температуры, для которого требуется найти значения теплопроводности исследуемого образца. Затем проводят измерения плотности теплового потока с исследуемым образцом q2 и q1 — без него. В этом случае искомое тепловое сопротивление образца Rx из тонкого слоя исследуемого материала можно определить по формуле
Ч___1_4
Я1 q2,
где Rs — суммарное тепловое сопротивление датчика теплового потока и образца материала;
Rx — Rs — R0 — AT
(1)
Компетентность / Competency (Russia) 8/2019
ИССЛЕДОВАНИЯ 53
R0
тепловое сопротивление дат-
чика.
Из закона Фурье следует, что искомое значение теплопроводности *к% исследуемого материала равно
Измеритель сигнала -<— датчика
*,=d ■
x и
(2)
Батарея Пельтье -<
Пластины с датчиком температуры ^^ЖЯ w
Датчик теплового потока
Образец
Пластины с датчиком температуры Я
Батарея Пельтье
а
£ ^
Измеритель теплового сопротивления и теплопроводности тонких слоев материалов [Thermal resistance and thermal conductivity meter of thin materials layers]
где d — толщина материала.
При исследовании установки были получены значения теплопроводности тонких слоев следующих материалов: лейкопластыря (1 мм — 0,244 Вт/м-К), резины (1,5 мм — 0,515 Вт/м-К), силикона (3 мм — 0,336 Вт/м-К), картона (0,28 мм — 0,124 Вт/м-К), водорастворимой пленки (5 слоев по 0,45 мм —
0.450.Вт/м-К). Измерения выполнялись при разности температур между нагревателем и теплостоком, равным
Список литературы
1. Геращенко О.А. Основы теплометрии. — Киев: Наукова думка, 1971.
2. Bales E., Bomberg M., Couille G. Applications of Heat Flux Transducers: A Select and Annotated Bibliography / American Society for Testing and Materials. — Philadelphia: ASTM STP, 1985.
3. Сапожников С.З. Основы градиентной теплометрии. — СПб: СПБ ГПУ, 2012.
4. Грищенко Т.Г., Декуша Л.В., Воробьев Л.И. Теплометрия: теория, метрология, практика: Монография / Кн. 1: Методы и средства измерения теплового потока. — Киев: Институт технической теплофизики НАН Украины, 2017.
5. Ямшанов В.А., Рыбак Н.И., Шейнин Э.М., Черепанов В.Я. Новые средства метрологического обеспечения теплометрии // Журнал законодательная и прикладная метрология. — 2018. — № 3.
6. Калинин А.Н., Томбасов Е.А., Воробьев Ю.Г., Иванов Н.П., Черепанов В.Я. Устройство для градуировки датчиков теплового потока / Авторское свидетельство № 1093915, опубл. 1984, Бюлл. № 19.
7,00 ± 0,02 К° при значениях плотности теплового потока в диапазоне от 750 до 1000 Вт/м2. Полученные результаты в основном согласуются с известными данными по теплопроводности исследованных материалов в пределах не более ± 5 %. ■
Статья поступила в редакцию 28.08.2019
НОВАЯ КНИГА
Плущевский М.Б.
Конкурентная политика России в стратегических аспектах
Краткий аналитический обзор проблем и решений. — М.: АСМС, 2018
В рыночных условиях важны конкурентоспособность предприятия и конкурентные преимущества товаров. Как выбрать нужные рекомендации? Автор предлагает методологию стратегического структурирования, на ее основе приняты 13 российских национальных стандартов. Методология полностью соответствует направлениям стратегического планирования (ФЗ от 28.06.2014 № 172-ФЗ) и стратегии научно-технического развития Российской Федерации (Указ Президента РФ от 01.12.2016 № 642). В книге приведены стратегически структурированные тексты конкурентных политик для продукции и услуг. Предназначена товаропроизводителям, менеджерам и специалистам, стремящимся к системным знаниям.
По вопросам приобретения обращайтесь по адресу: Академия стандартизации, метрологии и сертификации (АСМС), 109443, Москва, Волгоградский пр-т, 90, корп. 1. Тел. / факс: 8 (499) 742 4643. Факс: 8 (499) 742 5241. E-mail: info@asms.ru
54 RESEARCH
Kompetentnost / Competency (Russia) 8/2019 ISSN 1993-8780
Installation for Determining the Thermal Parameters of Polymeric Materials Thin Layers
N.A. Vikhareva1, FSAEI FVT ASMS, Novosibirsk Branch, Assoc. Prof., mainbox@asmsnsk.ru
1 Novosibirsk, Russia
Citation: Vikhareva N.A. Installation for Determining the Thermal Parameters of Polymeric Materials Thin Layers, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2019, no. 8, pp. 52-54
key words
thermal resistance, thermal conductivity, heat flux density, heat flux sensor, research result
I have examined the operation of a heat meter to determine the thermal resistance and thermal conductivity of thin layers of polymeric materials. In the study of the installation, the values of the thermal conductivity of thin layers of various materials were obtained: adhesive tape, rubber, silicone, cardboard, and a water-soluble film. The measurements were performed at a temperature difference between the heater and the heat sink equal to 7.00 ± 0.02 K ° with heat flux densities in the range from 750 to 1000 W / m2. The results obtained are mainly consistent with the known data on the thermal conductivity of the studied materials within no more than ± 5%.
References
1. Gerashchenko O.A. Osnovy teplometrii [Thermometry Basics], Kiev, Naukova dumka, 1971, 196 P.
2. Bales E., Bomberg M., Couille G. Applications of Heat Flux Transducers: A Select and Annotated Bibliography, Philadelphia, American Society for Testing and Materials, 1985, pp. 223-236.
3. Sapozhnikov S.Z. Osnovy gradientnoy teplometrii [Gradient Thermometry Basics], St. Petersburg, SPB GPU, 2012, 203 P.
4. Grishchenko T.G., Dekusha L.V., Vorob'ev L.I. Teplometriya: teoriya, metrologiya, praktika. Kn. 1: Metody i sredstva izmereniya teplovogo potoka [Thermometry: theory, metrology, practice. Methods and means of measuring heat flow], Kiev, Institut tekhnicheskoy teplofiziki NAN Ukrainy, 2017, 438 P.
5. Yamshanov V.A., Rybak N.I., Sheynin E.M., Cherepanov V.Ya. Novye sredstva metrologicheskogo obespecheniya teplometrii [New means of metrological support for heat metering], Zakonodatel'naya iprikladnaya metrologiya, 2018, no. 3, pp. 27-30.
6. Kalinin A.N., Tombasov E.A., Vorob'ev Yu.G., Ivanov N.P., Cherepanov V.Ya. Ustroystvo dlya graduirovki datchikov teplovogo potoka / Avtorskoe svidetel'stvo N 1093915, publ. 1984, Byull. N 19.
НОВАЯ КНИГА
Павлов В.Е.
Основы испытаний продукции
Учебное пособие. — М.: АСМС, 2018
Получение достоверной информации о фактических параметрах продукции возможно только при проведении испытаний. В пособии рассмотрены основы теории и практики проведения испытаний технических видов продукции, в том числе и для целей подтверждения соответствия; приведена информация о требованиях к методикам испытаний и порядке их аттестации. Основное внимание уделено наиболее распространенным испытаниям технических видов продукции на воздействие эксплуатационных факторов, требованиям к испытательному оборудованию, приводятся конструкции испытательных стендов. Предназначено инженерно-техническим работникам испытательных лабораторий и специалистам в области оценки соответствия продукции. По вопросам приобретения обращайтесь по адресу: Академия стандартизации, метрологии и сертификации (АСМС), 109443, Москва, Волгоградский пр-т, 90, корп. 1. Тел. / факс: 8 (499) 742 4643. Факс: 8 (499) 742 5241. E-mail: info@asms.ru
От редакции. В журнале «Компетентность» № 8-2014 была опубликована статья Ломакина М.И., Глушаковой Е.В. «Подход к оценке качества со стороны скрытого потребителя». Употребляемый в статье термин «скрытый потребитель» стал предметом претензии в части его принадлежности к авторскому праву со стороны Клочкова Ю.С. (статья «Методика оценивания качества процессов производства и монтажа технических систем с учетом скрытого потребителя», опубликована в журнале «Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета» № 1-2008). Посредничество редакции не привело к примирению сторон. Предлагаем уважаемым авторам разрешить ее непосредственно между собой. Контактная информация об авторах находится в редакции.
