Разработка и исследование радиационно-конвективного метода и установки эталонного назначения для поверки датчиков теплового потока тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.15, кандидат технических наук Курбатова, Надежда Анатольевна

• Курбатова, Надежда Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2011

Заключение диссертации по теме «Метрология и метрологическое обеспечение», Курбатова, Надежда Анатольевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последние годы для решения вопросов эффективности тепловой изоляции различных объектов теплоэнергетики получили широкое распространение и применение средства измерений теплового потока и появилась необходимость повышения уровня их метрологического обеспечения.

Для решения этих задач в ФГУП «СНИИМ» создан Государственный первичный эталон единицы поверхностной плотности теплового потока ГЭТ 1722008. В настоящее время завершается утверждение Государственной поверочной схемы для средств измерений этой физической величины в диапазоне от 1 до 10 ОООВт/м . В качестве вторичных эталонов поверочная схема предусматривает использование теплометрических установок различных принципов действия.

При поверке накладных датчиков теплового потока достаточно широко используют радиационный метод, основанный на сравнении показаний поверяемых и эталонного датчиков при воздействии на них радиационного теплового потока одинаковой плотности. При этом значения плотности потока определяют по сигналу эталонного датчика. Достоинство метода - возможность получения высоких значений плотности потока, а также близость условий поверки к условиям эксплуатации датчиков при их размещении на поверхности объектов. Недостатками такого метода поверки являются возможность возникновения погрешностей, обусловленных неидентичностью геометрии и свойств поверяемого и эталонного датчиков, приводящая к неодинаковости взаимодействия теплового излучения с их поверхностью, а также необходимость наличия вакуума. Кроме этого, для осуществления этого метода необходимо иметь эталонный датчик высокой точности.

Поэтому актуальной является задача создания радиационно-конвективного метода на основе тепловых излучателей с измеряемым, а не с расчетным значением создаваемого теплового потока, позволяющих проводить поверку в условиях атмосферы при наличии конвективного теплообмена.

110

В результате выполнения диссертационной работы были получены следующие основные результаты:

- на основе анализа существующих методов и эталонных средств метрологического обеспечения измерений плотности теплового потока предложен ра-диационно-конвективный метод воспроизведения и передачи единицы этой величины в область её высоких значений;

- проведены теоретические и экспериментальные исследования предложенного метода на основе адиабатического теплового излучателя и подтверждена его работоспособность при высоких значениях плотности теплового потока;

- разработана теплометрическая установка эталонного назначения, реализующая предложенный метод, и исследованы её метрологические характеристики, которые соответствуют требованиям новой поверочной схемы;

- подтверждена возможность применения радиационно-калориметрического метода на основе адиабатического излучателя для экспериментального уточнения константы Больцмана.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Курбатова, Надежда Анатольевна, 2011 год

1. Геращенко, O.A. Основы теплометрии. — Киев, Наукова думка, 1971.

2. Черепанов, В.Я. Измерения параметров теплообмена // Мир измерений. — 2005. — № 9. — С. 4—15.

3. ГОСТ 30619-98. Энергосбережение. Преобразователи теплового потока термоэлектрические общего назначения. Общие технические условия. — М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1999. — 20 с.

4. ГОСТ 26254-84. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций.

5. ГОСТ 26602.1-99. Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередачи.

6. ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Методы определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме.

7. СниП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

8. ГОСТ 25380- 2001. Энергосбережение. Здания и сооружения. Методы измерения поверхностной плотности теплового потока и определения коэффициента теплообмена между ограждающими конструкциями и окружающей средой.

9. МИ 1855-88. Государственная поверочная схема для средств измерений поверхностной плотности теплового потока в диапазоне 10 -г 2000 Вт/м

10. Соколов, H.A. Метрологическое обеспечение энергосбережения. С. -Петербург: «Межрегиональный институт окна».- 2005.- 128 с.

11. Непочатова, A.B. Влияние свойств датчиков теплового потока на погрешность измерений / A.B. Непочатова, В.Я. Черепанов, В.А. Ямшанов // Сборник материалов IV Международного конгресса «ГЕО-Сибирь-2008». Новосибирск: СГГА, 2008. - Т.5, ч.2. - С.113-1117.

12. Cherepanov V.Ya. Metrological problems of heat exchange parameters measurements on the solid surface. //IMECO-TC12 Workshop on "Surface thermal measurements." Budapest, 1995. P. 111-118.

13. A. c. № 1093915. Устройство для градуировки датчиков теплового потока // Калинин, А.Н, Томбасов, Е.А., Воробьев, Ю.Г., Иванов, Н.П., Черепанов, В .Я.; опубл. 1984, Бюл. № 19. — 2 с.

14. Черепанов, В.Я. Методы и средства определения метрологических характеристик контактных преобразователей теплового потока // Измерительная техника. — 2004. — № 8. — С. 17—21.

15. Tsai, В.К., Gibson, С.Е. NIST Measurement Services: Heat Flux Sensor Calibration Nat. Inst. Stand. Technol. Spec. Publ. 250-65, 37 p. 2004.

16. Декуша, JI.B., Грищенко, Т.Г., Зайцев, В.Б. Установка для радиационной градуировки преобразователей теплового потока // Промышленная теплотехника. 2003. - № 4. - С. 462-464.

17. Курбатова, Н.А. Методика калибровки тепловых излучателей для определения характеристик оптико-электронных приборов / Н.А. Курбатова, Д.П. Троценко // Сборник трудов конференции молодых ученых. СПб: ЛИТМО, 2009. - Выпуск 3. - С. 254-259.

18. Парфинский В.А., Середенко М.М., Шипунов В.Д., Физические основы метода измерения степени черноты на терморадиометре ТРМ // Вопросы авиационной науки и техники. 1989. - № 5. - С. 32-34.

19. Черепанов В.Я. Разработка методики поверки преобразователей температуры поверхности // Приборы. 2007. - №5. - С. 43-46.

20. ГОСТ 8.558-93 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры.

21. Государственные эталоны России: Каталог/ Вступ. ст. Г.П. Воронина. -М.: Изд-во «Андреевский флаг», 2000. 184 с.

22. Кириллин, В.А., Шейндлин, А.Е. Исследования термодинамических свойств веществ. — M. — JL: Госэнергоиздат, 1963. — 560 с.

23. Олейник, Б.Н. Точная калориметрия. — М: Изд-во стандартов, 1973. — 208 с.

24. Сергеев, O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. — М.: Изд-во стандартов. — 1972. — 154 с.

25. Теплофизические измерения и приборы // Е.С. Платунов, С.Е. Буравой, В.В. Курепин, Г.С. Петров; под общей ред. Е.С. Платунова. — JL: Машиностроение, Ленингр. Отд., 1986. — 256 с.

26. West, E.D. Heat exchange in adiabatic calorimeters // J. Res. NBS, 1963. — v. 67 A. — No. 4. — P. 331—341.

27. Уайт, Г.К. Экспериментальная техника в физике низких температур. — И.: Физматгиз, 1961. — 368 с.

28. Черепанов В. Я. Адиабатический метод формирования и измерения тепловых потоков в эталонах физических величин // Специализированное приборостроение, метрология: Сб. матер, науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2006». Новосибирск: СГГА, 2006. Т. 4. Ч. 2. С. 201-206.

29. Томбасов, Е.А., Лозинская, О.М., Черепанов, В.Я. Образцовая установка для градуировки и поверки преобразователей теплового потока // Метрология.—1987.—№ 1. —С. 34—38.

30. А. с. № 1093915. Устройство для градуировки датчиков теплового потока // Калинин, А.Н, Томбасов, Е.А., Воробьев, Ю.Г., Иванов, Н.П., Черепанов, В .Я.; опубл. 1984, Бюл. № 19. 2 с.

31. Кринский, Ю.П., Мисяченко, И.И., Томбасов, Е.А., Ямшанов, В.А., Черепанов, В.Я. Установка для аттестации плоских преобразователей температуры поверхности // VI Всесоюзная конференция "Электротермометрия-88". Тезисы докладов. Луцк, 1988. — С. 227—228.

32. Курбатова Н.А., Черепанов В.Я. Радиационно-конвективный метод и установка для поверки датчиков теплового потока на основе адиабатического излучателя // Измерительная техника 2011. - №6. - С.48-50.

33. Kurbatova N.A., Cherepanov, V.Ya. A radiation-convective method and equipment for checking heat flux sensors based on an adiabatic radiator // Measurement Techniques. SpringerLink. 2011, Volume 54. - P. 698- 702.

34. Курбатова H.A., Черепанова В.Я. Теплометрическая установка эталонного назначения для поверки датчиков теплового потока // Вестник СГГА. Метрология и метрологическое обеспечение. Новосибирск - 2011. - № 1(14). -С. 87-96.

35. Курбатова Н.А. Исследование температурной зависимости коэффициента преобразования датчиков теплового потока радиационно-конвективным методом / сборник трудов научного конгресса ГЕО-СИБИРЬ-2011. Новосибирск: СГГА. Т. 5, ч. 2., 2011. - С. 242-245.

36. Курбатова Н.А., Симонова Г.В., Черепанова В.Я. Анализ возможности экспериментального уточнения константы Больцмана радиационно-калориметрическим методом // Измерительная техника 2011. - № 10. - С. 21— 24.

37. Mills I. М. е. a. Redefinition of the kilogram, ampere, kelvin and mole: a proposed approach to implementing CIPM recommendation 1 (CI-2005) // Metrologia. 2006. V. 43. P. 227-246.

38. Калинин М. И. Современное состояние работ по переопределению единицы термодинамической температуры // Измерительная техника. 2010. № 11. С. 9-13;

39. Куинн Т. Температура. М.: Мир, 1985.

40. Quinn Т. J., Martin J. Е. A radiometric determination of the Stefan-Boltzmann constant. 1983. P. 617-630.

41. МИ 2060-90. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне МО"6. 50 м и длин волн в диапазоне 0,2 . 50

42. ГОСТ 8.381-80. ГСИ. Эталоны. Способы выражения погрешностей.

43. Sapritsky V. I., Prokhorov А. V. Calculation of the effective emissivities of specular-diffuse cavities by the Monte Carlo method // Metrología. 1992. V. 29. P. 9-14.

44. Morozova S. P. e. a. Medium-Background radiometric facility for calibration of sources or sensors // Metrología. 2000. V. 37. P. 599-602.

45. Курбатова H. А., Черепанов В. Я. Установка для поверки датчиков теплового потока на основе адиабатического излучателя // Актуальные вопросы электронного приборостроения АПЭП-2010. Материалы междунар. конф. Новосибирск: НГТУ, 2010. С. 31-34.

46. Излучательные свойства твёрдых материалов. Справочник. Под общ. Ред. А.Е. Шейндлина. М., «Энергия». - 1974. - 472 с.

47. Калориметрический метод и устройство для определения терморадиационных характеристик энергосберегающих материалов и покрытий / Т.Г. Грищенко, JI.B. Декуша, Л.И. Воробьев, А.В., Гайдучек // Пром. теплотехника Т.24.-С. 159-164.мкм