1
УДК 629.7.018
Анализ погрешностей измерения тепловых потоков
при испытаниях конструкций, нагреваемых излучением
© В.А. Товстоног, Т.В. Боровкова, В.Н. Елисеев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Рассмотрены бесконтактные и контактные способы измерения тепловых пото-
ков. Выполнен их сравнительный анализ и отмечены преимущества контактных
способов, основанных на решении обратных задач теплопроводности. Показано,
что корректность результатов теплофизического эксперимента во многом зави-
сит от точности определения теплового потока. Достоинством методов, осно-
ванных на решении обратных задач теплопроводности, является возможность
создания малогабаритных датчиков, конструктивно оформленных как элементы
исследуемой системы. Это позволяет контролировать локальные значения тепло-
вого потока непосредственно в условиях натурного нагрева, причем на практике в
некоторых случаях достаточно измерить изменение температуры датчика в од-
ной его точке. Приведены результаты исследования погрешности измерения тем-
пературы чувствительного элемента датчика, предназначенного для определения
теплового потока при интенсивном радиационном воздействии на нагреваемый
объект.
Ключевые слова:
радиационный нагрев, калориметрические датчики, погрешно-
сти, термопара, обратные задачи теплопроводности.
Плотность теплового потока — важнейший параметр, определя-
ющий тепловое состояние объекта испытаний (ОИ), а корректность
результатов экспериментов во многом зависит от точности его опре-
деления. Характерной особенностью высокотемпературных теплофи-
зических исследований является интенсивное прохождение процес-
сов, сопутствующих нагреву, в нестационарном и быстропротекаю-
щем режиме, поэтому нахождение теплового потока непосредственно
в процессе испытаний не всегда возможно. Чаще всего плотность
теплового потока на различных режимах работы нагревательных
устройств определяют посредством независимых измерений с ис-
пользованием датчиков (калориметров) теплового потока.
Поскольку измеренный поток излучения (поток к калориметру)
содержит частичное отражение падающего излучения и собственное
излучение чувствительного (калориметрического, тепловоспринима-
ющего) элемента, то для него справедливо соотношение
4
0
,
w w wr
w B w
q A q
T
где
,
w w
A
— поглощательная и излучательная способности калори-
метрического элемента;
0
wr
q
— плотность потока падающего излу-
