Рис. 4. Геометрическая модель для определения МПИТ:
1
— образец;
2
— клей;
3
– датчик температуры
в диапазоне температур
290
. . .
450
K коэффициент теплопроводности
углепластика
λ
у
составляет
0
,
86
Вт/(м
∙
K). Считали, что термопара ХА
диаметром 0,2 мм расположена на расстоянии
l
1
= 2
мм от нагревае-
мого торца стержня с толщиной стенки
δ
= 0
,
6
мм.
Провели параметрические исследования влияния темпов нагрева
торца, значений коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции
и степени черноты поверхностей термопары и клея на МПИТ. Ре-
зультаты моделирования показали, что даже в том случае, когда тем-
пература торца стержня равна температуре нагревателя (кривая
Т
5,
см. рис. 2), погрешность измерения температуры не превышает 1,2 K
(рис. 5). Вариация коэффициента теплоотдачи от 0 до 3 Вт/(м
2
∙
K) из-
меняет МПИТ не более, чем на 0,1 K.
Экспериментальные термограммы, полученные на воздухе и в ва-
кууме, обрабатывались с помощью решения ОЗТ; использовались про-
граммы комплекса СAR, разработанные в МГТУ им. Н.Э. Баумана [14].
В результате были получены искомые зависимости
λ
z
(
T
)
(рис. 6).
Различие зависимостей
λ
z
(
T
)
(см. рис. 6) можно объяснить слож-
ным характером свободной конвекции в измерительном узле. Изме-
Таблица
Теплофизические и оптические свойства материалов [2, 12]
Материал
ρ,
кг
/
м
3
λ
z
, Вт/(м
∙
K)
λ
у
, Вт/(м
∙
K)
c
, Дж/(кг
∙
K)
ε
293 K 423 K 293 K 423 K 293 K 423 K
Углепластик
1500
6
3,3 0,86 0,86 1000 1400 0,86
Термопара ХА 8700
23 25,5 23 25,5 450 467 0,3
Клей ВК-9
1200
0,2 0,2 0,2 0,2 800 1000 0,5
86 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2008. № 4
