В.А. Товстоног, Т.В. Боровкова, В.Н. Елисеев
6
Видно, что рассмотренные методы в
рамках принятых допущений позво-
ляют проводить измерения плотно-
сти теплового потока с точностью
2. . . 5 % (нижний предел погреш-
ности).
Анализ предложенных методов
определения потоков излучения
показывает, что в их основе лежит
ряд принципиальных допущений.
В частности, в методе определения
потока по измерениям температу-
ры в одной точке содержатся до-
пущения об одномерности темпе-
ратурного поля в датчике потока и
априори считается, что оно может
быть описано уравнением (2). На
основе этих допущений получено
уравнение (3) для идентификации
теплового потока. Кроме того, определяемая в эксперименте темпе-
ратура, необходимая для расчета по формуле (3), включает в себя ме-
тодическую погрешность измерения температуры. Значение этой по-
грешности зависит от многих факторов и может быть определено
только для конкретных условий. Вместе с тем известно, что методы
решения ОЗТ чрезвычайно чувствительны к точности задания исход-
ной информации.
В настоящей статье предложена модель расчета методической по-
грешности определения температуры датчика теплового потока, позво-
ляющая найти ее зависимость от времени нагрева чувствительного эле-
мента. В качестве примера рассмотрен случай определения погрешно-
сти при использовании модели датчика с одной термопарой.
Для случая идентификации теплового потока по измерениям
температуры в одной точке построена трехмерная модель в про-
граммном комплексе
SolidWorks
. Модель (рис. 3) состоит из чувстви-
тельного элемента
1
и охранного элемента
2
из стали 45. Плотность
теплового потока принята равной 0,5 МВт/м
2
, наружная поверхность
элемента
2
теплоизолирована, начальная температура тел принята
равной 273 К, время расчета 10 с.
Результаты расчета приведены на рис. 4
Для оценки погрешности, вносимой установленными термопара-
ми в результаты измерений, построена расчетная модель, включаю-
щая спай термопары (хромель-алюмель, диаметр электродов 0,2 мм)
и термопарную соломку (наружный диаметр 2 мм) (рис. 5,
а
). По ре-
зультатам моделирования построена зависимость температур от вре-
мени для центральных точек нагреваемой поверхности и спая термо-
пары (рис. 5,
б
).
Рис. 2.
Методические погрешности
определения тепловых потоков
плотностью (0,5…5,0) МВт/м
2
пер-
вым (
1, 1
') и вторым (
2, 2
') методами
при толщине калориметрического
элемента
h
= 5 мм (
1,2
) и
h
= 50 мм
(
1
',
2
')
