Создание комплекса аппаратуры государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м.К)

Соколов, Николай Александрович

Метрология и метрологическое обеспечение

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.15, диссертация на тему:Создание комплекса аппаратуры государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м.К)

доктора технических наук: Соколов, Николай Александрович
город: Санкт-Петербург
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.11.15
цена: 450 рублей

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Создание комплекса аппаратуры государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м.К)»

Автореферат диссертации по теме "Создание комплекса аппаратуры государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м.К)"

На правах рукописи

СОКОЛОВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОЗДАНИЕ КОМПЛЕКСА АППАРАТУРЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕРВИЧНОГО ЭТАЛОНА ЕДИНИЦЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ РАЗМЕРА ЕДИНИЦЫ В ДИАПАЗОНЕ от 0,02 до 0,2 Вт/(м К)

Специальности:

05.11.15 — Метрология и метрологическое обеспечение 05.11.01 - Приборы и методы измерений по видам измерений (измерения тепловых величин)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена в Федеральном Государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И. Менделеева»

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор,

Заслуженный работник высшей школы РФ Г.А. Кондрашкова доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки РФ Е.С. Платунов

доктор технических наук, профессор A.B. Шарков

Ведущая организация ПО «Луч», г. Подольск

Защита состоится « /3» tffij? 2006 года в ^V часов на заседании

диссертационного совета Д308.004.01 во ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», по адресу: 198005, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного кандидат технических наук, доцент

Г. П. Телитченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Потребность в измерении теплопроводности различных материалов существует практически в любых современных областях науки и техники. Достоверные сведения о теплопроводности материалов необходимы для группы приоритетных направлений, связанных с критическими технологиями федерального уровня значимости: материалы со специальными свойствами, энергосбережение. Необходимость технологического контроля и сертификации по теплопроводности возникает при производстве и эксплуатации новых материалов различного назначения, а также при испытаниях на соответствие требованиям нормативных документов наиболее важных элементов сложных инженерных объектов, таких, например, как ограждающие конструкции отапливаемых зданий и сооружений. С учетом постоянного увеличения стоимости и ограниченности запасов энергоносителей измерения теплопроводности становятся наиболее востребованными среди других видов измерений теплофизиче-ских свойств материалов.

Значительный вклад в теорию и практику создания методов и средств измерений теплопроводности внесли отечественные ученые Кондратьев Г.М., Буравой С.Е., Геращенко O.A., Гордов А.Н., Гршценко Т.Г., ДульневГ.Н., Егер Д.К., Зиновьев Е.Е., Ивлиев А.Д., Карслоу Х.С., Крафтмахер Я.А., Куре-пин В.В., Кутателадзе С.С., Лыков A.B., Михеев М.А., Назаренко Л.А., Олей-ник Б.Н., Пелецкий В.Э., Платунов Е.С., Свет Д.Я., Сергеев O.A., Тимрот Д.Л., Шашков А.Г., Чашкин Ю.Р., Чеховской В.Я., Чудновский А.Ф., Ярышев А.Н. и др.

Единство измерений теплопроводности обеспечивается путем воспроизведения единицы и передачи ее размера другим средствам измерений с помощью государственного первичного эталона (ГПЭ). Впервые ГПЭ единицы теплопроводности твердых тел был утвержден в 1975 г. и в 1982 г. переутвержден в расширенном диапазоне от 0,1 до 20 Вт/(мК). Создание ГПЭ было подготов-

лено научными исследованиями таких ученых ВНИИМ, как Гордов А.Н., Мень A.A., Олейник Б.Н. В его создании принимали участие многие сотрудники ВНИИМ, в частности, Сергеев O.A., Татарашвили Д.А., Думова P.M., Че-чельницкий А.З., Чистяков Ю.А. и др.

С момента введения ГОСТ 8.140-82, распространяющегося на ГПЭ и государственную поверочную схему для средств измерений теплопроводности твердых тел, появились десятки новых теплоизоляторов с теплопроводностью порядка 0,02 Вт/(мК). То есть в 5 раз меньше, чем указано в поверочной схеме. Их теплопроводность в Росатоме, Росавиакосмосе, ВПК, Росстрое является сертифицируемым параметром, единство измерений которого не может быть обеспечено с помощью ГПЭ 1982 г. В связи с этим потери энергии или теплоизоляционных материалов по России составляют 20-К30 %.

Актуальность проблемы подтверждает целый ряд Законов и Федеральных целевых программ, принятых в последние годы. Среди них такие, как Закон Российской Федерации «Об энергосбережении» № 28-ФЗ от 3.04.1996; Указ Президента Российской Федерации от 7.05.1995 № 472 «Основные направления энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 года; Федеральная целевая программа «Энергосбережение России», принятая постановлением Правительства Российской Федерации от 24.01.1998 № 80.

ГПЭ 1982 г. предназначен для измерений теплопроводности образцов диаметром 30 и 40 мм, которые являются непредставительными для теплоизоляционных материалов с гетерогенной структурой. Закон Фурье недостаточно точно описывает их теплопроводность в силу заметного влияния излучения и конвекции в порах теплоизоляторов. В мировой практике используют образцы диаметром 300-4000 мм. Несмотря на значительные усилия национальных метрологических институтов суммарная стандартная неопределенность измерений теплопроводности долгое время остается на уровне 0,5-Ю, 8 %,. Достигнутые результаты получены с использованием однотипной аппаратуры и одних и тех же материалов, поэтому, строго говоря, они характеризуют лишь

прецизионность измерений. Имеющиеся расхождения (до 7 %) намного превышают оценки НСП.

Таким образом, имела место актуальная научная проблема — обеспечение единства измерений теплопроводности в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м'К).

Диссертация направлена на решение указанной проблемы.

Цель работы и задачи исследований

Необходимость решения указанной проблемы предопределила выбор в качестве цели исследований разработку и создание комплекса аппаратуры для государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К), обеспечивающих точность, соответствующую современным и прогнозируемым на перспективу требованиям науки и критических технологий.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные научные задачи:

- анализ обеспечения единства измерений теплопроводности;

- анализ и систематизация наиболее точных методов измерений теплопроводности;

анализ необходимости и достаточности средств воспроизведения единицы теплопроводности и передачи размера единицы;

разработка и исследование нового класса средств измерений для воспроизведения единицы и передачи ее размера - многозначных мер теплопроводности;

проектирование, создание и исследование нового комплекса аппаратуры государственного первичного эталона единицы теплопроводности для диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м'К), включающего средства измерений нового класса — многозначные меры теплопроводности;

- разработка теплофизических моделей калориметрических устройств новых средств измерений и методики компьютерного моделирования измерения теп-

лопроводности, позволяющих оценить и уменьшить погрешности разработанных средств измерений;

разработка и исследование методов и средств измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных и лабораторных условиях и их метрологического обеспечения.

Предмет исследований

Методы и средства измерений, обеспечивающие создание государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К), а также правила и нормы, введение которых необходимо для достижения единства и требуемой точности измерений.

Методы исследования

Поставленные в диссертации задачи решены методами теории теплообмена, математического анализа, инженерно-физического эксперимента, компьютерного моделирования, теоретической и прикладной метрологии.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Новый комплекс аппаратуры для государственного первичного эталона единицы теплопроводности твердых тел, который впервые в мировой практике позволяет на основе установленной аналитической зависимости воспроизводить единицу и передавать ее размер не дискретно, при нескольких значениях теплопроводности, а непрерывно — в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К), и результаты его исследований.

2. Новый метод измерений теплопроводности и средства измерений нового класса - многозначные меры теплопроводности.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, в том числе — методами компьютерного моделирования, составляющих погрешности измерений теплопроводности, воспроизведения единицы и передачи ее размера.

4. Результаты разработки и исследований однозначных эталонных мер теп-

лопроводности из новых теплоизоляционных материалов.

5. Результаты разработки и исследований измерителей теплопроводности и теплового сопротивления теплоизоляторов, а также ограждающих конструкций зданий и сооружений в лабораторных и натурных условиях.

6. Результаты исследований теплового сопротивления стеклопакетов при температуре наружного воздуха до минус 50 °С.

Научная новизна работы заключается в следующем

1. На основе проведенных исследований создан новый комплекс аппаратуры для государственного первичного эталона единицы теплопроводности твердых тел, который впервые в мировой практике позволяет согласно установленной аналитической зависимости воспроизводить единицу в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(мК) с суммарной стандартной неопределенностью 0,3 %.

2. Разработан новый метод измерений теплопроводности и средства измерений нового класса — многозначные меры теплопроводности.

3. Разработаны модели тепловых процессов в калориметрических устройствах новых средств измерений и методика компьютерного моделирования измерения теплопроводности, позволяющие оценить и снизить погрешности разработанных средств измерений.

4. На основе построенной компьютерной теплофизической модели установки государственного первичного эталона 1982 г., реализующей радиальный метод измерения теплопроводности, обнаружена неучтенная ранее систематическая погрешность воспроизведения единицы теплопроводности, достигающая значения 2,4 %, которую предложено учитывать в виде поправки.

5. На вновь созданной установке А-1 государственного первичного эталона исследованы новые теплоизоляционные материалы КВГ-210 и ПЕНОПЛЭКС® и доказана возможность их применения в качестве однозначных мер теплопроводности.

6. На основе исследований, проведенных с помощью вновь разработанных рабочих средств измерений, установлена зависимость теплового сопротивления стеклопакетов различных типов от температуры наружного воздуха в диапазоне от минус 18 до минус 50 °С.

Практическая ценность

1. Разработан проект нового межгосударственного стандарта «Государственная поверочная схема для средств измерений теплопроводности твердых тел от 0,02 до 20 Вт/(м К) в диапазоне температур от 90 до 1100 К». Проект в установленном порядке одобрен в России и отправлен для ознакомления и согласования в страны ближнего зарубежья.

2. Создан комплекс аппаратуры, предназначенный для нового государственного первичного эталона теплопроводности, который впервые в мировой практике позволяет согласно установленной аналитической зависимости воспроизводить единицу в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К) с суммарной стандартной неопределенностью 0,3 %. Новизна предложенного способа измерения теплопроводности защищена патентом.

3. Впервые в мировой практике с помощью средств измерений нового класса — многозначных мер теплопроводности — осуществлена возможность воспроизведения единицы теплопроводности в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К) со стандартной неопределенностью, оцениваемой по типу А, составляющей 0,17 %.

4. Разработаны и созданы средства измерений нового класса - калибраторы теплопроводности, позволяющие передавать размер единицы нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений с минимальной потерей точности.

5. Разработаны и созданы однозначные меры теплопроводности из новых материалов, что обеспечило передачу размера единицы теплопроводности от государственного первичного эталона рабочим средствам измерений в диапазоне до 0,02 Вт/(мК). Новые эталонные меры включены в каталог эталонных материалов ВНИИМ.

6. Разработаны и созданы рабочие средства измерений теплопроводности теплоизоляционных материалов от 0,02 до 1,5 Вт/(м-К) с погрешностью от 3 до 5 % в диапазоне температур от минус 40 до 125 °С.

7. Разработан и создан многоканальный измеритель теплопроводности и теплового сопротивления утвержденного типа ИТ-2, зарегистрированный в Государственном реестре средств измерений под № 31490-06.

8. На основе результатов исследований теплового сопротивления стеклопа-кетов в зависимости от температуры наружного воздуха даны рекомендации, позволяющие устранить недостатки существующего в России порядка нормирования и испытаний стеклопакетов.

9. Разработана и согласована с Госстроем России методика, позволяющая в натурных условиях определять сопротивление теплопередаче оконных и дверных остекленных блоков в отапливаемых зданиях и сооружениях.

10. Результаты исследований разработанных методов метрологического обеспечения измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций зданий и сооружений в лабораторных и натурных условиях используются в учебном процессе.

Реализация и внедрение результатов исследований Основные результаты реализованы и внедрены следующим образом:

1. ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. Получил одобрение в России и отправлен на согласование в страны ближнего зарубежья проект межгосударственного стандарта на новый государственный первичный эталон и государственную поверочную схему. Находится в опытной эксплуатации новая установка А-1, созданная для государственного первичного эталона и содержащая управляющий измерительно-вычислительный комплекс с вновь разработанным программным обеспечением. Включены в каталог эталонных материалов вновь разработанные однозначные меры теплопроводности на основе тепло-изоляторов ПЕНОПЛЭКС® и КВГ-210. Компьютеризирован и снабжен программным обеспечением компаратор рабочего эталона ИТО-20. Создан

опытный образец меры теплопроводности многозначной. Создан образцовый измеритель теплопроводности ИТО-250, снабженный своим управляющим измерительно-вычислительным комплексом.

2. Центральный НИИ специального машиностроения (Московская обл.). Создан образцовый прецизионный автоматизированный измеритель теплопроводности, снабженный комплектом вновь разработанных однозначных мер теплопроводности и предназначенный для измерения теплопроводности от 0,04 до 1,5 Вт/(м-К) с погрешностью 5 % в диапазоне температур от 250 до 360 К.

3. Ракетно-космическая Корпорация «Энергия» (Московская обл.). С целью расширения измерительных возможностей в область малых значений теплопроводности модернизирован и снабжен комплектом вновь разработанных однозначных мер теплопроводности измерительный стенд ВКУ-м, предназначенный для измерения теплопроводности от 0,04 до 0,2 Вт/(м'К) с погрешностью 10 % в диапазоне температур от 90 до 373 К.

4. СКБ «Стройприбор» (Челябинск). Внедрен комплект вновь разработанных однозначных мер теплопроводности и калибратор теплопроводности, построенный на основе многозначной меры теплопроводности.

5. Научно-производственное предприятие «Эталон» (Омск). Запущено в серийное производство 4 модификации многоканальных измерителей теплопроводности и теплового сопротивления утвержденного типа ИТ-2.

6. Испытательный центр ВНИИГС (Санкт-Петербург). Внедрена система измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций зданий и сооружений СИСТОК-7076, которая снабжена управляющим измерительно-вычислительным комплексом и комплектом вновь разработанных однозначных мер теплопроводности, и предназначена для измерения теплопроводности в диапазоне от 0,03 до 1,5 Вт/(мК) и теплового сопротивления в диапазоне от 0,02 до 2 м2'1<УВт с погрешностью 5 % в интервале температур от минус 40 до 80 °С.

7. Испытательный центр Проектно-конструкторского технологического института «СтройТЕСТ». Испытательный центр строительных материалов и изделий ИЦСМИ (Санкт-Петербург), Испытательный центр Ростовского государственного строительного университета (Ростов-на-Дону), Испытательный центр «Исследователь» (Краснодар). Внедрены автоматизированные системы измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций с числом каналов от 48 до 96 в климатических камерах в диапазоне от 0,2 до 4 м2-К/Вт с погрешностью 6 % в интервале температур от минус 50 до 50 °С.

8. Научно-исследовательский институт строительных материалов (Беларусь, Минск). Внедрены снабженные вновь разработанными управляющими измерительно-вычислительными комплексами: модернизированный измеритель теплопроводности типа «Weiss», предназначенный для измерения теплопроводности в диапазоне от 0,05 до 1,5 Вт/(м К) с погрешностью от 3 до 5 % в интервале температур от 10 до 30 °С; автоматизированный измеритель теплопроводности строительных материалов ИТСМ-125 (модификация СИСТОК-7076), предназначенный для измерения теплопроводности в диапазоне от 0,02 до 1,5 Вт/(м К) с погрешностью от 3 до 5 % в интервале температур от 30 до 125 °С; автоматизированная система измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций в климатической камере; комплект вновь разработанных однозначных мер теплопроводности.

9. Испытательный центр Государственного архитектурно-строительного университета «БЛОК» (Санкт-Петербург). Внедрена автоматизированная система измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций в климатической камере и аналогичная система с 16 каналами, предназначенная для работы в натурных условий с активной стабилизацией внутренней и наружной температуры исследуемой ограждающей конструкции. Материалы диссертации используются в Государственном архитектурно-строительном университете при чтении лекций по теме «Защитные свойства строительных материалов» курса «Строительная физика».

10. Инжиниринговый Центр при Балтгосэнергонадзоре. Внедрена автоматизированная шестнадцатиканальная система измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций, предназначенная для работы в натурных условиях.

11. Петербургский энергетический институт повышения квалификации. Материалы диссертации используются при чтении лекций по теме «Тепловизи-онный контроль качества тепловой защиты зданий» на курсах «Тепловизи-онный контроль зданий и сооружений», «Энергетический паспорт здания».

Апробация работы

Диссертация является результатом обобщения опубликованных работ, выполненных автором в период с 1984 по 2006 гг.

Основные положения выполненного исследования докладывались, обсуждались и были одобрены на 10 всесоюзных, всероссийских и международных конференциях и семинарах.

Авторство и публикации

Проект стандарта на новый государственный первичный эталон и государственную поверочную схему разработан совместно с сотрудниками ВНИИМ Ж.Ф. Кудряшевой и Ю.С. Этингером.

При выборе теплоизоляционного материала КВГ-210 в качестве основы для создания новой эталонной меры теплопроводности использованы результаты предварительных исследований, проведенных специалистами РКК «ЭНЕРГИЯ» В.В. Обуховым, В.М. Ногдасевым и Е.А. Кудловичем.

Прецизионный автоматизированный измеритель теплопроводности ПАИТ разработан совместно с сотрудником ВНИИМ М.Л. Ульпе.

Все модификации многоканального измерителя теплопроводности и теплового сопротивления утвержденного типа ИТ-2, на основе которых построены современные системы измерений теплового сопротивления СИСТОК, разработаны согласно протоколу о сотрудничестве от 11.07.2002 совместно с сотрудниками ОАО НПП «Эталон» Ю.Ф. Дмитриевым, А.И. Хмыровым и

A.B. Бессоновым.

Результаты исследований стеклопакетов, а также образцов ограждающих конструкций зданий и сооружений в климатических камерах получены совместно с сотрудниками ИЦ «ПКТИ-СтройТЕСТ» Т.В. Суворовой и A.B. Тихомировым и сотрудниками ИЦ «БЛОК» Т.А Дацюк, Ю.Н. Леонтьевой и Т.Х. Меллехом.

Коллегиальность выполнения других работ, на основе которых написана диссертация, учтена в виде соавторства в совместных публикациях.

Основной материал диссертации опубликован в 40 работах, среди которых одна монография, 31 статья, 8 тезисов докладов. Новизну разработок подтверждают 3 патента РФ. Из всех работ 20 — без соавторов.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 7 приложений. Общий объем работы 287 страниц машинописного текста, включая 62 рисунка, 17 таблиц и список литературы из 211 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследований, изложены научная новизна и практическая значимость диссертации, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приведена общая характеристика работы, данные об ее апробации и реализации результатов.

В пеувой главе проведен анализ состояния и сформулированы требования, предъявляемые к действующей системе обеспечения единства измерений теплопроводности, а также выполнена оценка ее соответствия современным запросам науки и техники и возможным прогнозам на обозримую перспективу. Поставлена и решена задача оптимизации обеспечения единства измерений теплопроводности.

При анализе показано, что для корректной оценки метрологических

свойств теплофизической аппаратуры жизненно важно сохранить эффективно действующую вертикаль метрологической власти. Ее наличием Россия выгодно отличается от стран, приветствующих принцип «самостоятельной поверки» путем использования стандартных образцов материалов (БКМ), системы стандартных справочных данных, а также публикаций различных методик выполнения прецизионных измерений в системе стандартов.

Система обеспечения единства измерений теплопроводности должна гарантировать участие страны в международном сотрудничестве на паритетных началах и удовлетворять внутригосударственные потребности в получении достоверной и достаточно точной информации о теплофизических свойствах материалов.

Сравнение метрологических характеристик имеющейся эталонной аппаратуры с лучшими зарубежными аналогами, характеризующимися суммарной стандартной неопределенностью 0,5 %, позволяет сделать вывод, что достигнутый уровень точности ГПЭ 1982 г. соответствует мировому. В то же время ГПЭ 1982 г. не охватывает весьма важный участок, характерный для современных теплоизоляционных материалов с теплопроводностью от 0,02 до 0,1 Вт/(м-К). Таким образом, необходимо обеспечить воспроизведение единицы теплопроводности в указанном диапазоне с суммарной стандартной неопределенностью, не превышающей 0,5 %.

Анализ внутригосударственных нормативных документов показывает, что пределы допускаемых относительных погрешностей РСИ теплопроводности для рассматриваемого диапазона в обозримой перспективе не должны превышать 2-И 0 %. При таком соотношении погрешностей на верхней и нижней ступени поверочной схемы с учетом потери точности при передаче размера единицы посредством эталонных мер теплопроводности отпадает необходимость в образцовых средствах измерений. Они представляют собой избыточную ступень поверочной схемы.

После оптимизации структуры предлагаемая государственная поверочная

схема будет иметь:

— один ГПЭ — минимально возможное число;

— одну установку в ранге рабочего эталона - минимальное число;

— два поля поверочной схемы: эталоны и РСИ — минимальное число;

— равномерно распределяемую загрузку эталонов (в действующей поверочной схеме основная нагрузка приходится на рабочие эталоны).

Доведение до минимума количества элементов предлагаемой государственной поверочной схемы при обеспечении заданной точности свидетельствует о ее оптимальности по критерию минимальной стоимости при заданной точности.

Во второй главе даны общие сведения о теплопроводности твердых тел Я. Теплопроводность проявляет себя при наличии градиента температуры дгай Т. Уравнение измерения теплопроводности для одномерного стационарного случая основано на законе Фурье и имеет вид:

Л =--О)

%гас1 Т

где <7 — поверхностная плотность теплового потока.

В главе проведены классификация и анализ точности прецизионных стационарных методов измерения теплопроводности: аксиального, радиального и плоского слоя с охранной зоной. Основное внимание уделено последнему методу, который по результатам анализа является наиболее предпочтительным для измерения теплопроводности теплоизоляционных материалов и позволяет эффективно решать проблемы метрологического обеспечения энергосбережения. Рассмотрены реализации метода с симметричным и асимметричным первичным преобразователем, а также способы измерений температуры и тепловых потоков, применяемые для определения теплопроводности. Показано, что наряду с традиционными методами измерение температуры с нужной точностью может быть осуществлено методами шумовой термометрии, однако их применение неоправданно усложняет аппаратуру. В результате обоснован вы-

бор принципа построения ГПЭ для малых значений теплопроводности методом плоского слоя с охранной зоной и симметричным первичным преобразователем.

Согласно ГОСТ 8.140-82 воспроизведение единицы и передача ее размера производится с помощью набора из шести мер. О целесообразности расширения номенклатуры мер, особенно в сторону малых значений теплопроводности, говорилось не один раз, но решение задачи традиционными средствами представляет собой весьма длительную и дорогостоящую процедуру. Особенно это актуально для теплоизоляционных материалов. Они имеют гетерогенную структуру, в которой, кроме кондуктивного, имеют место конвективный и радиационный механизмы переноса тепла. Это ограничивает применимость закона Фурье и ставит под сомнение саму возможность использования теплоизоляционных материалов в качестве эталонных мер теплопроводности.

В результате более чем двадцатилетних поисков для решения этой задачи были созданы средства измерений нового класса — многозначные меры теплопроводности (МТМ).

Принцип действия аппаратуры, реализующей предлагаемый метод, поясняется на рис. 1, где схематически изображен первичный измерительный преобразователь МТМ, собранный по симметричной схеме. Он содержит нижний образец (на рис. 1 заштрихован), состоящий из плит 1 и 2 с известными тепловыми сопротивлениями м-г и г соответственно, имеющими тепловой контакт между собой через дополнительный нагреватель 8 (здесь символом и- обозначено отношение теплового сопротивления первой плиты ко второй). Также преобразователь содержит верхний образец, идентичный нижнему (на рис. 1 не заштрихован). Между верхним и нижним образцами толщиной И находится основной нагреватель 7. Грани 5 и 9 являются холодильниками — через них организуется сток тепла; боковые грани адиабатизированы.

ной нагреватель; 6, 8 — дополнительные нагреватели; 5,9 — холодильники Рис. 1 Первичный преобразователь МТМ

На холодильниках поддерживают перепад температур ЛТ — О К, обеспечивая выполнение граничных условий первого рода по отношению к ядру калориметрической системы, состоящей из двух образцов (все перепады температур здесь и далее определяются относительно температуры холодильников). Основной нагреватель генерирует тепловой поток с поверхностной плотностью д, обеспечивая выполнение граничных условий второго рода. Дополнительные нагреватели создают тепловые потоки с поверхностной плотностью Ядоп, также обеспечивая выполнение граничных условий второго рода.

С учётом направленности векторов тепловых потоков основного и дополнительных нагревателей найдём перепад температур АТ^тм, создаваемый ими на границе образцов:

' 2и> Лд^

лт _„г(1 + №)

ЛТд/ш =Я-г—

1 +

(2)

По определению теплопроводность (тела, системы тел) — это отношение поверхностной плотности теплового потока — в данном случае (<?/2) - к температурному градиенту (¡И), то есть теплопроводность каждого из двух параллельно подключённых к основному нагревателю образцов Хитм рав-

на:

Дмш =

где д _ ^ — теплопроводность каждого из образцов в отсутствие 0 г(1 + >У)

дополнительного теплового потока.

Здесь Хщи характеризует не только теплофизические и геометрические параметры образцов, но и является функцией отношений 2м>/(\+м) и qдon¡q, то есть теплопроводность МТМ назначается выбором параметра 2\у/(\+\») и регулировкой отношения qдon|q^

Физический смысл тепловых процессов, происходящих в МТМ при воспроизведении значений теплопроводности, существенно меньших, чем Л0, состоит в том, что перепад температуры создается преимущественно за счет внутреннего дополнительного нагревателя. Поэтому для создания перепада температуры на МТМ снаружи достаточно подвести небольшой тепловой поток. Это характерно для теплоизоляционных материалов. Таким образом, извне МТМ как система тел, или как «черный ящик», проявляет себя как теплоизоля-тор.

На персональном компьютере была построена теплофизическая модель, в которой с помощью программного комплекса ЕЬСЦТ 5.1 (число узлов не более 200) моделировалось температурное поле первичного преобразователя МТМ. Согласно разработанной методике в соответствии с уравнением измерения (1) и соотношением (2) проведено компьютерное моделирование измерения теплопроводности. «Измеренное» значение теплопроводности ЛАПМ определялось по заданным значениям д и И, а также по определенному методом численного моделирования перепаду температуры на МТМ КТ1итм. Расхождение между результатами компьютерного «измерения» и аналитического решения по формуле (3) составляет 0,014 %, что вполне удовлетворительно для прецизи-

1 +

С—1

Ядоп

(3)

онных расчетов.

Разработанная методика создания МТМ состоит в следующем.

Из гомогенного эталонного материала, в котором реализуется кондуктив-ный механизм переноса тепла, изготавливают идентичные образцы с дополнительными нагревателями. Измеряют их теплопроводность на установке А-1 в зависимости от q^jq и далее применяют для воспроизведения единицы или

для передачи ее размера в любой точке исследованного диапазона.

МТМ служат основой новых средств измерений — калибраторов теплопроводности, с помощью которых устанавливается соотношение между значением теплопроводности, измеренным калибруемым прибором, и соответствующим ему значением величины, воспроизведенным с помощью МТМ в заданной точке диапазона измерений.

В заключительном разделе разработана структура ГПЭ, в котором предусмотрено применение МТМ для воспроизведения единицы и передачи ее размера в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К).

В третьей главе доказана необходимость создания новой установки для воспроизведения единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м'К), поскольку расширить диапазон установки А-2, имеющейся в составе ГПЭ 1982 г. и предназначенной для измерения теплопроводности от 0,1 до 5 Вт/(м-К), не представляется возможным. Основное внимание уделено освещению принципиально новых технических и научных решений, связанных с использованием МТМ при разработке новой эталонной установки, получившей обозначение А-1.

В соответствии с анализом известных методов измерений в её основу положен наиболее точный симметричный стационарный метод плоского слоя с охранным нагревателем. Выбранный метод используется в эталонных установках NIST, NPL, РТВ, LNE и описан в стандарте ISO 8302. С ним гармонизирован ГОСТ 7076.

От известных эталонных установок А-1 отличается конструкцией наиболее сложного и ответственного узла - модуля центрального и охранного нагре-

вателей. Он спроектирован на основе разработанной методики компьютерного моделирования измерения теплопроводности. За счёт новых технических решений его толщина уменьшена в 16 раз по сравнению с М1БТ и составляет 0,7 мм. Это позволило уменьшить погрешность измерений.

Эскиз калориметрического устройства установки А-1, служащий основой для компьютерного моделирования, изображен на рис. 2.

Z, мм

20,35 ■ 20

со

тг

Чуй

<7=0 Вт/м2

тг

AT— О К

0 10 70 75 76 81 150 160 г, мм

Рис. 2 Эскиз калориметрического устройства установки А-1

С учётом симметричности рассмотрена правая нижняя часть конструкции. По оси 2 отмечены толщины элементов устройства, по оси г — их радиусы. Теплообмен с верхней и левой частью устройства отсутствует. Тепловые потоки нагревателей создают на образце необходимый перепад температуры. На холодильнике и экране задан нулевой перепад температуры ДГ= 0 К. Также на рис. 2 отмечены радиусы, на которых установлены измерительные и дифференциальные термопары Измерительные термопары установлены на радиальном расстоянии 10 мм, спаи дифференциальных термопар — на расстояниях 70 и 81 мм. Исследуемые образцы имеют диаметр 300-К320 мм и толщину 20 мм.

Предложенная методика компьютерного моделирования измерения состоит в следующем. Задают теплопроводность, толщину исследуемого образца и поверхностную плотность теплового потока центрального нагревателя. По результатам численного моделирования температурного поля регулировкой

теплового потока охранного нагревателя выравнивают температуры спаев Т70 и Тз/ дифференциальной термопары. Определяют перепад температуры АТ на измерительной термопаре Т,0. Подставляя численные значения в уравнение

Х = 0,5-^-/г/ДГ, (4)

определяют «измеренную» теплопроводность X . В идеальных условиях, при адиабатизации экрана, получают «действительное» значение теплопроводности, характеризующее точность самой модели.

Предложенная модель отличается от известных тем, что может использоваться в реальном масштабе времени и позволяет установить зависимость систематической погрешности измерения от теплопроводности модуля нагревателей в радиальном направлении, которая представлена на рис. 3

Максимальное расчётное значение теплопроводности модуля нагревателей установки А-1 в радиальном направлении при намотке нагревателей медной проволокой диаметром 0,1 мм при заданном шаге 0,2 мм составляет 0,5 Вт/(м'К). Согласно графику на рис. 3 это приводит к появлению систематической погрешности измерения, не превышающей 0,26 % (при X = 0,2 Вт/(мК) эта составляющая погрешности не превышает 0,08 %).

В установке МБТ модуль изготовлен из меди, что приводит к появлению неисключенной систематической погрешности измерения (НСП) порядка 1,3 %.

Уменьшение теплопроводности модуля могло привести к искажению теплового потока. С помощью предложенной компьютерной модели доказано, что созданный модуль в пределах погрешности 0,02 % генерирует равномерный плоский тепловой поток.

---

,-,-е-

0.01 0,1 1 10 100 1000

Тсилопрородяссть модуля нагревателей,Вт/(и.К)

Рис. 3 Зависимость систематической погрешности измерений от теплопроводности модуля центрального и охранного нагревателей в радиальном направлении при X = 0,02 Вт/(м К)

Предложенная компьютерная модель отличается от известных тем, что позволяет учесть влияние на результат измерения неоднородности теплового потока нагревателя с заданным шагом.

Также была построена модель участка модуля с измерительной термопарой, которая позволила проанализировать известную методику определения контактного теплового сопротивления Якпнт при замещении исследуемого образца с тепловым сопротивлением Я0бР > 0,1 м2'К/Вт медным диском с малым тепловым сопротивлением Ro6p.eu = 10"5^10"бм2'К/Вт. Из графика полученной зависимости Ккш,т(КобрХ представленной на рис. 4, видно, что при использовании известной методики значение контактного теплового сопротивления, вводимое в качестве поправки в уравнение измерения, может быть значительно занижено. Это обусловлено нарушением распределения температур и тепло-

вых потоков в модуле центрального и охранного нагревателей при значительном уменьшении теплового сопротивления образца.

Рис. 4 Зависимость контактного теплового сопротивления нагревателя ЯКОНт от теплового сопротивления образца Кобр

С помощью предложенного метода компьютерного моделирования измерения теплопроводности подтверждена линейность зависимости погрешности измерений теплопроводности от разности температур спаев дифференциальной термопары. В установке А-1 наклон этой прямой составляет 1,3 %/К. В установке >ИБТ расчётное значение равно 20,1 %/К. То есть влияние этой составляющей погрешности снижено в 15 раз. Эксперименты МБТ дают значение 21,7 %/К, что всего на 7 % отличается от расчёта по модели. Это доказывает её корректность.

Компьютерное моделирование измерений теплопроводности МТМ на установке А-1 при задании истинного значения X - 0,019047 Вт/(мК) дало ре-

зультат «измерений» X — 0,019053 Вт/(мК). То есть систематическая погрешность компьютерного «воспроизведения» единицы теплопроводности имеет значение 0,03 %.

Заключительная часть главы посвящена разработке управляющего измерительно-вычислительного комплекса (УИВК), выполняющего следующие функции: управление работой систем автоматического регулирования ГПЭ; сбор и обработка измерительной информации в реальном масштабе времени; хранение и протоколирование результатов измерений.

Отличительной особенностью разработанного УИВК является бездемон-тажная градуировка термопар в установке А-1 непосредственно перед измерением теплопроводности в выбранном температурном диапазоне. Для этого используют имеющиеся в плитах-холодильниках платиновые термометры сопротивления.

УИВК имеет специально разработанное программное обеспечение, которое применяют в операционных системах \Утс1о\У5-98 и выше.

Применение в установке А-1 многоканальных микропроцессорных и компьютерных систем управления тепловыми режимами калориметрического устройства, использование эффективных алгоритмов вычисления параметров в реальном масштабе времени наряду с внедрением средств измерений нового класса — МТМ — решающим образом отличает ее от предшествующих реализаций аппаратуры ГПЭ.

В четвертой главе дан теоретический анализ и приведены результаты экспериментальных исследований составляющих погрешности новой эталонной установки А-1. Проанализировано и оценено влияние на результат измерений более двадцати источников систематических и случайных погрешностей. Среди них в отдельные группы выделены погрешности температурных, тепловых, электрических и геометрических измерений. Выполнен анализ погрешности воспроизведения единицы теплопроводности на основе МТМ. Проведено теоретическое исследование процесса передачи размера единицы на установке

А-1, позволившее сформулировать требования, при выполнении которых погрешность передачи размера единицы будет минимальна. При теоретическом анализе, кроме аналитических расчетов, широко использовалось компьютерное моделирование калориметрического устройства установки А-1.

По итогам теоретического анализа составляющих погрешностей и результатам экспериментальных исследований эталонной установки А-1 дана ожидаемая оценка погрешности воспроизведения единицы теплопроводности и передачи размера единицы рабочим эталонам и РСИ:

- стандартная неопределенность, оцененная по типу А, составляет 0,22 %;

- стандартная неопределенность, оцененная по типу В, составляет 0,15 %; суммарная стандартная неопределенность имеет значение 0,27 %;

- расширенная неопределенность для уровня доверия р = 0,99 в предположении о нормальности закона распределения составляет 0,8 %;

предел допускаемой относительной погрешности при передаче размера единицы рабочим эталонам и РСИ при доверительной вероятности р = 0,95 составляет 0,3 %.

Выполнена сравнительная оценка полученных результатов и данных других авторов. Экспериментальные исследования показали, что имеется расхождение между результатами измерений, полученными на эталонных установках А-1 и А-2. Для установления причины расхождения была построена теплофи-зическая модель калориметрического устройства установки А-2 и выявлен неучтенный ранее источник систематической погрешности, обусловленной искажением температурного поля исследуемого образца при введении измерительных термопар. Влияние вновь обнаруженного источника систематической погрешности, оценивается, в зависимости от теплопроводности исследуемого материала, в 1,8-К2,4 %. После введения поправки результаты, полученные на эталонных установках А-1 и А-2, совпали в пределах одного процента.

Технические и метрологические характеристики созданной установки А-1 соответствуют сегодняшним и перспективным требованиям к метрологиче-

скому обеспечению измерений теплопроводности и превосходят аналогичные характеристики наиболее точных известных отечественных и зарубежных эталонных средств измерений.

О международном признании эталонной аппаратуры ВНИИМ свидетельствует включение его представителей во вновь созданную при Международном консультативном комитете по термометрии рабочую группу для координации усилий по обеспечению единства измерений теплофизических свойств веществ 9). В рамках этой рабочей группы в настоящее время (с 2005 по 2008 г.) проводятся ключевые сличения по теплопроводности теплоизоляционных материалов в диапазоне от 0,02 до 0,05 Вт/(м-К), в которых принимают участие МБТ (США), ЫРЬ (Великобритания), РТВ (Германия), ВНИИМ (Россия) и ЬЫЕ (Франция).

В пятой главе проанализирована система передачи размера единицы теплопроводности.

Рассмотрены автоматизированный компаратор ИТО-20, входящий в состав вторичного эталона ВЭТ 59-1-83, и его возможности, реализуемые с помощью системы визуального объектно-ориентированного программирования Бе1рЫ 7. Приведены результаты исследований теплопроводности и стабильности ряда теплоизоляционных материалов с целью их использования в качестве однозначных мер теплопроводности в диапазоне от 0,02 до 0,06 Вт/(м К). Описан впервые созданный прибор нового класса — калибратор МТМ, предназначенный для работы в диапазоне от 0,02 до до 0,2 Вт/(м К). Приведено описание образцового прецизионного автоматизированного измерителя теплопроводности (ПАИТ), который разработан на базе калориметрического блока измерителя теплопроводности ИТ-5-1 и персонального компьютера. Рассмотрены и приведены результаты исследований новых РСИ типа СИСТОК-7076, служащих для измерения теплопроводности теплоизоляционных материалов в диапазоне от 0,03 до 1,5 Вт/(м К) при температуре от минус 40 до 80 °С, а также типа ИТСМ-125, работающих в диапазоне от 0,02 до 1,5 Вт/(м К) при темпера-

туре от 30 до 125 °С.

Особое внимание в главе уделено разработке РСИ, предназначенных для решения проблем энергосбережения. Специально для этого были разработаны многоканальные средства измерений типа ИТ-2, ИТ-2-16, ИТ-2-48, ИТ-2-96, имеющие до 96 каналов и предназначенные для измерения теплопроводности, теплового сопротивления, электрического напряжения, температуры или тепловых потоков.

Отличительной особенностью измерителей теплопроводности ИТ-2 является возможность построения индивидуальной для каждого канала градуиро-вочной характеристики по эталонной мере теплопроводности, что позволяет достичь требуемого уровня точности при расчете теплового сопротивления. Разработанные РСИ имеют специально разработанное программное обеспечение, позволяющее осуществлять сбор и обработку измерительной информации, поступающей с тепломеров и термопар в реальном масштабе времени, с последующей распечаткой протокола измерений. Разработанная аппаратура выпускается серийно. Изготовлено более двадцати комплектов различных модификаций. Ими оснащены испытательные центры в нескольких регионах России и Беларуси. На основе анализа результатов поверок разработанной аппаратуры, принадлежащей различным испытательным центрам, доказано, что в стране достигнуто требуемое единство измерений при проведении сертификационных испытаний строительных материалов и образцов ограждающих конструкций зданий и сооружений. В настоящее время разработанные РСИ типа ИТ-2 внесены в госреестр как многоканальные измерители теплопроводности и теплового сопротивления.

Приведены результаты исследований теплового сопротивления стеклопа-кетов в зависимости от температуры наружного воздуха в диапазоне от мшгус 18 до минус 50 °С, которые свидетельствуют о том, что при существующем в России порядке нормирования и испытаний отечественные производители элитных стеклопакетов поставлены в худшие условия, чем их европейские

конкуренты. Даны рекомендации, позволяющие облегчить выход отечественных производителей стеклопакетов на европейский рынок.

Приведена разработанная и согласованная с Госстроем России (2001 г.) Методика определения сопротивления теплопередаче оконных и дверных остекленных блоков в отапливаемых зданиях и сооружениях.

Оценены метрологические характеристики тепловизионного метода контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций. Доказано, что этот метод не обладает необходимой точностью. Он может служить лишь для выявления местонахождения дефектов ограждающих конструкций с целью их последующего исследования более точными методами.

Разработаны рекомендации, выполнение которых позволяет обеспечить теплоэнергетическую эффективность зданий и сооружений.

Предложена новая поверочная схема для средств измерений теплопроводности твердых тел. Ее проект, в части, касающейся новой эталонной установки А-1, представлен на рис. 5.

В итоге выполненной работы единица теплопроводности впервые в мировой практике воспроизводится на основе установленной аналитической зависимости в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м К). Новизна предложенного метода измерений запатентована. Благодаря созданной аппаратуре ВНИИМ впервые смог участвовать в ключевых сличениях по теплопроводности. Головные организации Росатома, Росавиакосмоса, ВПК и Росстроя оснащены новыми эталонными и рабочими средствами измерений с необходимыми метрологическими характеристиками. Существенно сократились потери энергии. Начиная с 2005 г., каждый новый дом Москвы и Санкт-Петербурга снабжают энергетическим паспортом, в котором приведены фактические данные энергоэффективности. В стране достигнуто требуемое единство измерений теплопроводности.

Рис. 5 Проект государственной поверочной схемы для средств измерений теплопроводности твердых тел от 0,02 до 20 Вт/(м-К) (в части, касающейся новой эталонной установки А-1)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения настоящей диссертационной работы решена крупная научно-техническая проблема, имеющая важное хозяйственное значение: обеспечение единства измерений теплопроводности в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(мК).

Совокупностью решенных в диссертации задач охвачено функционирование всех ступеней поверочной схемы. Во всем диапазоне применения новой аппаратуры обеспечено единство измерений в стране.

Разработанные эталонные и рабочие средства измерений широко применяются в испытательных центрах России и ближнего зарубежья.

Все это подтверждает актуальность, востребованность и практическую значимость работ, составивших основу диссертации.

Наиболее значимыми являются следующие результаты.

1. В результате выполнения диссертационной работы решена крупная научно-техническая проблема, имеющая важное хозяйственное значение: впервые в мировой практике созданы комплекс аппаратуры для государственного первичного эталона единицы теплопроводности и система передачи размера единицы в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м К).

2. Предложен проект нового межгосударственного стандарта «Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений теплопроводности твердых тел от 0,02 до 20 Вт/(м К) в диапазоне температур от 90 до 1100 К». Проект в установленном порядке одобрен в России и отправлен для ознакомления и согласования в страны ближнего зарубежья.

3. Впервые предложены новый метод и средства измерений — многозначные меры теплопроводности, обеспечивающие воспроизведение единицы в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К) с суммарной стандартной неопределенностью 0,3 %. Новизна предложенного метода защищена патентом Российской Федерации.

4. Разработаны модели тепловых процессов в калориметрических устройствах новых средств измерений и методика компьютерного «измерения» теплопроводности, позволяющие оценить и снизить погрешности этих средств измерений.

5. На основе построенной модели установки государственного первичного эталона, реализующей радиальный метод измерения теплопроводности, обнаружена неучтенная ранее систематическая погрешность воспроизведения единицы теплопроводности, достигающая значения 2,4 %, которую предложе-

но учитывать в виде поправки.

6. Созданы и внедрены в практику рабочие эталоны из вновь разработанных многозначных мер теплопроводности и однозначных мер из новых материалов ПЕНОПЛЭКС® и КВГ-210. Новые эталонные меры включены в каталог эталонных материалов ВНИИМ.

7. Разработаны и созданы рабочие средства измерений теплопроводности теплоизоляционных материалов от 0,02 до 1,5 Вт/(м-К) с погрешностью от 3 до 5 % в диапазоне температур от минус 40 до 125 °С.

8. На основе результатов исследований теплового сопротивления стек-лопакетов при температуре наружного воздуха от минус 18 до минус 50 °С даны рекомендации, позволяющие устранить недостатки существующего в России порядка нормирования и испытаний стеклопакетов.

9. Разработана и согласована с Госстроем России Методика определения сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций в натурных условиях.

10.Разработано и создано 4 модификации многоканальных измерителей теплопроводности и теплового сопротивления ограждающих конструкций зданий и сооружений в лабораторных и натурных условиях типа ИТ-2. Налажено серийное производство и утвержден тип разработанных средств измерений, зарегистрированный в Государственном реестре под Ks 31490-06.

11 .Результаты исследований разработанных методов метрологического обеспечения измерений теплового сопротивления в лабораторных и натурных условиях используются в учебном процессе.

Уровень точности вновь разработанной аппаратуры, наполняющей новую поверочную схему, соответствует уровню, имеющемуся в национальных метрологических институтах и в промышленности развитых стран, а также достаточен для удовлетворения запросов науки и техники на доступную прогнозированию перспективу.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Соколов H.A. Метрологическое обеспечение энергосбережения (Измерение теплопроводности и связанных с ней величин): научное издание -учебное пособие // Санкт-Петербург: НИУПЦ «Межрегиональный институт окна», 2005.-126 с.

2. Абрамова Е.В., Богоявленский А.И., Будадин О.Н., Дацюк Т.А., Исаков П.Г., Лаповок Е.В., Платонов С.А., Соколов H.A., Ханков С.И. Измеритель теплового сопротивления. Положительное решение от 14.02.2006 о выдаче патента РФ по заявке № 2005140580/22(045201) от 19.12.2005.

3. Абрамова Е.В., Богоявленский А.И., Будадин О.Н., Дацюк Т.А., Исаков П.Г., Лаповок Е.В., Платонов С.А., Соколов H.A., Ханков С.И. Устройство для измерения теплофизических свойств и теплового сопротивления материалов. Положительное решение от 16.03.2006 о выдаче патента РФ по заявке № 2005140579 от 19.12.2005..

4. Дацюк Т.А., Соколов H.A. К оценке энергоэффективности зданий // Светопрозрачные конструкции, 2005, № 4. - С. 27, 28.

5. Куренкова А.Ю., Соколов H.A., Суворова Т.В. Контроль качества светопрозрачных конструкций в условиях эксплуатации // Светопрозрачные конструкции, 2001, № 2. - С. 69-71.

6. Олейнгас Б.Н., Александров Ю.И., Походун А.И., Корчагина E.H., Кулагин В.И., Рябченко О.И., Соколов H.A. Совершенствование государственных эталонов и принципов воспроизведения единиц теплофизических величин // Измерительная техника, 1992, № 5. - С. 39,40.

7. Олейник Б.Н., Кухарь В.В., Ереминский В.А., Соколов H.A. Экспериментальное исследование тепловых электрических шумов некоторых рези-стивных сплавов // Измерительная техника, 1992, № 6. - С. 35,36.

8. Соколов H.A. Воспроизводимость результатов измерения термиче-

ского сопротивления ограждающих конструкций в различных испытательных центрах // Светопрозрачные конструкции, 2004, № 5. — С. 18-20.

9. Соколов H.A. Государственный первичный эталон единицы теплопроводности твердых тел. — В кн.: Российская Метрологическая Энциклопедия / Под ред. Ю.В. Тарбеева // Санкт-Петербург: Лики России, 2001. - С. 453-454.

10. Соколов H.A. Методика теплофизического расчета прецизионного шумового термометра.- Методы и средства калориметрии и теплофизических измерений. Сборник научных трудов НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», 1984.-С. 71-77.

11. Соколов H.A. Метрологическое обеспечение теплоизоляционных свойств строительных материалов // Светопрозрачные конструкции, 2003, № 5. - С. 37-39.

12. Соколов H.A. Метрологическое обеспечение теплофизических свойств светопрозрачных ограждающих конструкций // Светопрозрачные конструкции, 2002, № 3. - С. 62-64.

13. Соколов H.A. Метрологическое обеспечение теплофизических свойств светопрозрачных ограждающих конструкций. Часть 2. Влияние параметров климатической камеры // Светопрозрачные конструкции, 2002, №5-6.-С. 80-83.

14. Соколов H.A. Новое поколение систем измерения сопротивления теп! лопередаче ограждающих конструкций // Светопрозрачные конструкции, 2002,

№ 1.-С. 62,63.

15. Соколов H.A. Обеспечение гарантированной теплоэнергетической эффективности зданий и сооружений // Светопрозрачные конструкции, 2005, №4.-С. 49-51.

16. Соколов H.A. Система измерения сопротивления термического (теплопроводности) образцов конструкций СИСТОК 7076 // Светопрозрачные конструкции, 2004, № 1. - С. 22,23.

17. Патент 2276781 (Россия) Способ определения теплопроводности материалов / Соколов Н.А. Опубл. в Б.И. 20 мая 2006 г.

18. Соколов Н.А. Теплопроводность. — В кн.: Российская Метрологическая Энциклопедия / Под ред. Ю.В. Тарбеева // Санкт-Петербург: Лики России, 2001.-С. 450-452.

19. Дацюк Т.А., Соколов Н.А., Измерение термического сопротивления ограждающих конструкций в натурных условиях. - В кн.: Доклады 62-й Научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, часть 2. // Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2005.-С. 135-137.

20. Соколов Н.А., Васильева Е.В. Проблемы температурных измерений при контроле качества зданий и сооружений П Приборы, 2005, № 11. - С. 36-38.

21. Соколов Н.А., Платунова Л.С. Повышение точности градуировки измерителей теплового сопротивления ограждающих конструкций // Светопро-зрачные конструкции, 2006, № 2. - С. 51-53.

22. Патент № 52186. Устройство для измерения теплового сопротивления (варианты) / Дацюк Т.А., Исаков П.Г., Лаповок Е.В., Платонов С.А., Соколов Н.А., Ханков С.И.. Опубл. в Б.И. № 7,10.03.2006.

23. Соколов Н.А. Новый класс приборов: многозначные меры теплопроводности // Измерительная техника, 2006, № 4. - С. 50-52.

24. SokolovN.A. New reference installation for measurement of thermal conductivity of thermal insulating materials. — In Book of reports abstracts 16th Symposium on Thermophysical Properties (USA, NIST, Boulder, Colorado, July 30 - August 4,2006). - C. 254.

Подписано в печать«*^ Формат 60 х 80 1/16. Бумага писчая.

Печать трафаретная. Печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ №

ООО «Натис», 196070, Санкт-Петербург, Московский пр., 163, к. 2, офис 7

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Соколов, Николай Александрович

Перечень условных обозначений.

Введение.

1. Анализ состояния действующей системы обеспечения единства измерений теплопроводности твёрдых тел и её оптимизация.

1.1. Требования, предъявляемые к системе обеспечения единства измерений теплопроводности.

1.2. Анализ современного состояния системы обеспечения единства измерений теплопроводности.

1.3. Оценка соответствия системы обеспечения единства измерений теплопроводности сегодняшним и перспективным требованиям.

1.4. Оптимизация проектируемой системы обеспечения единства измерений теплопроводности.

Выводы.

2. Выбор структуры нового государственного первичного эталона

ГПЭ) единицы теплопроводности и системы передачи её размера.

2.1. Классификация и анализ точности прецизионных методов измерений теплопроводности.

2.2. Необходимость и достаточность средств воспроизведения единицы теплопроводности и передачи её размера.

2.3. Разработка нового класса средств измерений - мер теплопроводности многозначных (МТМ).

2.4. Разработка структуры ГПЭ единицы теплопроводности с новой эталонной установкой.

Выводы.

3. Создание нового комплекса аппаратуры ГПЭ единицы теплопроводности на основе МТМ.

3.1. Обоснование необходимости создания новой эталонной установки для диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К).

3.2. Проектирование эталонной установки А-1 для диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К).

3.3. Построение теплофизической модели модуля центрального и охранного нагревателей эталонной установки А-1.

3.4. Построение теплофизической модели калориметрического устройства эталонной установки А-1.

3.5. Построение теплофизической модели воспроизведения единицы теплопроводности на установке А-1с помощью МТМ.

3.5. Проектирование управляющего измерительно-вычислительного комплекса.

Выводы.

4. Теоретический анализ погрешностей измерений на новом ГПЭ.

4.1. Погрешность, правильность и прецизионность результатов измерений.

4.2. Анализ погрешности измерений на установке А-1.

4.2.1. Погрешности электрических измерений.

4.2.2. Погрешности геометрических измерений.

4.2.3. Погрешности температурных измерений.

4.2.4. Погрешности тепловых измерений.

4.2.5. Экспериментальная оценка наиболее важных составляющих погрешности измерений.

4.3. Анализ погрешности воспроизведения единицы теплопроводности на основе МТМ.

4.4. Ожидаемая оценка правильности и прецизионности измерений на ГПЭ по результатам проведённого анализа составляющих погрешностей.

4.5. Экспериментальная оценка правильности и прецизионности результата измерений на ГПЭ нового поколения.

4.6. Анализ погрешности передачи размера единицы теплопроводности на установке А-1.

4.7. Сравнительная оценка полученных результатов и данных других авторов.

Выводы.

5. Система передачи размера единицы теплопроводности.

5.1. Рабочие эталоны теплопроводности.

5.2. Образцовые средства измерения теплопроводности.

5.3. Рабочие средства измерения теплопроводности.

5.3.1. Приборы с ассиметричным первичным преобразователем.

5.3.2. Приборы с симметричным первичным преобразователем.

5.3.3. Зондовые приборы.

5.4. Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий и сооружений.

5.4.1. Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций в лабораторных условиях.

5.4.2. Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций в натурных условиях.

5.4.3. Обеспечение гарантированной теплоэнергетической эффективности зданий и сооружений.

5.5. Проект новой государственной поверочной схемы для средств измерений теплопроводности твёрдых тел.

Выводы.

Введение 2006 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Соколов, Николай Александрович

Потребность в измерении теплопроводности или теплового сопротивления различных материалов существует практически в любых современных областях науки и промышленности. Особую актуальность они имеют в строительстве и энергетике, металлургии и материаловедении, авиации и космонавтике, электронике и машиностроении. Достоверные сведения о теплопроводности материалов необходимы для группы приоритетных направлений, связанных с критическими технологиями федерального уровня значимости: материалы со специальными свойствами, энергосбережение. Необходимость технологического контроля и сертификации по теплопроводности возникает при производстве и эксплуатации новых материалов различного назначения, а также при испытаниях на соответствие требованиям нормативных документов наиболее важных элементов сложных инженерных объектов, таких, например, как ограждающие конструкции отапливаемых зданий и сооружений. Поэтому важным направлением деятельности метрологических институтов становится обеспечение единства измерений теплопроводности новых материалов и конструкций с теплофизическими свойствами, недостаточно хорошо описываемыми существующими методами исследований. Это особенно важно для материалов, теплопроводность которых является сертифицируемым параметром. Например, современные теплоизоляционные материалы, от которых зависит эффективность энергосбережения, имеют теплопроводность порядка 0,02 Вт/(м-К), что в 5 раз меньше нижней границы диапазона воспроизведения единицы, указанной в действующей государственной поверочной схеме, и почти в 10 раз меньше значения этой границы в климатическом диапазоне температур.

Актуальность энергосбережения подтверждают следующие документы: Закон Российской Федерации «Об энергосбережении» № 28-ФЗ от 3.04.1996; Указ Президента Российской Федерации от 7.05.1995 № 472 «Основные направления энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 года; Федеральная целевая программа «Энергосбережение России», принятая постановлением Правительства Российской Федерации от 24.01.1998 №80.

Об этом свидетельствуют:

- ужесточение требований к теплозащитным свойствам наружных ограждающих конструкций, нормируемым действующими санитарными нормами и правилами;

- введение энергетических паспортов на здания и сооружения, регламентирующих проведение энергетических обследований и включающих контроль наружных ограждающих конструкций по теплопроводности (сопротивлению теплопередаче);

- введение целого пакета новых стандартов, разработанных Госстроем в 1999 г. и направленных на применение в строительстве энергосберегающих конструкций и материалов.

Рассматривая проблему с другой стороны, следует отметить, что с момента введения ГОСТ 8.140-82 [38], распространяющегося на государственный первичный эталон единицы теплопроводности твёрдых тел (ГПЭ) и систему передачи размера единицы, технические возможности измерений теп-лофизических величин значительно расширились, но до настоящего времени не были реализованы в первичном эталоне. Это затрудняет создание прецизионных рабочих средств измерений, необходимых отечественной промышленности.

ГПЭ 1982 г. предназначен для измерений теплопроводности образцов диаметром 30 и 40 мм, которые являются непредставительными для теплоизоляционных материалов с гетерогенной структурой. Закон Фурье недостаточно точно описывает их теплопроводность в силу заметного влияния излучения и конвекции в порах теплоизоляторов. В мировой практике используют образцы диаметром 300-Н000 мм. Несмотря на значительные усилия национальных метрологических институтов суммарная стандартная неопределенность измерений теплопроводности долгое время остается на уровне 0,5-Ю,8 %,. Достигнутые результаты получены с использованием однотипной аппаратуры и одних и тех же материалов, поэтому, строго говоря, они характеризуют лишь прецизионность измерений. Имеющиеся расхождения (до 7 %) намного превышают оценки НСП.

Таким образом, имела место актуальная научная проблема - обеспечение единства измерений теплопроводности в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м'К).

Диссертация направлена на решение указанной проблемы.

Предмет исследований

Методы и средства измерений, обеспечивающие создание комплекса аппаратуры для государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К), а также правила и нормы, введение которых необходимо для достижения единства и требуемой точности измерений.

Необходимость решения указанной проблемы предопределила выбор в качестве цели исследований разработку и создание комплекса аппаратуры государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м'К), обеспечивающих точность, соответствующую современным и прогнозируемым на перспективу требованиям науки и критических технологий.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные научные задачи:

- анализ состояния действующей системы обеспечения единства измерений теплопроводности;

- анализ и систематизация наиболее точных методов измерений теплопроводности;

- анализ необходимости и достаточности средств воспроизведения единицы теплопроводности и передачи её размера;

- разработка и исследование нового класса средств измерений для воспроизведения единицы теплопроводности и передачи её размера- многозначных мер теплопроводности;

- проектирование, создание и исследование нового комплекса аппаратуры государственного первичного эталона единицы теплопроводности для диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м'К), включающего средства измерений нового класса - многозначные меры теплопроводности;

- построение теплофизических моделей основных элементов и самого калориметрического устройства нового государственного первичного эталона;

- разработка методики компьютерного «измерения» теплопроводности, основанной на моделировании температурного поля во всех элементах построенной теплофизической модели;

- разработка и исследование методов и средств измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных и лабораторных условиях и их метрологического обеспечения.

Методы исследования

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Новый комплекс аппаратуры для государственного первичного эталона единицы теплопроводности твёрдых тел, который впервые в мировой практике позволяет на основе установленной аналитической зависимости воспроизводить ед иницу и передавать её размер не дискретно, при нескольких значениях теплопроводности, а непрерывно - в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К), и результаты его исследований.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, в том числе - методами компьютерного моделирования, составляющих погрешности измерений теплопроводности, воспроизведения единицы и передачи её размера.

4. Результаты разработки и исследований однозначных эталонных мер теплопроводности из новых теплоизоляционных материалов.

Научная новизна работы заключается в следующем

1. На основе проведённых исследований создан новый комплекс аппаратуры для государственного первичного эталона единицы теплопроводности твёрдых тел, который впервые в мировой практике позволяет согласно установленной аналитической зависимости воспроизводить единицу в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К) с суммарной стандартной неопределённостью 0,3 %.

2. Разработан новый метод измерений теплопроводности и средства измерений нового класса - многозначные меры теплопроводности.

5. На вновь созданной установке А-1 государственного первичного эталона исследованы новые теплоизоляционные материалы КВГ-210 и ПЕНОПЛЭКС и доказана возможность их применения в качестве однозначных мер теплопроводности.

6. На основе исследований, проведённых с помощью вновь разработанных рабочих средств измерений, установлена зависимость теплового сопротивления стеклопакетов различных типов от температуры наружного воздуха в диапазоне от минус 18 до минус 50 °С.

Практическая ценность

1. Разработан проект нового межгосударственного стандарта «Государственная поверочная схема для средств измерений теплопроводности твердых тел от 0,02 до 20 Вт/(м-К) в диапазоне температур от 90 до 1100 К». Проект в установленном порядке одобрен в России и отправлен для ознакомления и согласования в страны ближнего зарубежья.

2. Создан комплекс аппаратуры, предназначенный для нового государственного первичного эталона теплопроводности, который впервые в мировой практике позволяет согласно установленной аналитической зависимости воспроизводить единицу в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К) с суммарной стандартной неопределенностью 0,3 %, Новизна предложенного способа измерения теплопроводности защищена патентом.

3. Впервые в мировой практике с помощью средств измерений нового класса - многозначных мер теплопроводности- осуществлена возможность воспроизведения единицы теплопроводности в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м'К) со стандартной неопределённостью, оцениваемой по типу А, составляющей 0,17 %.

5. Разработаны и созданы однозначные меры теплопроводности из новых материалов, что обеспечило передачу размера единицы теплопроводности от государственного первичного эталона рабочим средствам измерений в диапазоне до 0,02 Вт/(м'К). Новые эталонные меры включены в каталог эталонных материалов ВНИИМ.

7. Разработан и создан многоканальный измеритель теплопроводности и теплового сопротивления утверждённого типа ИТ-2.

8. На основе результатов исследований теплового сопротивления стекло-пакетов в зависимости от температуры наружного воздуха даны рекомендации, позволяющие устранить недостатки существующего в России порядка нормирования и испытаний стеклопакетов.

9. Разработана и согласована с Госстроем России методика, позволяющая в натурных условиях определять сопротивление теплопередаче оконных и дверных остеклённых блоков в отапливаемых зданиях и сооружениях.

Реализация и внедрение результатов исследований

Основные результаты реализованы и внедрены следующим образом:

1. ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. Получил одобрение в России и отправлен на согласование в страны ближнего зарубежья проект межгосударственного стандарта на новый государственный первичный эталон и государственную поверочную схему. Находится в опытной эксплуатации новая установка А-1, созданная для государственного первичного эталона и содержащая управляющий измерительно-вычислительный комплекс с вновь разработанным программным обеспечением. Включены в каталог эталонных материалов вновь разработанные однозначные меры теплопроводности на основе теплоизоляторов ПЕНОПЛЭКС® и КВГ-210. Компьютеризирован и снабжен программным обеспечением компаратор рабочего эталона ИТО-20. Создан опытный образец меры теплопроводности многозначной. Создан образцовый измеритель теплопроводности ИТО-250, снабженный своим управляющим измерительно-вычислительным комплексом.

2. Центральный НИИ специального машиностроения (Московская обл.). Создан образцовый прецизионный автоматизированный измеритель теплопроводности, снабжённый комплектом вновь разработанных однозначных мер теплопроводности и предназначенный для измерения теплопроводности от 0,04 до 1,5 Вт/(м'К) с погрешностью 5 % в диапазоне температур от 250 до 360 К.

3. Ракетно-космическая Корпорация «Энергия» (Московская обл.). С целью расширения измерительных возможностей в область малых значений теплопроводности модернизирован и снабжён комплектом вновь разработанных однозначных мер теплопроводности измерительный стенд ВКУ-м, предназначенный для измерения теплопроводности от 0,04 до 0,2 Вт/(м*К) с погрешностью 10 % в диапазоне температур от 90 до 373 К.

4. СКБ «Стройприбор» (Челябинск). Внедрён комплект вновь разработанных однозначных мер теплопроводности и калибратор теплопроводности, построенный на основе многозначной меры теплопроводности.

6. Испытательный центр ВНИИГС (Санкт-Петербург). Внедрена система измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций зданий и сооружений СИСТОК-7076, которая снабжена управляющим измерительно-вычислительным комплексом и комплектом вновь разработанных однозначных мер теплопроводности, и предназначена для измерения теплопроводности в диапазоне от 0,03 до 1,5 Вт/(м'К) и теплового сопротивления в диапазоне от 0,02 до 2 м 'К/Вт с погрешностью 5 % в интервале температур от-40 до 80 °С.

7. Испытательный центр Проектно-конструкторского технологического института «СтройТЕСТ», Испытательный центр строительных материалов и изделий ИЦСМИ (Санкт-Петербург), Испытательный центр Ростовского государственного строительного университета (Ростов-на-Дону), Испытательный центр «Исследователь» (Краснодар). Внедрены автоматизированные системы измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций с числом каналов от 48 до 96 в климатических камерах в диапазоне от 0,2 до 4 м 'К/Вт с погрешностью 6 % в интервале температур от -50 до 50 °С.

8. Научно-исследовательский институт строительных материалов (Беларусь, Минск). Внедрены снабжённые вновь разработанными управляющими измерительно-вычислительными комплексами: модернизированный измеритель теплопроводности типа «Weiss», предназначенный для измерения теплопроводности в диапазоне от 0,05 до 1,5 Вт/(м'К) с погрешностью от 3 до 5 % в интервале температур от 10 до 30 °С; автоматизированный измеритель теплопроводности строительных материалов ИТСМ-125 (модификация СИСТОК-7076), предназначенный для измерения теплопроводности в диапазоне от 0,02 до 1,5 Вт/(м'К) с погрешностью от 3 до 5 % в интервале температур от 30 до 125 °С; автоматизированная система измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций в климатической камере; комплект вновь разработанных однозначных мер теплопроводности.

10. Инжиниринговый Центр при Балтгосэнергонадзоре. Взамен использовавшейся с 2001 г. «Системы измерений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций» СИСТОК 5.1, разработанной Ю.А. Чистяковым и содержащей пять тепломеров и одну дифференциальную термопару, которые вручную поочерёдно подключались к цифровому милливольтметру, внедрена автоматизированная шестнадцатиканальная система измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций, предназначенная для работы в натурных условиях.

11. Петербургский энергетический институт повышения квалификации. Материалы диссертации используются при чтении лекций по теме «Теплови-зионный контроль качества тепловой защиты зданий» на курсах «Теплови-зионный контроль зданий и сооружений», «Энергетический паспорт здания».

Диссертационная работа содержит введение, пять глав, заключение, список литературы и 7 приложений.

Заключение диссертация на тему "Создание комплекса аппаратуры государственного первичного эталона единицы теплопроводности и системы передачи размера единицы в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м.К)"

Выводы

Пятая глава посвящена рассмотрению системы передачи размера единицы теплопроводности от ГПЭ рабочим эталонам, образцовым средствам измерений и РСИ.

1. Рассмотрены автоматизированный автором компаратор ИТО-20, входящий в состав вторичного эталона ВЭТ 59-1-83, и его возможности, реализуемые с помощью системы визуального объектно-ориентированного программирования Delphi 7.

2. Приведены результаты трёхлетних исследований теплопроводности ряда теплоизоляционных материалов. Доказана возможность использования пеноплэкса и КВГ-210 в качестве МТО с относительной погрешностью 3 % и межповерочном интервале 1 год.

3. Описано впервые созданное средство измерений нового класса -калибратор МТМ и приведены результаты его применения в СКБ «Строй-прибор» (Челябинск).

4. Рассмотрены и приведены результаты исследований разработанных автором РСИ типа СИСТОК-7076, которые предназначены для измерения теплопроводности теплоизоляционных материалов, и четырёх модификаций многоканальных РСИ, которые предназначены для измерений теплового сопротивления в лабораторных и натурных условиях, в том числе - со стабилизацией температуры на внутренней и внешней поверхностях испытуемой ограждающей конструкции.

5. Выявлены стандарты, разработанные Госстроем, некоторые требования которых невыполнимы при существующем уровне точности средств измерений.

6. Приведены результаты исследований теплового сопротивления стеклопакетов в зависимости от температуры наружного воздуха, которые свидетельствуют о том, что при существующем в России порядке нормирования и испытаний отечественные производители элитных стеклопакетов поставлены в худшие условия, чем их европейские конкуренты. Даны рекомендации, позволяющие облегчить выход отечественных производителей стеклопакетов на европейский рынок.

7. Приведена согласованная с Госстроем Методика определения сопротивления теплопередаче оконных и дверных остеклённых блоков в отапливаемых зданиях и сооружениях.

8. Разработаны рекомендации, выполнение которых позволяет обеспечить гарантированную теплоэнергетическую эффективность зданий и сооружений.

9. Предложен представленный к утверждению проект новой поверочной схемы для средств измерений теплопроводности твёрдых тел в диапазоне от 0,02 до 20 Вт/(м'К), который в диапазоне от 0,02 до 0,2 Вт/(м-К) реализуется благодаря комплексу разработанной аппаратуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупностью решённых в диссертации задач охвачено функционирование всех ступеней поверочной схемы. Во всём диапазоне применения новой аппаратуры обеспечено единство измерений в стране.

Всё это подтверждает актуальность, востребованность и практическую значимость работ, составивших основу диссертации.

Наиболее значимыми являются следующие результаты.

2. Предложен проект нового межгосударственного стандарта «Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений теплопроводности твёрдых тел от 0,02 до 20 Вт/(м-К) в диапазоне температур от 90 до 1100 К». Проект в установленном порядке одобрен в России и отправлен для ознакомления и согласования в страны ближнего зарубежья.

3. Впервые предложены новый метод и средства измерений - многозначные меры теплопроводности, обеспечивающие воспроизведение единицы в любой точке диапазона от 0,02 до 0,2 Вт/(м'К) с суммарной стандартной неопределённостью 0,3 %. Новизна предложенного метода защищена патентом РФ.

8. На основе результатов исследований теплового сопротивления стеклопакетов при температуре наружного воздуха от минус 18 до минус 50 °С даны рекомендации, позволяющие устранить недостатки существующего в России порядка нормирования и испытаний стеклопакетов.

10. Разработано и создано 4 модификации многоканальных измерителей теплопроводности и теплового сопротивления ограждающих конструкций зданий и сооружений в лабораторных и натурных условиях типа ИТ-2. Налажено серийное производство и утверждён тип разработанных средств измерений.

11. Результаты исследований разработанных методов метрологического обеспечения измерений теплового сопротивления в лабораторных и натурных условиях используются в учебном процессе.

Библиография Соколов, Николай Александрович, диссертация по теме Метрология и метрологическое обеспечение

1. А.с. 343209 СССР. Способ определения теплопроводности веществ / Татарашвили Д.А., Сергеев О.А. Опубл. в Б. И., 1972, № 20.

2. А.с. 1689825 СССР. Способ определения теплофизических характеристик материалов / Мищенко С.В., Карпов А.М, Чуриков А.А. и др. Опубл. в Б. И., 1991, №41.

3. А.с. 654863 СССР. Шумовой термометр / Олейник Б.Н., Борисов А.А., Сумерин В.М., Пудриков Э.В., Соколов Н.А., Опубл. в Б. И., 1979, № 12.

4. А.с. 857744 СССР . Способ градуировки термометра сопротивления / Соколов Н.А. Опубл. в Б. И., 1981, № 31.

5. А.с. 861984 СССР. Датчик теплового потока / Геращенко О.А., Грищенко Т.Г., Варганов И.С. и др. Опубл. в Б. И., 1981, № 33.

6. А.с. 872984 СССР. Шумовой термометр / Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Борисов А.А., Эйсмонт А.И. Опубл. в Б. И., 1981, № 38.

7. А.с. 987418 СССР. Шумовой термометр / Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Лихачёв В.Г. Опубл. в Б. И., 1983, № 1.

8. Александров Ю.И. Спорные вопросы современной метрологии в химическом анализе // Санкт-Петербург, 2003. 303 с.

9. Аппаратура для метрологической аттестации первичных преобразователей теплового потока / Грищенко Т.Г., Декуша Л.В., Сало В.П. и др. // Теплометрия и теплосбережение: сб. научн. тр., Киев, 1991. С. 61-68.

10. Банаев A.M., Чеховской В.Я. Экспериментальное определение коэффициента теплопроводности твёрдых веществ в интервале температур 2001000 °С // Теплофизика высоких температур, 1965, т. 3, № 1. С. 57-63.

11. Берман Р. Теплопроводность твёрдых тел // М.: Мир, 1979. 286 с.

12. Борзяк А.Н., Лепёшкин Ю.Д., Новиков И.И. и др. Теплопроводность металлов и сплавов при низких температурах / Физико-механические и теплофизические свойства металлов // М.: Наука, 1976. С. 59-80.

13. Василевская Э.С., Петров Д.С. Тепловизионное обследование -энергосбережению // Светопрозрачные конструкции, 1999, № 3-4. С. 31-33.

14. Василькивский И.С. Разработка приборов для измерения теплопроводности веществ на базе тепловых измерительных схем. Автореф. дис. на соиск. учён. степ. канд. техн. наук // Львов, 1989. 18 с.

15. Геращенко О.А. Основы теплометрии // Киев: Наукова думка,1972.

16. Гондюл А.В., Мильков В.Г., Шведов Н.В. Методы определения в стеклопакете К-стекла и поверхности с низкоэмиссионным покрытием // Светопрозрачные конструкции, 2001, №6. С. 56.

17. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии // Киев: Наукова думка, 1974. 991 с.

18. ГОСТ 1.25-76. Метрологическое обеспечение.

19. ГОСТ 16263-70. ГСИ. Метрология. Термины и определения.

20. ГОСТ 23166-99. Блоки оконные. Общие технические условия.

21. ГОСТ 24700-99. Блоки оконные деревянные со стеклопакетами. Технические условия.

22. ГОСТ 24866-99. Стеклопакеты клееные строительного назначения. Технические условия.

23. ГОСТ 26254-84. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

24. ГОСТ 26602.1-99. Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче.

25. ГОСТ 26629-85. Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций.

26. ГОСТ 30256-94. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом.

27. ГОСТ 30290-94. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности поверхностным преобразователем.

28. ГОСТ 30673-99. Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков. Технические условия.

29. ГОСТ 30674-99. Блоки оконные из поливинилхлоридных профилей. Технические условия.

30. ГОСТ 31168-2003. Здания жилые. Метод определения удельного потребления тепловой энергии на отопление.

31. ГОСТ 6570-96. Счётчики электрические активной и реактивной энергии индукционные. Общие технические условия.

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

33. ГОСТ 8.061-80. ГСИ. Поверочные схемы.

34. ГОСТ 8.140-75. ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений теплопроводноститвёрдых тел в диапазоне температур 90+500 К.

35. ГОСТ 8.140-82. ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений теплопроводности твёрдых тел от 0,1 до 5 Вт/(м-К) в диапазоне температур 90+500 К и от 5 до 20 Вт/(м-К) в диапазоне температур 300+1100 К.

36. ГОСТ 8.177-85. ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений теплопроводности твёрдых тел в диапазоне температур 90+300 К.

37. ГОСТ 8.417-2002. ГСИ. Единицы физических величин.

38. ГОСТ 8.511-84. ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений теплопроводности твёрдых тел в диапазоне температур 4,2+90 К.

39. ГОСТ 8550-61. Тепловые единицы.

40. ГОСТ Р 51649-2000. Теплосчётчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия.

41. ГОСТ Р 8.000-2000. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения.

42. Грищенко Т.Г. Особенности использования тепломера в приборах для определения теплопроводности // ИФЖ, 1981, т. XI, № 6. С. 1055-1061.

43. Грищенко Т.Г. Теплометрические мосты для теплофизических исследований. Дис. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук // Львов, 1992. 60 с.

44. Грищенко Т.Г., Декуша JI.B. Теплометрические мостовые схемы для теплофизических измерений в стационарном тепловом режиме // Измерительная техника, № 9,1995. С. 40-44.

45. ГССД 66-84. Кварц плавленый марки КВ. Коэффициент теплопроводности в диапазоне температур 80-500 К.

46. Гурьянов Н.С. Оценка и обеспечение тепловой надёжности наружных стен эксплуатируемых зданий. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук // Нижний Новгород, 2003. 18 с.

47. Дацюк Т.А., Исаков П.Г., Лаповок Е.В., Платонов С.А., Соколов Н.А., Ханков С.И. Способ измерения теплового сопротивления и устройство для его осуществления. Заявка на патент РФ на изобретение № 2005117001/019401 от 27.05.2005.

48. Дацюк Т.А., Исаков П.Г., Лаповок Е.В., Платонов С.А., Соколов Н.А., Ханков С.И. Устройство для измерения теплового сопротивления. Заявка на патент РФ на полезную модель № 2005117001/019391 от 27.05.2005.

49. Дацюк Т.А., Соколов Н.А. К оценке энергоэффективности зданий // Светопрозрачные конструкции, 2005, № 4. С. 27, 28.

50. Добровинский И.Е. Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов. В кн.: Российская Метрологическая Энциклопедия / Под ред. Ю.В. Тарбеева // Санкт-Петербург: Лики России, 2001.-С. 735-737.

51. Евсеев Л. Путь значительной экономии теплоизоляционных материалов. Энергосбережение в строительстве. Официальное издание комитета по инвестиционно-градостроительной политике Ассоциации «Большая Волга» // Строй-инфо, 2004, № 8 (224).

52. Жданович В.А., Чашкин Ю.Р. Сличения государственных специальных эталонов единицы теплопроводности твёрдых тел ГЭТ 68-75 и ГЭТ 128-84. В кн.: Сб. научн. трудов ВНИИФТРИ // М., 1981.- С. 4.

53. Каганер М.Г. Тепловая изоляция в технике низких температур // М.: Машиностроение, 1966. 275 с.

54. Калинин А.Н. Неразрушающий метод и интерполяционный прибордля экспресс-измерений теплопроводности твёрдых тел на основе двухточечного зондирования поверхности. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук // Санкт-Петербург, ИТМО, 1995. 24 с.К

55. Кисилевский А.Б., Плотникова С.П., Соколов Н.А., Эйсмонт А.И. Поверка полупроводниковых термопреобразователей сопротивления методом шумовой термометрии // Измерительная техника, 1982, № 3. С. 49-51.

56. Козлов В.П., Станкевич А.В. Современное состояние мирового те-плофизического приборостроения / В кн.: Микропроцессоры в теплофизических измерениях // Минск: БелНИИНТИ, 1986. С. 12-42.

57. Компан Т.А. Создание государственной системы обеспечения единства измерений нового поколения в области дилатометрии. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук // Санкт-Петербург, 2004. 30 с.

58. Кондратьев Г.М. Тепловые измерения // М.,- Л.: МАШГИЗ, 1957.244 с.

59. Корнев Е.А., Лелевкин В.М., Лелюхин А.С. и др. Измерение коэффициента теплопроводности строительных термоизоляционных материалов // Измерительная техника, 2000, № 7. С. 51-53.

60. Крафтмахер Я.А. В кн.: Исследования при высоких температурах // Новосибирск: Наука, 1966. - С. 5.

61. Куренкова А.Ю. и др. Тепловидение в системе качества // Свето-прозрачные конструкции, 2000, № 4. С. 52-54.

62. Куренкова А.Ю., Соколов Н.А., Суворова Т.В. Контроль качества светопрозрачных конструкций в условиях эксплуатации // Светопрозрачные конструкции, 2001, № 2. С. 69-71.

63. Курепин В.В., Козин В.М., Левочкин Ю.В. Приборы для теплофизических исследований с прямым отсчётом // Промышленная теплотехника.-1982, т. 4, №3.-С. 91-97.

64. Куриленок К.В., Медведев В.А., Рыбкин Н.П. Теплопроводность нержавеющей стали в диапазоне температур 3^96 К. В кн.: Тез. докл. IV

65. Всесоюзн. научно-техн. конф. «Метрологическое обеспечение теплофизиче-ских измерений при низких температурах» // Хабаровск, 1985. С. 15.

66. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости // М.: Наука, 1965.258 с.

67. Лариков Л.Н., Юрченко Ю.Ф. Тепловые свойства металлов и сплавов. Справочник // Киев: Наукова думка, 1985. 437 с.

68. Лездин Д.Ю., Петров Д.С., Сидельников С.С. Тепловизионный контроль качества светопрозрачных конструкций // Светопрозрачные конструкции, 1999, № 5-6. С. 65-68.

69. Лыков А.В. Теория теплопроводности // М.: Высшая школа, 1967. 600 с.

70. Манченко А.В., Столярчук П.Г. Измерение абсолютных температур с помощью шумовой термометрии // Контрольно-измерительная техника, 1979, вып. 26.-С. 112-118.

71. Межгосударственный свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий // М.: МНТКС, 2001. -126 с.

72. Методические указания № 241 по поверке приборов и установок для определения коэффициента теплопроводности методом стационарного режима / Олейник Б.Н., Чадович Т.З. // М.: Издательство стандартов, 1964. -12 с.

73. Методы измерения теплопроводности и температуропроводности / Шашков А.Г., Волохов Г.М., Абраменко Т.Н. и др. Под ред. А.В. Лыкова // М.: Энергия, 1973.-336 с.

74. Метрологические проблемы теплофизического приборостроения / Буравой С.Е., Начкебия Б.Г. В кн.: Тез докл. Всес. науч.-техн. конф. «Метрологическое обеспечение теплофизических измерений при низких температурах»: Хабаровск, 1988. - С. 5-7.

75. МИ 1317-86. ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров.

76. МИ 1605-87. ГСИ. Меры теплопроводности твёрдых тел образцовые. Методика поверки.

77. МИ 1855-88. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений поверхностной плотности теплового потока в диапазоне 10+2000 Вт/м2.

78. МИ 2083-90. ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей.

79. МИ 2552-99. ГСИ. Применение «Руководства по выражению неопределённости измерений» (взамен МИ 2552-99 выпущено РМГ 43-2001).

80. МИ 2590-2004. ГСИ. Эталонные материалы. Каталог ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 2004-2005 // Санкт-Петербург: ИК «Синтез», 2004.-81 с.

81. МИ 2630-2000. ГСИ. Метрология. Физические величины и их единицы.

82. Могутов В.А., Верховский А.А., Рыкова Т.В., Потапова Г.А. Сравнительные теплотехнические характеристики стеклопакетов // Светопрозрачные конструкции, 2002, №2. С.52, 53.

83. МСП. Проектирование тепловой защиты зданий // М.: МНТКС, 2001.-126 с.

84. Низовцев М.И. Влияние толщины межстекольной прослойки на теплоизолирующие свойства однокамерного стеклопакета // Светопрозрачные конструкции, 2001, №4. С. 2, 3.

85. Олейник Б.Н. Точная калориметрия // М.: Издательство стандартов, 1973.-208 с.

86. Олейник Б.Н., Кухарь В.В., Ереминский В.А., Соколов Н.А. Экспериментальное исследование тепловых электрических шумов некоторых рези-стивных сплавов // Измерительная техника, 1992, № 6. С. 35,36.

87. Олейник Б.Н., Соколов Н.А. Оптимизация структурной схемы шумового термометра // Метрология, 1982, № 3. С. 31-39.

88. Олейник Б.Н., Соколов Н.А. О точности измерения термодинамической температуры методом шумовой термометрии. В кн.: Тез. докл. Всесоюзн. конф. «Температура-84» //Львов, 1984.

89. Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Ерёминский В.А. Измерение термодинамической температуры средствами шумовой термометрии. В кн.: Тез. докл. II Всесоюзн. совещания «Квантовая метрология и фундаментальные физические константы». - Л., 1985.

90. Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Лемуткин В.П. Измерение термодинамической температуры методом шумовой термометрии. В кн.: Тез. докл. Всесоюзн. совещания «Квантовая метрология и фундаментальные физические константы» // Л., 1982. - С. 79, 80.

91. Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Раскин А.А. Сплав ВТ-6. Теплопроводность при температурах 340.900 К. ГССД 164-94 // М.: Издательство стандартов, 1994. 16 с.

92. Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Раскин А.А. Сталь нержавеющая марки 12Х18Н10Т. Теплопроводность при температурах 340. 1100 К. ГССД 165-94 // М.: Издательство стандартов, 1994. 16 с.

93. Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Раскин А.А. Сталь низкоуглеродистая. Теплопроводность при температурах 340. 1100 К. ГССД 166-94 // М.: Издательство стандартов, 1994. 16 с.

94. Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Раскин А.А. Статистический подход к выбору номенклатуры мер теплофизических свойств. В кн.: Тез. докл. VIII Всесоюзн. конф. по теплофизическим свойствам веществ. - Новосибирск, 1988.

95. Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Сумерин В.М. и др. Измерение температуры с помощью термошумовых термометров // Измерения, контроль, автоматизация, 1983, № 1. С. 22-29.

96. Олейник Б.Н., Соколов Н.А., Сумерин В.М., Матвеев В.Н., Борисов А.А. Разработка методов прецизионного измерения температуры на основе шумового и ядерного квадрупольно-резонансного термометров // Метрология и точные измерения, 1979, вып. 6. С. 18, 19.

97. Патент 2018117 (Россия). Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов / Пономарёв С.В., Мищенко С.В., Глинкин Е.И. и др. Опубл. в Б. И., 1994, № 15.

98. Пелецкий В.Э., Тимрот Д.Л., Воскресенский В.Ю. Высокотемпературные исследования тепло- и электропроводности твёрдых тел // М.: Энергия, 1971.-192 с.

99. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме //Л.: Энергия, 1973.- 144 с.

100. Плотников В.В., Соколов Н.А., Эйсмонт А.И. Новое направление в области метрологии низкотемпературной термометрии. В кн.: Исследование процессов в криогенных установках и системах. // Балашиха: НПО «Криогенмаш», 1980. - С. 91-98.

101. Рабинович В.А., Токина Л.А. Обеспечение единства измерений теплоемкости и теплопроводности твердых тел // Измерительная техника, 1986, № П.-С. 43,44.

102. Ю.Рабинович С.Г. Погрешности измерений // Л.: Энергия, 1978. 262 с.

103. РМГ 29-99. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения.

104. Самолётов В.А. Динамические методы измерения теплофизиче-ских характеристик веществ и материалов при низких температурах. Авто-реф. дис. на соиск. учён. степ. докт. техн. наук // Санкт-Петербург, 2002. -18 с.

105. Свириденко В.И., Медведев В.А. Исследования в области низкотемпературной термометрии и теплофизики. В кн.: Сб. научн. трудов

106. ВНИИФТРИ//М., 1981.-С. 56-60.

107. Свириденко В.И., Медведев В.А. Теплопроводность меди при низких температурах. В кн.: Тез. докл. II Всесоюзн. совещания по низкотемпературным теплофизическим измерениям и их метрологическому обеспечению//М., 1982.-С. 84.

108. Сергеев О.А. Метрологические основы теплофизических измерений // М.: Издательство стандартов, 1972. 154 с.

109. Сергеев О.А. Теория, методы и средства прецизионных измерений теплофизических характеристик твёрдых тел. Дис. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук // Л., 1972. 294 с.

110. Сиу М., Булик С. Новый прибор НБС для измерения эффективной теплопроводности теплоизоляционных материалов // Приборы для научных исследований, 1981, № 11.-С. 115-123.

111. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

112. СНиП II-3-79* (с изменениями 3 и 4). Строительная теплотехника.

113. СНиП И-З. Строительная теплотехника.

114. Соколов Н.А. Воспроизводимость результатов измерения термического сопротивления ограждающих конструкций в различных испытательных центрах // Светопрозрачные конструкции, 2004, № 5. С. 18-20.

115. Соколов Н.А. Государственный первичный эталон единицы теплопроводности твёрдых тел. В кн.: Российская Метрологическая Энциклопедия/ Под ред. Ю.В. Тарбеева // Санкт-Петербург: Лики России, 2001. - С. 453-454.

116. Соколов Н.А. Государственный первичный эталон единицы теплопроводности нового поколения. В кн.: Тезисы докладов XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ, т. 2. // Санкт-Петербург, 2005.-С. 161.

117. Соколов Н.А. Индикатор низкоэмиссионных покрытий на стеклопакетах // Светопрозрачные конструкции, 2001, № 6. С. 57.

118. Соколов Н.А. Методика теплофизического расчёта прецизионного шумового термометра. Методы и средства калориметрии и теплофизических измерений. Сб. научн. тр. НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», 1984. -С. 71-77.

119. Соколов Н.А. Метрологическое обеспечение теплоизоляционных свойств строительных материалов // Светопрозрачные конструкции, 2003, №5.-С. 37-39.

120. Соколов Н.А. Метрологическое обеспечение теплофизических свойств светопрозрачных ограждающих конструкций // Светопрозрачные конструкции, 2002, № 3. С. 62-64.

121. Соколов Н.А. Метрологическое обеспечение теплофизических свойств светопрозрачных ограждающих конструкций. Часть 2. Влияние параметров климатической камеры // Светопрозрачные конструкции, 2002, №5-6.-С. 80-83.

122. Соколов Н.А. Метрологическое обеспечение энергосбережения. -В кн.: Тезисы докладов IV Международной конференции «Проблемы промышленной теплотехники» // Киев, 2005 С. 361.

123. Соколов Н.А. Метрологическое обеспечение энергосбережения (Измерение теплопроводности и связанных с ней величин): научное издание учебное пособие // Санкт-Петербург: НИУПЦ «Межрегиональный институт окна», 2005. - 126 с.

124. Соколов Н.А. Новое поколение систем измерения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций // Светопрозрачные конструкции, 2002, № 1.-С. 62, 63.

125. Соколов Н.А. Об использовании полевых транзисторов в качестве меры сравнения в шумовых термометрах. В кн.: Труды метрологических институтов СССР, 1979, вып. 238 (298). - С. 32-34.

126. Соколов Н.А. Обеспечение гарантированной теплоэнергетической эффективности зданий и сооружений // Светопрозрачные конструкции, 2005, №4.-С. 49-51.

127. Соколов Н.А. Почему «плачут» элитные окна старого фонда? // Светопрозрачные конструкции, 2000, № 2. С. 39-41.

128. Соколов Н.А. Разработка и исследование прецизионного шумового термометра. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. канд. техн.наук // JL: 1984. 17 с.

129. Соколов Н.А. Разработка прецизионной установки для измерений теплопроводности дисперсно-пористых материалов. Заключительный отчёт по НИР, регистрационный номер 01.2.00107652 // ВНИИМ, 2001. 25 с.

130. Соколов Н.А. Система измерения сопротивления термического (теплопроводности) образцов конструкций СИСТОК 7076 // Светопрозрачные конструкции, 2004, № 1. С. 22, 23.

131. Соколов Н.А. Способ определения теплопроводности. Положительное решение от 10.10.2005 о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2004133748 от 16.11.2004.

132. Соколов Н.А. Теплопроводность. В кн.: Российская Метрологическая Энциклопедия / Под ред. Ю.В. Тарбеева // Санкт-Петербург: Лики России, 2001.-С. 450-452.

133. Соколов Н.А., Васильева Е.В. Проблемы температурных измерений при контроле качества зданий и сооружений. В кн.: Тезисы докладов II Всероссийской конференции «Температура 2004». М., 2004. - С. 52, 53.

134. Соколов Н.А., Васильева Е.В. Проблемы температурных измерений при контроле качества зданий и сооружений // Приборы, 2005, № 11.-С. 16.

135. Соколов Н.А., Строкова P.M. Государственный первичный эталон единицы теплопроводности ГЭТ 59-82. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Хд 1.456.260.280 ТО // ВНИИМ, 1987. 55 с.

136. Спиридонов А., Ким Л., Фомичёв А. и др. Считать или не считать? // Светопрозрачные конструкции, 2002, № 3. С.60, 61.

137. Татарашвили Д.А. Разработка и исследование образцовых средств измерения теплопроводности теплоизоляционных материалов в интервале температур 90-500 К. Дис. на соиск. уч. ст. канд.техн.наук // Л., 1971.-129 с.

138. Татарашвили Д.А., Сергеев О.А., Чистяков Ю.А. Государственный первичный эталон единицы теплопроводности твёрдых веществ. // Измерительная техника, 1975, № 4. С. 18-21.

139. Текст Договорённости. В кн.: Российская Метрологическая Энциклопедия / Под ред. Ю.В. Тарбеева // Санкт-Петербург: Лики России, 2001.-С. 39-45.

140. Теория систем воспроизведения единиц и передачи их размеров: Науч. издание учеб. пособие / Под ред. Слаева В.А. // СПБ.: АНО НПО «Профессионал», 2004. - 160 с.

141. Тепловой неразрушающий контроль изделий: научно-методическое пособие / Будадин О.Н., Потапов А.И., Колганов В.И. и др. // М.: Наука, 2002.-472 с.

142. Теплопроводность твёрдых тел. Справочник / Охотин А.С., Боровикова Р.П., Нечаева Т.В. и др. Под ред. Охотина А.С. // М.: Энергоатомиз-дат, 1984.-320 с.

143. Теплофизические измерения и приборы / Платунов Е.С., Буравой С.Е., Курепин В.В., Петров Г.С.; под общ. ред. Платунова Е.С. // Л.: Машиностроение, 1986. 256 с.

144. ТСН 23-340-2003 Санкт-Петербург. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите.

145. Ханов Н.И., Чистяков Ю.А. Эталонная база единиц измерения -основа решения проблемы сертификации строительных материалов // Измерительная техника, 1999, № 3. С. 19-23.

146. Чашкин Ю.А., Жданович В.А. Государственный специальный эталон единицы теплопроводности твёрдых тел в диапазоне температур 60.300 К . В кн.: Тр. метрол. инстит. «Исследования в области тепловых измерений», 187 (247).-С. 71-74.

147. Черевко А.Г. Применение шумовой термометрии для изучения теплофизических свойств металлов и сплавов при высоких температурах. Ав-тореф. дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук // Новосибирск: 1975. 22 с.

148. Чесноков А.Г., Чесноков С.А. Так что можно не считать? // Светопрозрачные конструкции, 2002, № 3. С.58, 59.

149. Шведов Н.В. Концепция развития оконных систем в первой четверти XXI века // Светопрозрачные конструкции, 2004, № 2. С. 5-9.

150. Шведов Н.В. Стандартизация оконных и балконных дверных блоков в России //Светопрозрачные конструкции, 1999, № 5-6. С. 10-13.

151. A noise-thermometry experiment at the copper melting point / Crovini L., Actis A. Galleano R. // Temp. Meas.: Proc. Int. Symp. Temp. Meas. Ind. And Sci., Beijing. Apr. 16-19,1986. Beijing., 1986.-P. 45-51.

152. Achtziger J. Einfluss der freien Konvection auf die Warmeleitfahigkeit messungen an Isolierstoffen mit dem Plattengerat bei tiefen Termperaturen // Kaltetechnik, 1960, № 12 (12). S. 372-375.

153. Albers M.A. A round-robin laboratory intercomparison of thermal conductivity testing using the guarded hot-plate up to 1000 °C. Insulation materials:testing and application, vol. 4, ASTM STP 1426, ASTM international, West Coshocken, PA 2002. 15 p.

154. Andersson P. and Backstrom G. High Temp. High Pressures, 1972, v. 4.-P. 101.

155. Annual Book of ASTM Standards, Amer. Soc. for Testing and Materials // Pt. 18, Philadelphia, Pennsylvania, 1980. P. 20-53.

156. ASTM С 177-93. Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate Apparatus // Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.06, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA.

157. ASTM С 518-91. Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus // Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.06, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA.

158. Bishop F.L. Proc. Am. Acad. Arts Sci., 1906, v. 41. P. 671.

159. Brendeng E. and Frivik P.E. New Development in Design of Equipment for Measuring Thermal Conductivity and Heat Flow. ASTM. STP 544. 1974. -P. 147-166.

160. Brendeng E. and Frivik P.E. On the Design of a Guaided Hot Plate Apparatus. I.I.F. Commission 2 & 6, Liege 1969 // Annexe 1969-7 Bull I.I.F. P. 281-288.

161. Brixy H. Combined Thermocouple-noise Thermometry //Ber. Kernforschungsanlage Julich, 1986, № 205. S. 1-47.

162. Cali I.P., Mears T.W., Michaelis R.E. The Role of Standard Reference Materials in Measurement Systems // NBS Monograph 148, Washington, NBS, 1975.

163. Cook J.G., van der Meer M.P. and Laubitz M.J. // Can.J.Phys., 1972, v. 50.-P. 1386.

164. Degenne M., Klarsfeld S. and Barthe M.P. Measurement of the Thermal

165. Resistance of Thick Low Desity Mineral Fiber Insulation // ASTM, STR 660, 1979.-P. 130-144.

166. Descrierea inventiei 78182 (Romania). Metoda si aparat pentru determinarea conductivitatii termice / C.Bogos. 1982.

167. Dreyer J., Bogap H. Messung von Warmedurchgangswiderstanden mit absoluten MeJ3vezfahren // msr, Berlin 29, 1986, V. 4. S. 153-155.

168. Flinta J.E. USAEC Report TID-7546,1957, Book 2. P. 516-525.

169. Granta Design, Trumpington Mews, 40B High Street, Trumpington, Cambridge CB2 2LS, UK.

170. Hedlin Charles P. Calculation of Thermal Conductance Based on Measurements of Heat Flow Rates in a Flat Roof Using Heat Flux Tranducers. Build. Appl. Heat, Flux Tranducers Symp Philadelphia, 22-23 Sept., 1983 // Philadelphia, 1985.-P. 184-201.

171. Hemminger W., Lohrengel J., Krupke H.W. Ein Gerat zur Messung der Warmeleitfehigkeit im Bereich von -180 °C bis 100 °C // PTB-Mitteilungen.- V. 98, № l.-S. 35-38.

172. Hust J.G., Giarratano P.J., Thermal Conductivity and Electrical Resistivity Standart Reference materials: Electrolytic Jron, SRM 734 and 797 from 4 to 1000 К // NBS special publication, 1975. P.250-260.

173. Hust J.G., Giarratano P.J., Thermal Conductivity Standart Reference materials from 4 to 300 К // J. Res. Nat.Bur. Standarts, 1970, V. 74A, № 5. P. 673-690.

174. ILI Ltd, Index House, Ascot, Berkshire SL5 7EU, UK.

175. ISO 8301:1991(E). Thermal insulation Determination of steady-state thermal resistance and related properties - Heat flow meter apparatus.

176. ISO 8302:1991(E). Thermal insulation Determination of steady-state thermal resistance and related properties - Guarded hot plate apparatus.

177. Juhasz E. The Role of Certified Reference Materials in Metrology // Measurement, 1986, v. 4, № 3. P. 104-110.

178. Kazuo Educhi. Error Analysis of Measuring Thermal Conductivity by circular and one Side Heat Flow Type Guarded Hot Plate Apparatus. Guarded Hot Plate and Heat Flow Meter Methodol. Symp. Quebec, 7-8 Okt., 1982 // Philadelphia, Pa, 1985.-P. 29-68.

179. Kirby R.K. Certified Reference Materials for Thermophysical Properties. Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods //New York: Plenium Press, 1984. P. 777-794.

180. Klarsfeld S. Guarded Hot-Plate Method for Thermal Conductivity Measurements / Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods //New York: Plenium Press, 1984.-P. 169-230.

181. Klein H., Klemt G. Storm L. Measurement of the Thermodinamic Temperature of 4He at Varios Vapour Pressure by a Noise Thermometer // Metrologia, 1979, vol.15, № 3. P. 143-154.

182. Laubitz M.J. Axial Heat Flow Methods of Measuring Thermal Conductivity. Compendium of Thermophysical Property Measurements Methods // Plenum Press. Vol. 1., 1984.-P. 11-59.

183. Laubitz M.J., Matsumura T. and Kelly P.J. // Can. J. Phys., 1976, v. 54.- P.92.

184. Laubitz M.J. and McElroy D.L. Precise Measurement of Thermal Conductivity at High Temperatures (100-1200 K) // Metrologia, 1971, v. 7, № 1. P. 1-15.

185. Laws F.A., Bishop F.L. and McJunkin P. Proc. Am. Acad. Arts Sci., 1905, v. 41.-P. 454.

186. Liermann J. Mesure absolue de la conductivite thermique des materiaux isolants. // Commiss. Energ. At. 197, 1974. P.45-50.

187. Matsumura T. and Laubitz MJ. // Can.J.Phys., 1970, v. 45. P. 1499.

188. McElroy D.L. and Moore J.P. Chp. 4 in Thermal Conductivity, Vol.1 Academic Press. London (1969).

189. Methods DIN, 1959, Bestimmung der Warmeleitfahigkeit mit der

190. Plattengerat, DIN 52612 (Deutsch Normenausschuss), West Berlin.

191. Methods for Determining Thermal Properties, B.S. 874:1975 // British Standards Institute, London, England.

192. Moore J.P. Analysis of Apparatus with Radial Symmetry for Stteady -State Measurements of Thermal Conductivity Compendium of Thermophysical Property Measurements Methods // Plenum Press. Vol. 1, 1984. P. 60-83.

193. Moore J.P., McElroy D.L. and Graves. Oak Ridge National Laboratory Report ORNL-4986,1974.

194. Moore J.P., Williams R.K., Graves R.S. //Rev. Sci. Instrum., 1974, v. 45.-P. 87.

195. Niven C. Proc. R. Soc. 76. 34 (1905).

196. Paine R.M., Stonehouse A.J. and Beaver W.W. WADC TR-59-29 (1959).

197. Thermal Conductivity Database for Solid Materials / Terio Arai, Tet-suya Baba, Akira Ono // Bulletin of NRLM, 1989, vol.38, № 4. P.44-51.

198. Troussart L. Analysis of Errors in Guarded Hot Plate Measurements as Compiled by the Finite Element Method. Guarded Hot Plate and Heat Flow Meter Methodol. Symp. Quebec, 7-8 Okt., 1982 // Philadelphia, Pa, 1985. P. 7-28.

199. Туе R.P. Measurements of Heat Transmission in Thermal Insulations at Cryogenic Temperatures Using the Guarded Hot Plate. I.I.F., C.R. du13erne Congres // Washington. D.C, Vol. 1. 1971.

200. Williams R.K. and Philbrook W.O. Rev. Sci. Instrum., 1968, v. 39. P. 1104-1114.

201. Zarr, R.R. Standard Reference Materials: Glass Fiberboard, SRM 1450c, for Thermal Resistance from 280 К to 340 К // NIST Special Publication 260-130.

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00