автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.04, диссертация на тему:Теплометрические мосты для теплофизических исследований

#1 О Я

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАН/Л УКРАЮШ ЛЬВОВСКИЙ ПОЛИТЕХНШВСИШ шстшт

На правах рукописи

ГРИиЩНКО Татьяна Георгиевна

ТШ0Д1ЕТИ7ШШ МОСТЫ для тшэкшкгаих ИССЛЕДОВАНИЯ

Специальность 05.11.04 - Приборы и методы измерения

тепловых величин

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

в форме научного доклада

Львов - 1592

Работа выполнена в Институте проблем энергосбережения (1513) /Л Украины, г.Киев.

Научный консультант - член-корреспондент АН Украины, д.т.н.,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ГОРДОВ Александр Николаевич доктор технических наук, профессор ЛАХ Владимир Иванович доктор технических наук, профессор СИМБИРСКИЙ Дмитрий 'Федорович

Ведущая организация: НПО "МЕТРОЛОГИЯ", Госстандарт Украины

на заседании специализированного Совета Д 068.36.04 при Львовском политехническом институте (290013,г.Львов, ул.Мира, 12).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Львовского политехнического института (290013, г.Львов,ул.Профессорская, I).

проф. |0.А.ГЕР/^ЕКК0 1

Защита состоится

Диссертация разослана

п

I!

;992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук

Я.Т.ЛУЦИК

лрОСС;-

ЗИбЛио ГЕКА

"V --Г. ' 3

" • I ОВД'151 ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Интенсивное развитие атомной энергетики, ракетной и космической техники, химии полимеров, радиоэлектроники, холодильной и криогенной техники, горной теплофизик'! и др. и чрезвычайное разнообразие используемых в э^их областях техники материалов и условий их применения требуют большого объема информации о теплофизических характеристиках (Т£Х), тепловых эффектах и параметрах. Отсутствие или неполнота такой информации не позволяют производить надежные расчеты тепловых реж:гаов различных энергетических объектов л технологических процессов, в полной мере осуществлять мероприятия, направленные на решение многочисленных задач энергосбережения, например, создание энергосберегающих технологий, конструкций, сооружений.

Несмотря на значительныэ успехи в развитии методов прогнози--рования и расчета ТОХ, основным источником информации о них остается эксперимент. Так каь.промышленный выпуск приборов для тепло-физических измерений практически отсутствует, весь объем информации получают на установках лабораторного типа, созданных различными организациями для удовлетворения собственных потребностей. Каждая из таких установок, за редким исключением, является уникальной и эксплуатируется лишь у самого разработчика. Для них характерны высокая стоимость и отсутствие должного метрологического обеспечения, что не способствует единству в данной области измерений.

Для успешного решения многих практических задач приходится совершенствовать известные и создавать новые методы исследования и средства измерений тепловых параметров и характеристик. Поэтому работа, посвященная созданию научных основ проектирования тепло-метрической мостовой аппаратуры для теплофизических измерений, основанной на применении первичных термоэлектрических преобразователей теплового потока (ПГП), и разработке новых измерительных схем, устройств и приборов для научных исследований и массовых технических измерений, объединенных единым мотодом и оСпрми принципами построения и метрологического обслуживания, - актуальна и имеет большое народнохозяйственное значение, в частности, для отечественного приборостроения.

Цель работы - решение научно-технической проблемы по созданию теоретических основ и принципов построения теплометричесхой

аппаратуры, элементной базы для ее производства и срздств метрологического обеспечения.

Дня достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:

- предложен и разработан новый высокоэффектипныП тепломет-рический мостовой метод, обеспечивающий повышении точности, надежности и производительности теплофизических изменений;

- разработаны новые мостовые теплометрическио стемы для определения термического сопротивления, теплопроводности и теплоемкости материалов и веществ в различном физическом состоянии, тепловых эффектов и параметров процессов;

- изучены особенности применения преобразователей теплового потока в теплофизическом приборостроении и сформулированы требования к их характеристикам;

- исследованы характеристики (чувствительность, теплопроводность, теплоемкость) преобразователей теплового потока и зависи- ■ ыость их от различных факторов, разработаны методики и алгоритмы расчетов параметров ПТП, оптимизированных по чувствительности и условиям эксплуатации;

- разработаны методы и изготовлена аппаратура .для метрологического и технологического.обеспечения теллометрии;

- решены задачи практической реализации теплометрических мостовых схем;

- разработаны и нзготоьлены экспериментальные образцы мостовых приборов для теплофизических исследований, метрологически освидетельствованы и переданы ряду организаций для использования в исмерительиой практике.

Научная новизна. В диссергации разработаны научные основы проектирования теплометрических приборов и элементов, которые реализуют теплометрический мостовой метод измерения, и предназначены длл исследования Т2гХ, 'тепловых параметров и эффектов. Создана элементная база для реализации теплометрических мостов, а также комплекс аппаратуры для их метрологического обеспечения. Новизна разработок защищена 28 авторскими свидетельствами на иэобретениг. Результаты исследований и разработок, представленные в диссертации, выполнены самостоятельно и совместно с коллективом сотрудников на протяжении 1978 - 1991 гг.

При этом получены следувдие научные результаты:

- разработай-; научные основы теплометрических мостов и их

проектирования, сформулировав принципы их построения;

- вперзые разработаны мостовые теплометрические схемы приио-роз, предназначенных для исследований Т2Х различных вецес/в;

- разработана методика выбора элементной базы теплометрических мостов с оптимальными Т£Х и чувствительностью;

- создана методика проектирования греобразователей теплового потока с требуемой чувствительностью, учитывающая особенности применения, ПТП в теплофизическом приборостроении;

- получены форцулы для расчета ТГХ преобразователей и даны рекомендации по обеспечению проектирования ПТП с требуемыми параметрами и геометрическими размерами с учетом минимизации погрешности измерений;

- создана база технологического и метрологического обслуживания теплометрического приборостроения;

- даны рекомендации по учету особенностей практической реализации теплометрических мостов;

- на основе предложенных мостовых схем создан комплекс приборов для измерения термического сопротивления, теплопроводности и теплоемкости материалов и веществ, тепловых эффектов и параметров;

- предложены и разработаны новые измерительные средства для метрологического обеспечения геллометрической аппаратуры.

На защиту выносятся:

- научные основы создания теплометрических приборов, реализующих новые методы измерения Т<5Х, тепловых параметров и эффектов;

- теоретические основы проектирования теплометрических мосто-вчх схем для измерения Т5Х с учетом особенностей исследуемого материала и минимизации погрешности измерения;

- теоретические основы проектирования преобразователей теплового потока с требуемыми характеристиками, оптимизированными по чувствительности к тепловому потоку и условиям эксплуатации;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований свойств ПТП и зависимостей их от различных факторов;

- комплекс аппаратуры для метрологического и технологического обеспечения производства теплометрических мостовых приборов;

- комплекс методов и приборов для исследования ТФХ материалов в диапазоне температур от 80 до 500 К.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Использование теоретических основ проектирования теплометрических

мостовик схем позволило разработать приборы и устройства для исследования Т-.'Х, тепловых эффектов и параметров теплообмена.

Разработка теоретических основ проектирования ПТП с требуемыми хяппктористиками явилась одним из основных факторов становления тепломотрии как самостоятельной научной дисциплины и развитая тепло;чпри^еского направления в теплофизическои приборостроении.

Рочржютанные образцовые средства измерения тепловых потоков и моторики метрологической аттестации новых нестаидартизованных средств измерения обеспечили высокую точность и достоверность из-мирений с помощью выпускаемой теплоиетрической аппаратуры.

Результаты работы в виде аттестованных экспериментальных образцов нестандартпзопаннмх рабочих средств измерения теплорпх величин внедрены в НГЮ "ЭНЕРГИЯ", НПО им.С.И.-Лавочкинп, '1!10 "пр/ОН", машиностроительном заводе им.С.В.Ильюшина, СНШ.!, НПО "31ШЯ.1 им. Д.И.Менделеева", ИТМО им.А.В.Лыкова АН Беларуси, ЛИТМЭ, й-изико-хиыическом институте АН Украины и др.

Достоверность и обоснованность основных результатов определяются корректностью постановки задач и применяемых для их решения экспериментальных и математических методов, результатами анализа погрешностей и метрологической аттестации созданных экспериментальных образцов теплометрической аппаратуры, а также успешным решением практических задач промышленного внедрения средств измерений.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на У, У1 Всесоюзных конференциях по тепло- и массо-обмечу (г.Минск, 1976г. и 1980 г.), Всесоюзных научно-технических семинарах по метрологическому обеспечению теплофизических намерений при низких температурах (г.Хабаровск, 1976г., 1982г., 1985г.), УП Всесоюзной конференции по калориметрии (г.Черноголовка, 1977г.), X Всесоюзной научно-технической конференции по текстильному материаловедению (г.Львов, 1980 г.), У Всесоюзной научно-технической конференции по вопросам авиационной химтехнологии (г.Киев, 1981г.), П Всесоюзной конференции по механизмам кровоповреждения и кшо-защиты (г.Харьков, 1984 г.). на Всесоюзных научно-технических конференциях по методам и средствам ^еплофизических измерений (г.Киев, 1982 г.; 1984 г.; г.Севастополь, 1987 г.; 1989 г.), У1 и УП всеакадемических школах по проблемам стандартизации и метрологии

ь научных исследованиях (г.Вильнюс, 1988 г.; г.£рунэе, 1989 г.), IX Всесоюзной теплофизической школе (г.Тамбов, 198С г.), ня заседаниях Рабочей комиссии Госстандарта СССР по тепловым и температурным измерениям (г.Хабаровск, 1984 г.; г.Ленинград, 1991 г.), а также на У1 Европейской конференции по тепяофияическш: свойствам Ееществ (г.Дуброшик, 1978 г.), У1 Международной конференции по теплопередаче (г.Торонто, 1978 г.), 3-ьем пленарном заседании международного бюро по горной теплофизике (г.Пловдив, 1983 г.), У .Международной конференции по термогратотрии и теплоэнергетику (г.Будапешт, 1987 г.), на трех международных конференциях "МЕРА-90, МЁ-РА-91, ^ЕРА-Эг" (г.;;осква, 1990 г., 1991 г., 1992 г.), в Институте низких температур 11АН (г.Вроцлав, 1988 г.).

Автор за теплометрические устройства, экспонированные на ВДНХ СССР, награждена 5 бронзовыми и I золотой медалями, дипломами ЦЦНХ УССР, двумя прениями и дипломом Ш степени по итогам конкурсов на соискание премий им. С.Л.Вавилова.

Осносные публикации по решенной проблеме представлены 77 источниками в научно-технической литературе широкого профиля, в том числе в взде статей в научных журнала;: и тематических сборниках - 31,брошюр - 2, тезисов докладов - 14, описаний авторсктс свидетельств на изобретения - 28, заключительных отчетов по НИР, тлеющих номер Государственной регистрации, - 2. Научный доклад дает их обобщение, а также содержит сведения по практическому эффекту их использования в ряде областей техники.

Структура работы. Диссертация представлена в форле научного доклада, обобщающего результаты выполненных автором исследований и состоящего из пяти разделов, заключения и списка публикаций, в которых изложены основные ее результаты.

I. ОСНОВЫ ТЕПЛОМЕГРШЕШК МОСТОВ

Обеспечечие единства измерений теплсфизических характеристик с одновременным повышением точности технических измерений наиболее эффективно достигается с использованием мостового метода, возникшего по аналогии со взвешиванием на равно- и раэноплечных рычажных весах. Особенно широко этот метод применяют в электрических измерениях. Ачалогия, существующая между электрическими и тепловыми явлениями, открывает перспективу распространения мостовой идеологии на область тепловых измерений / 12, 31, 60. 72, 77 /.

Однако, в тепловых измерениях до последнего времени мостовые схемы применялись редко. Основная причина этого заключена в налой контрастности веществ по теплопроводности: стличие наиболее контрасчных по тепловой проводимости из имеющихся в природе веществ составляет пять порядков, в то время Kai; по электричеству или массовому расходу превышает 23 породка. Другая причина кроется в ограниченных возможностях уменьшения неконтролируемых теплоприто-ков и иных внешних воздействий при тем, что роль разнообразных неучитываемых сопротивлений, например, в контактах, несопоставимо более значительна, чем в электрических измерениях. Однако, стремление к существенному повышению точности тепловых измерений способствовало появлению мостовых методов и устройств для определения TSC материалов к параметров тешюЕых процессов (Л.Н.Гэрдов, А.Ф.ЧудгЮвский, Л.С.ЕлеГ.нккова, Б.Г.Пистун, Я.Т.Рогоцкий, И.С.Ва-•силькивский). Во.всем многообразии методов и средств измерения Т£Х метод теплового моста по классификационным признакам занимает определенное место.

КЛАССИФИКАЦИЯ ШОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ' TwX

ПО ХАРАКТЕРУ ТШЛ0В0Г0 РЕЖИМА

ПО ФОРМЕ исслвджого ОБРАЗЦА

ПО СПОСОБ НАХОЖДЕНИЯ ИСКОМОЯ ВЕШИНЫ

ПО ХАРАКТЕРУ ИЗМЕРЕНИЙ

. СТАЦИОНАРНЫЙ ДИНАМИЧЕСКИЕ

■ ПЛОСКИЙ--

-ЦИПИНДРИЧЕСКИЯ--СЗЕРИЧЕХЖИЛ

-АБСОЛЮТНЫЕ -ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ -

-ПРЯМЫЕ

-КОСВЕННЫЕ -

ТЕРМОМЕТРИЧЕСКИЙ МОСТ (ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ) . МЕТОД .ТЕПЛОВОГО МОСТА

ТЕПЛОМЕТРИЧЕСКИИ МОСТ (ТЕПЛОПОТОЧНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ)

Значительный вклад в развитие мостового метода тепловых измерений внес О.А.Геращенко. Сущность этого метода состоит в определении искомой пассивной теплофизической величины, например, термического сопротивления, путем сравнения с образцовой мерой из соотношения измеренных активных тепловых величин: температур или тепловых потоков. Устройство теплового моста содержит, как правило, четыре плеча, составляющих две параллельные теплопроводящие цепи, и две диагонали: литания и измерительную (см.Рис.1). Из четырех плеч одно является объектом исследования - искомым термосопротивлением

» Другое - образцовым термосопротивлением . т.е. объектом сравнения. Остальные два плеча слуъат для создания разности температур.в измерительной диагонали и тепловых потоков а тепло-проводящих цепях. Размещение плеч в мостовой схеме достаточно произвольно, но обязательным условием является включение объектов исследования и сравнения таким образом, чтобы они имели общую вершину. Для тепловых цепей, так же как и для электрических, справедливы законы Кирхгофа, согласно которым для мостовой четырехплечной схемы 1!меют место следующие уравнения теплового баланса:

'ОгЪ

3

+ Та 4 О

где Л Тц и А Т3 ц - разности температур в диагоналях моста, соответственно, питания и измерительной; О/ » - тепловые

потоки з цепях моста; /?{ -- термосопротивление (приведенноз или полное)..

Совместное решение этих уравнений дает соотношение для определения искомого термосопротивления как по результатам измерения разностей температур в обеих диагоналях моста:

Я, - 4 /А Г^/а ти * /?л /(/?, + /),

так и по результатам теплопэточлых измерений в цепях моста:

При условии á'T¿tf = 0 оба соотношения преобразуются в формулу для определения искомого терлосопротивления в уравновешенном тепловом мосте:

^Л 3 ^ • •

О.Л.Геращенко одним из первых увидел целесообразность замены в тепловых мостах температурнчх измерений на теплопоточкые при исследовании Т5Х и конвективно-радиационного теплообмена.

Несопоставимо более высокий уровень сигналов первичных термоэлектрических преобразователей теплового потог.а по сравнению с ■первичными термоэлектрическими преобразователями температуры, а также то, что 1Ш1, выполненные по методу вспомогательной стенки, могут использоваться одновременно в качество измерителей теплового потока и термосопротивлений, Ееличинг. которых известна, способствовал:! то!<у, что мостоьые приборы, основанные на теплопоточных измерениях с применением ПТП, оказались наиболее перспективными для теллофизического приборостроения. Такие моста названы теплометри-ческими.

Принципиальное отличие теплометрического госта состоит в том, что егс основной элемент - измерительный преобразователь теплового потока одновременно является аем известным термосопротивлением, на которой возникает и регистрируется градиент температуры, функционально связанный с проходящим по цепи моста тепловым потоком. Как элемент, включаемый fo внешнее тепловое поле, ПТП обладает определенными тзрмкческим и теплоемкостным сопротивлениями, т.е. опреде-леш~<ми статическими к динамическими характеристиками. Физическоз устройство теплометрического моста может быть различным и состоять из нескольких элементов, начиная от простейших измерителей температуры и образцовых мер теплопроводности и теплоемкости до одного или нескольких первичных термоэлектрических ПТП, выполняющих роль измерителей неизвестного теплового потока и образцов сравнения с искомыми тер;лосопротивлениями или теплоемкостью.

Из сказанного следует и принципиальные особенности расчетов гсплометрических мостовых устройств для различных условий их реального функционирования в стационарном, регулярном и существенно не-

стационарном'тепловых режимах, когда весь тепловой мост является динамической системой, а каждый ПТП - динамическим звеном нестационарной тепловой системы.

Так как тепловая энергия, в отличие от электрической, передается различными способами: кондуктивно, конвективно, радиацион-но или их сочетанием, измерения проводятся в различных теплозых режимах, а исследуемые материалы отличаются видом, состоянием, структурой и другими факторами, - разработки мостовых теплофизи-«эских приборов характеризуются многообразием схемных решений и конструктивных исполнений, но их объединяют следующие основные принципы построения /"31, 60./:

- теплове.к мостовая схема содержит не менее двух параллельных теплопроводных цепей;

- теплопроводящие цепи составляют из известных и нскомтх термосопротивлений, г.ри этом искомое термосопротивление входит хотя бы в одну из цепей;

- разности температур меяду концами всех параллельных тепло-проводглцих цепй, участвующих в измерении, равны между собой и отличны от нуля;

- измерителоная схема теглометрического моста содержит средства измерения теплового потока, как основные измерительные элементы, и преобразователи температуры, как вспомогательные.

1.1. Теплометрические мостовые приборы, работакдие в стационарном тепловом реяиме. предназначены для определения термического сопротивления и теплопроводности. В табл. I представлены возможные принципиальные схемы устройства, мостовые аналоги и расчет-ныз формулы для ряда теплометрнческих мостов, предназначенных для измерений, главным образом, при кондуктивном теплопереносе.

В связи с тем, что & и Д относятся к транспортным характеристикам, между концами цепей моста должна быть обеспечена разность потенциалов переносу энергии. Поэтому устройство моста содержит источник теплоты и теплосток, обеспечивающие нэ равную нулгз разность температур в диагонали питания моста. Изотермические условия в вершинах моста могут быть созданы замыканием концов цепеГ на изотермические поверхности истопника и стока теплоты, при этом равенство температур соприкасающихся поверхностей обеспечзно либо применением высокотеплопроводного материала для этих элементов, либо интенсивного теплообмена в теплостоке, а для обеспечения равенства температур несоприкасающихся поверхностей использованы

Таблица I

ТЕПЛОМЕТРИЧЕСКИЕ МОСТОВЫЕ СХЕМЫ ДОЯ ЮМЕРЕНИЯ В СТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ

схемы

Принципиальная схема устройства и мостовой анаях

Расчетные соотношения

Область применения

1.1

* ег /?,),

И,

г? = к,/Кг;

Для определения /? и

А твердых и жидких материалов на плоских образцах /31, 60 7, 0,05 ^ Я ± 1,5

Вт-м.Г1

1.2

о - р Ух & р ¿(

£г I.

Р/'>

х! *

Для определения /Р и,А микроооъектов твердых материалов и веществ на малогабаритных плоских ' ' 10мм), I ¿.А к

% Ь 4=1-1 .

1.3

1.4

«'"'/То, -<">'■

Для определения ли и / твердых материалов,вкл!»-чая тонкопленочные,

0,1 ^ Д ^ 1,0 Вт-м.Е1

* Г^Н ?

с _ Ъ Л 9/ ш

О Л еУ/ У? ,,

Дня определения /Р и Л, дидкостек в плоском слое /25, 31 У,

0,1 ^ Л ^ 0,7 Вт.м.К"

алонный

образш

1.5

д . 0лГ*С Тг *

4

г, ^Ж

п » е'.

Для определения К и Л твардгос материалов, включая конструк-циокныэ стали,

0.1 ^ Л £ 60

Вт.м.К'

-I

1.6

лТ'О т№.-

То же

1.7

Зля определения /? и Л тканих и нетканых волок!{истцх маге Э

ериалэв Г 38, 60 /,т ,05 * /¿0,2о БтмК21

1.8

** * Ъ

То же и для исследо' вания конвективного теплообмена /36 /

1.9

И0{~

ЛГ^'р ?з л/ Л Ъ - /?} /XV;

Для определения />/', твердых шзтер.чалоз, включая сыпучие, с учетом контактного термического сопротивления

1.10

,5 (Г)-.* Гг,-(ь

0 - ЪЬ- & -

Для ипредаюния /? и Л жидкостей в плоском слое

0,1 & А * 0,7

Вт'М'К"

1.11

А но

п:

-4А, -аА

1.12

/?г Огу й

£

1.13

[ЕнЕ

V

шттш

£

г^Ч^Ь

йог ио /

То же

Г п < , С/г .

ТИТ, ¿>~3~/1

Для определения Р и Л жидкостей в цилиндрическом зазоре с возможной гертатиза-цией ячейки и деаэрацией жидкости непосредственно в приборе

Вт.м.К"1

-- К,/к,3.

Для определения А газов в плоском слое с учетом влияния радиационной составляющий теллсвой проводимости 0,005 0,25 Вт-мчГ1

источники теплоты в сочетании с электронными регуляторами. За '•.чет регулирования мощности, подводимой к цепям моста, производится, при необходимости, уравновешивание мостовой схемы.

Искомые /?х или ^находят по соответствующей расчетной формуле (см.табл. I) с использованием результатов измерения сигналов ЛТП и констант прибора. Как правило, сигналы ПТП вхэдят в расчетную формулу в виде отношения, а константами являются величины термосопротивлений ПТП ( I = I, 2, 3) и их градуиро-вочных коэффициентов К^ (или А"/).

Погрешности измерения и чД^ зависят не только от точ-

ности определения приборных констант, ко и выбора оптимальных отношений термосопротивлений_ /Р, /^ и / . В связи с этим выполнены исследования и на рис. 2, 3, 4 представлены номог-ртаи для анализа возможных значений отношения нзмеряе;.тых ь цепях моста тепловых потоков б/ ^ > соответствующих различным отношениям величин термосопротивленип двух ПТП / /Р/ , входящих в цепи моста, при измерении искомого термосопротивления /?# из актуального диапазона его значений. На рис. 2 даны номограммы для мостоз, содержащих искомое сопротивление в одной цепи, а на рис.3 и рчс. 4 - в обе;.х цепях моста. Для наиболее перспективных схе».: данных типов мостов, предназначенных для исследования как твердых, так и жидк;гх материалов, выполнен анализ возможных значений относительной погрешности определении термосопротивления » приведенной к относительной погрешности 4? определения термосопротивлений ПТП, входящих в цепи моста.

Расчетше формулы для отношения / получены, ис-

ходя из того, что величина является результатом косвен-

ных измерений, и тлеют вид, соответственно, для мостов по схеме 1.1:

4. / \\ь ^^МШ-ЩШГ '

по схемам 1.7 и 1.10:

но;,:эгр.шы для анализа значена: отношения о,/дг

ЗАВИСИМХТИ ПРИВЕДЕННОЙ ОТИХИТЕЛЫШ ПОГРЕШКХТИ

определения искомого термического сопротибленш

1

\\ s 6 ьг. а;

V L Ш /

гв

SI ' 7РЬ dSÛM

flu Ii m

о г л

Рис. 5

J, ,/fy

Рис. 6

Рис. 7

по схеме 1.11 (при условии /?.=/?, ):

/

. /1 М/>г 1

тШ*

Результаты представлен' графически на рис. 5, 6, 7. Для сравнения погрешностей графики построены для двух случаев, соответствующих наиболее неблагоприятной ситуации, когда входящие -з формулы погрешности = ие * (см.рис.5а), и наиболее реальной ситуации, когда ~ $ (см.рис.56, в, рчс. 6 и 7).

Согласно полученным результатам для мостов, реализующих сх.1.1, для обеспечения приемлемой погрешности минимальное значение термического сопротивления исследуемого материала должно быть больше термосопротивления ПТП I не менее чем в два раза (см.рис.5), при этом отношение известных термосопротивленчй //Р/ меньше единицы (см.рис.56 ив).

Особенность теплометрических мостов, состоящая в том, что измеряете тепловые потоки в расчетные формулы входят в большинстве случаев з виде отношения, позволила отказаться от индивидуально!! градуировка ПТП, а использовать коэффициент компарирования или /С^/, 41 'О приводит к уменьшению относительной погреш-

ности определения /?/ не менее чем в два раза (сравни рис.5а и 56 ив).

На рис. 26 даны графики изменения значений искомого термосопротивления /?х в зависимости от отношения /?#//?/ для различных практически реализуемых значений термосопротивления Если требуемый диапазон малых значений Р/ нельзя обеспечить в мостовой цепи использованием плоского ПТП, изготовленного по традиционной технологии, то добиться снижения термосопротивления до нужной величины удается выполнением ПТП с развитой повзрхностью в виде цилиндрической оболочки, расположенной на корпусе цилиндрического источника теплоты, как это реализовано в приборе по сх.1.2

1В

для исследования ликрообьектов /27, 31 ].

Как видно на рис.5в, минимальная погрешность для широкого .диапазона оначекий отношения / мокет быть достигнута при Р£ / /Р/ - О . Это условие реализовано в устройстве по сх.1.3 путем исключения ПТЛ 2, контактирующего с исследуемым образцом, а информация о плотности теплового потока через исследуемый образиц заменена информацией о тепловой мощности, поступающей в устройст-ьо. Это достигается стабилизацией на фиксированное значении подво-дтаой к нагревателю мощности, либо применением термоэлектрического преобразователя мощности / 36. 60 ]. С некоторым отличием это условие реализовано в устройстве для исследования жидкостей и газов в плоском слое /25, 31 У, в котором измеряется тепловые потоки в одной из цепей и на выходе моста (см.сх.1.4}, а также'в приборах для измерения широкой гаммы твердых материалов, где условие ■ О реализовано с помощью дополнительного регулятора температуры, обеспечивающего равенство температур - Г/ (см. сх.1.5, 1.6), при этом варианте применения образцовой меры теплопроводности в качество известного термосопротивления (/?/ - 6/Аэ ) значительно расширяется диапазон измеряемых термосопротивлений (см.сх.1.6). Б отдельных случаях тепловые потоки определяют по мощностям, подводимым к дополнительным нагревателям, контактирующим с поверхностей исследуемого -или эталонного образцов при условии адиабатлзации их противоположных поверхностей.

Для мостовых приборов, в которых искомое термосопроалвление включыю в обе цепи моста (см.сх. 1.7, 1.8, 1.10, 1.П, 1.12), номограммы и зависимости, аналогичные приведенным на рис. 2 и 5, даны на рис. 3, 4, 6, 7. Для этих схем при выборе термссспротнвлений также справедливы условия: минимальные значения отноезьия и /V 5 . По этому принципу построены приборы для измерения тонких листовых (тканых, нетканых, волокнистых) материалов (см.сх. 1.7) к жидкостей (см.сх. 1.10, 1,12). В прибора по сх.1.10 использованы съемные ПТП, Есе характеристики которых определяли вне устройства, что повышает удобство ухода за ячейками при эксплуатации. ПТП могут быть выполнены идентичными, в необходимая разность тэмператур обеспечена неодинаковыми искомыми термосопротивлениями в обеих цепях моста за счет использования шеек различных глубин (см.сх.1.11). При этом отношение тсрмосопротивле-ний /?х/? / ^ а. отношение толщин слоев исследуемых кидкостей /= 5 * ТО, что не практике легко реализуемо.

В тех случаях, когдг. затруднительно подобрать ПТП требуемой контрастности по термосо'противлению, необходимая разность темпи-рг.тур в цепи моста может быть создана применением дополнигельного источника теплоты с одновременным измерением подведенной тепловой мощности (см.сх. 1.8).-

Одним из узловых моментов при создании мостов для исследования Рц тгердых материалов является необходимость умеиьзен.тя или учета контактных термосопротивлений между соприкасающимися поверхностями. В случае твердых монолитных материалов механической доводаой контактирующих поверхностей до соответствующей кондиции и применением высокотеплопроводных смазок, а также организацией нормированного усилит прижима удается частично снизить или стабилизировать влияние контактного термосопротивления. При исследовании пористых или сыпучих материалов, когда применение смазок недопустимо, обычно проводят измерения на нескольких образцах различной толщины, исключая тем самым контактное термосопротивление ка отапе обработки экспериментальных данных. Эксп^ри- ' ментально контактное термосопротлвлениа может быть учтено в мостовом приборе, который содержит три параллельные тег.лопроводя-щие цепи Сем.сх.1.9), при этом дополнительная цепь содержит ПТП 3 с известной величиной его термосопротивления ^ к образец исследуемого материала контрастной толщины, при этом термосопротивления всех ПТП должны удовлетворять условиям оптимальности, определяемы:.! посредством номограмм рис. 2 и 5.

Аналогично устроены мосты для определения теплопроводности газов, исключающие влияние радиационной составляющей тепловой проводимости (см.сх. 1.13).

"остовые схемы, аналогичные 1.7, 1.8 и 1.10, положены в основу различных устройств для измерения характеристик конвективного и конвективно-радиационного теплообмена /9, 12, ТЗ, 18, 20, 21, 24, 36, 37, 54, 60 /.

1.2. Теплометрнческиа мосты, работающие в нестационарных режимах, предназначены для определения комплекса Т5Х, включая объемную теплоемкость. Их особенностью является то, пто каждая тепловая цепь содержит не менее двух ПТП, между которыми размещен исследуемый или эталонный образец (см.сх.2.1), позволяющие измерять не только проаедши" по цепям моста тепловой поток, но и ко-личеевто аккумулированной образцом теплоты. В табл. 2 систематизировали схеш теплометрическигс мостов для определения комплекса

ТОХ, расчетные формулы к граф/лш временного изменения плотности теплового потока для двух наиболее распространенных темпера-урньгх режимов - ступенчатого и регулярного режиме; 2 родя(квазистацио-нарного).

В основу определелия комплекса Т<2Х в квгзистационарном режиме положено решение одномерной задачи теплопроводности однородной пласт;;ны толщиной 2Н. Краевые условия определена том, что рсзкость тчмператур граней пластики постоянна и скорость изменения!( ё ) одинакова к то же постоянна /"45, 59 ].

Для искомых функций температуры к температурного градиента, йоогвзтетвонно, получены следующие выражения:

Ъл) ' Й-/"//

¿Ух,V) . / I ,

где Лп •

которые при Го аппроксимированы с погрешностью, не пре-

вышающей 0,25$, к виду:

6Н* V*

Л ^Ц. /А--к—!+—- Л г 1

_ ¿т(хх)_ 9с,М У

' /г Л .

С учетом того, что из выражечия

для разности температур двух произвольных сечений Л/ к Хг по толщине пластины получена формула для определения теплопроводности:

Л = 0,5и[Ху-Хе)($, У &)/(Т, - Т£)} . (1.1)

а сормуча для объемно,'! теплоемкости получена аналогично из выражения для ;лаонсстк. плгтносте:'; теплового потока т:зрез paccNr.Tr':-ваеньте сечения:

ТШОЫЕГРШЕСКИЕ ЫХТОВЫЕ СХЕМЫ ДЛЯ ИЗ.ЧЕРЕНПЛ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ ИДИ КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ

Таблица 2

Номер схемы

2.1

2.2

2.3

Принципиальная схема и мостовой аналог

_Температурный ,.рааа.'

т

но

р. /

13 ____

_!_ У,\\ _!_ ¡Г _1_/Й15;

'/ | ^С/ || ЛГ<Сг|1 пгС I

I ЦТ ^ I /¿7

^гп1 а и /

|| I

л_____>

Л

—У-

-/

Ц&Ш-С^ср?,),. сА- с

-л

9,

ю ас ¡1 II ос ч^

/о

___!(__

л__I

- ^Зк * *

I, ..., 8 - ПТП; 9, 10 - регулируемые источник и сток »епло-а; II пластина; 12 - измерительные термопары

темпер*.?уроьыразнй:

ср - ?,)/////^ -Ъ)) <">

где Х[ - ОСI /г/ ~ безразмерная координата.

За температуру отнесении Тог», получаемых результатоь приш.та среднеобъемнгя температура, расчетная формула для которой имеет вид:

Анализируя точностные вог.иокности метода, можно сделать следующие выводы:

1) Сумма тепловых потоков ( ^ + ) корректно определяется по показаниям двух ПТП, расположенных на одинаковом расстоянии от поверхностей образца, ибо суммы теплогых потокоз через любую пару сечений, равноотстоящих от серединного сечения пластины, одинаковы.

2) Разность температур поверхностей образца, входящая в расчетную Формулу (1.1), не равна разности температур, измеренной термопарсми, в связи с тем, что координаты сплев термопар (СС^Х^) и соответствующих прилегающих поверхностей образца ( с£р ) не совпадают (см.рис.0). Ото обусловлено наличием прослоек, имеющих

XI

*/

г.

щ

7х 'гам.

\ 1 \ = г Т- Т,

у-АЛДЛЛ/У—^

^/У/////////А__

Ш™* Ряс.8

термосопротизление, приводящее к тому, что Тс изм ¥ Т[ для I = = I, 2. Для обеспечения корректного определения теплопроводности в формулу (1.1) введена температурная поправка ЗТ , учитывающая термосопротивление упомянутых балластных прослоек и равная дТ = <Зормула й результате преобразуется к

виду:

(Г,

изм - Т

3) Рззность плотностей теплового потока, входящая в формулу (1.2), но равна разности плотностей теплового потока, измеренных с помощью ПТП, имеющих конечную толщину (см.рис.Об), в связи с тем, что тепловой потек, измеренный п нестационарном реет.'з с помощью ПТП, пропорционален среднегнтсгральному потоку, проходящему через поверхности ПТЛ. 3 ква^кстационарном режиме этот поток пропорционален среднему арифметическому потоку, входящему и выходящему из ПТП, т.е. ра?ен тепловому потоку через серединное сечение ПТП. Для обеспечения киррзктного спрзделения теплоемкости в формул/ (1.2) введена теплопоточная поправка, учиткзагащая теплоемкость балластных слоев, расположенных между соредикгкли сечениями ПТП и соответствующими прилегающими поверхностями образца, равная ду ~ 6(С< + Сг) , где С1=сри(/'А[ -Х1 учитывает объемнуг теплоемкость каждого балластного слоя, приведенного к эквивалентной толщине. Формула (1.2) принимает вид:

~ сЗр)

При работе в температурном интервале учет поправок 3 Т и затруднен из-за зависимости их значений от температуры.

Для увеличения точности разработан дифференциальный метод коррекции измеряемых температур и плотностей теплового потока /43, 51, 59/, заключающийся во включении в схему дополкителынх преобразователей, показании которых пропорциональны изменениям температур и тепловых потоков, возникающим из-за балластных термосопротивлений и теплоемкостей. Корректирогка измеряемых температур осуществлена с помощью двух пар дифференциально соединенна термопар (3 л 4, 5 и 3), а тепловых потоков - двух дополнительных ПТП 3 и ПТП 4, расположенных симметрично по отношении к середине образца (см.рис. 9).

Итоговые расчетные формулы имеют вид:

* Ъ-г изм - ^ ^-б/*

ср - ^--

При соблюден™ условия об идентичности заделки спае» термопар и равенства толщин имитационных прослоек ¡..ежду спаями в обеих дифференциальных термопарах, а также симметричном расположении ПТП и выполнении измерений при условии Гц/ ~ ^¿ц & /О/С относительные поправки £ и ^ не зависят от температуры и определяются экспергментально в опытах "холостого хода", т.е. при - -ХаоЗр^О.

Присутствующая в формуле (1.3) скорость изменения темперлту-ры вносит большой вклад в погрешность прибора. Мостовые схемч 2.2 и 2.3 позволяют исключить измерение скорости 6 и заменить все температурные измерения на теплопоточные, при эти для определения теплопроводности и термосопротивления - полусуммой сигналов двух дополнительных ПТП (на сх.2.2 и 2.3 - ПТП 3 и 4), а теплоемкости - разностью сигналов этих же ПТП. В этой схеме дополнительные ПТП служат образцам! сравнения по теплоемкости и термосопротивлению одновременно.

При конструировании теплометричегких мостов, предназначенных для работп в нестационарных режимах, термические сопротивления ПТП и их отношения выбираются ^акже с применением номограмм,

приведенных ка рис. 2, 7. Выводы, полуденные при анализе возможных относительных погрешностей измерения /?х в стационарном тепловом режиме, применимы и к данным постам.

Анализ изменения возмездных значений относительной погрешности измерения обьтдг'й теплоемкости д(ср/:)х ' пр-^ед211"01"1 к относительно)'- погрешности определения теплоемкости образца сравнения ^Сл, • выполнен аналогично выше приведенному для тер:.:о-сопротивлений. для различных случаев отношения тепло емкостей С^/С^^ полученп графики, приведенные на рис. 10. На рис. Юа показан характер изменения О^р т)->с /' для мостов с индьви-

¿ЛИП1Т --1 о,г,

(срьусм

Рис. ТО

дальней градукров::ой 1'ТП, а на рис. 106 - когда ГТТГ1 птоградуиро-ваны методом взаимного коыпарчрования, что прчгодит к уменьшению приведенной погрешности в полтора раза. Из анализа этих графиков следует, что для обеспечения приемлемой погрешности определения

(ср^)х отношение (срк)х / ¿-ЗЬ ^ ^ • Дальнейшее снижение погрепности возможно за счет использования ПТП, собственная теплоемкость которых стремится к нулю, что мокно обеспечить использованием ПТП уменьшенной толщины либо специального изготовления /22, 53 ].

Наиболее сложным вопросом при комплексном определении ТФХ является уменьшение или учет контактных сопротивлений из-за сущзст-вующего противоречия: уменьшена контактног'о термического сопротивления за счет введения смазок приводит к увеличению контактного емкостного сопротивления, а уменьшение контактного емкостного сопротивления приводит к увеличению контактного термического сопротивлении. Особенно важно учитывав этот факт при исследования ТСХ пористых и сыпучих материалов. По аналогии со стационарными мосташ по сх. 1.0 и 1.13 контактное сопротивление удаэтея исключить в мостах с тремя теплопроводящими цепями - см.сх. 2.4, -при отом дополнительная цепь содержит два ПТП и'исследуемый

образец контрастно.! толщина. Оптимизация термических сопротивлений и теплоемкостей ПТП выполняется по вше изложенной методике.

Исключить влияние погрешности определения термосопротчвлени.1 к теплоемкости ПТП, входящих ь цепи моста, позволяет мостовое устройство [ 53, 65 7, содержащее четыре параллельные теглопроводтцив цепи, пр." этом в одну пару цепей введены иссл^дуемые образцы различной толщины, а в другою аналогично - эталоны. (сьи-ея.Л.бу

3 этом случае имеет место сочетание дифференциальных измерений с мостовым сопоставление", что позволит создавать рабочие средства измерения Т£Х с повышенной точностью,

■ !з анализа расчетных формул, приведенных в сх.2.о, с учетом выражений . ^ - л2 £>/ , -^//р' , следует, что допускаемая от-

носительная погрешность определения и (ср)/. может быть оце-

нена по Формуле

где - предельная допускаемая погрешность образцовой ме-

ры теплопроводности.( 3%) и объемной теплоемкости (0,5$); - соответственно, определения толщины образца (0,1^), - измерения сигналов ПТП, - определения коэффициентов взаимного контр:, рования сигналов ПТП. В зависимости от точности регистрирующих приборов и диапазона измерений де £ /0,15 ... 0,05У,

б^С /"0,22 ... 0,85 ]. Таким образом, ¿¿д = 3,1 ... 4,23 и . $Ср = 1,0 ... 2,3%.

1.3. Теплометрические мосты для калориметрических измерений. Принцип сличения свойств исследуемого материала и образцовой меры, заложенный в мостовых измерениях, мокно успешно применить и калориметрических исследованиях. При этом в мостовых калориметрах, предназначенных для определения теплоемкости, сравнение производится с образцовой мерой теплоемкости, а для изучения тепловых эффектов - с нормированной мощностью компенсации. В калориметрах, предназначенных для работы в стационарном тепловом режиме, доста-то«но иметь две чалориметрические ячейки, г: которгаюжет подводиться нормируемая либо компенсационная мощность. В калориметрах, работающих в программируемом температурном режиме, напригзр, сканирующем, необходимо иметь две или более пары дифференциально

соединенных ячеег / 12, 48, 58, 66, 73./, при это» одна пара предназначена для калоримотрлрования эталона, другая - исследуемого вещества. Скооость сканирования для всех ячеек должна быть одинаковой.

Практически болглшетво современных калориметров, в том числе и разработки автора 4, 7, 8, 16, 17, 30, 35 У, реализуют дифференциальный метод измерения (см.сх.3.1 табл. 3). Использование дифференциально включенных ПТП значительно увеличивает точность калориметрически.: измерений, так как позволяет выделить полезную ча^ть измерительной информиши. 3 дифференциальном калориметре, основанном на применении ПТП Г 35 /, сравнкзаемые образцы Сх" - исследуемый, "о" - инертный) помещены в держатели, установленные на диффепенциально включенные ПТП, смонтированные на поверхности томпературовыравниьающьй пласти.ш, соединенной с блоком программированного изменения температуры. Сигнал ПТП пропорционален разности тепловых потоков, поступающих в образцы: й0х.о = = /Сгг • Л 6 , о уравнение теплового баланса для квапистацио-нарного режима имеет вид:

до ^ и . г с1(Т)1-Т0) ,г г\о1То

м

где -г-- - мощность тепловыделения (или теплопоглощежл), обусловленная тепловые эффектом в исследуемом образце; С^ ^ - члеч. учитывающий количество теплоты, аккумулированное исследуемым образцом за счет отличия скоростей изменения температуры ис-слодуекого и инертного образцов при проявлен®! теплового эффекта; -^корпеть программированного изменения температурь;;

У = /V поправка, учитывающая неизмеряе'ие тепловые пото-

ки между держателями образцов и окружающей средой, $пр - тер.,га-сопротивление теплопритокам между держателям! образцов и поверхностью, ограничивающей рабочий объем калориметра.

Расчетные формулы по определению теплоемкости для двух температурных режимов (см.сх.3.1) получены для случая, когда ¿М - д к, соответственно, Сх ^¿ъ ^" ^ точность измеренпй'влияют такие факторы, как погрепность определения величины градуировочно-го коэффициента дифференциально соединенных ПТП и его не-

линейность в температурном диапазоне, нестабильность термосопро-тозления теплопритокам и погрешности определения скорости

СХЕМЫ ДЛЯ ШОРИИЕЕРЮШСИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Таблица 3

У ох!

Принципиальная схсмз

3.1

ир 3а ??222222^227

Й

Постовой аналог

. Температур; гтупе; .гатий

рржим.

тваэистяципнвр'.цД

(с) ,

(г 1 . -Уде,.,,

У" Кпр

3.2

3.3

и-'

(с,,,.-

<п, "А

Улес/с

(с )

го о

А*- /^3-4,

-О;

,? 3 Л - ТГП: т. 2'- «ттрдуч; - ирггачтади

изменения темпертуры с1Т0 / а€ или приращения темпера тут} (Тг-Т^ и сигнала ПТП Д . Эти недостатки, особенно проявляющиеся при измерении теплоемкости, устраняются в мостовом методе 58, 66, 73, 77/.

Наиболее корректно мостовой метод измерения теплоемкости реализован в калориметре, выполненном по сх,3.2, содержащем четыре идентичные ячейки, расположенные в общем тепловом блоке, обеспечивающем синхронное изменение температуры ячеек по заданной; программе. Каядая ячейка представлет собой совокупность держателя образца (тигля, контейнера, ампулы) и ПТП. В каздой паре один держатель заполнен исследуемым веществом ("х") или эталонным Сэ"), а второй - обычно пустой.

Расчетные формулы для определения теплоемкости исследуемого образца, приведенные для сх.3.2, получены из решения системы уравнений, составленных для кавдой пары дифференциально соединенных ячеек. При реализации режима ступенчатого изменения температуру уравнения имеют вид:

Ь

а для сканирующего режима:

■ * ^ ■ +С/03 +смкНс„ *сРМ))£ ■

В расчетные формулы по сх,3.2 не входят ни приращение температуры, ни скорость изменения температуры. Однако, при исследовании в режиме сканирования теплоемкости веществ, в котором могут происходить фазовые превращения, нестабильность скорости изменения температуры приводит к потерз точности измерений, обусловленной низкой чувствительностью преобразователей температуры, по сигналу

которых производят регулирование температуры. Для исключения этого источника систематической погрешности калориметра разработан термоэлектрический преобразователь скорости изменения температуры, подключаемый к системе автоматического регулирования программчро-ванным изменением температуры теплового блока / 73, ].

Особенностью мостовых измерений являете." получение информации об искомой тепловой величина в размерности образцовой меры, с которой производится сличение. На рис. На приведен пример представления результатов измерения эффективна теплоемкости полимерного материала в зависимости от температуры на мостовом микрокалориметре Д!.1СК-2, для которого погрешность определения теплоемкости не превышает^,5^. Обработка полученной экспериментальной кривой дает дополнительно зависимость энтальпии от температурь: И = к величины теплот фазовых превращений А М (см.рис.116), а также значения температур фазовых переходов (см, рис. Пв и г).

Изучение малых теплогых Е^фектов наиболее корректно может быть выполнено а изотермическом калориметра, реализованном по сх.3.3 - схеме уравновешенного теплового моста. В этом случае калориметр содержит две идентичные ячейки, из которых одна - рабочая (реакционная), а другая - сравнения. Между ячеПкгми размещен ПТП. Ячейки окружены изотермическим экраном, а термосопротивления между каждой ячейкой я экранам одинаковы. Ячейка сравнения снабжена источником регулируемой мощности, при помощи которого ь нее вводится дополнительная энергия, уравновешивающая мощность тепловыделения в рабочей ячейке. При этом температуры обеих ячеек становятся одинаковыми, а сигнал ПТЛ равен нулю. Для изучения теплового эффекта, сопровождающегося теплопоглощением, источник регулируемой мощности предусмотрен и в рабочей ячейке.

Изотерыичяость условий в таком калориметре строго соблюдается только при изучении эндотермических реакций. При экзотермической реакции происходит рост температуры измерительной головки, что приводит к увеличению погрешности измерений. Поэтому дня корректного исследования обоих типов реакций температуру измерительной головки следует поддерживать вше температуры экрана. Талера-тура перегрева должна варьировг ься таким образом, чтобы мощность теплостока от ячеек к экрану была г.авэдомо больше мощности измеряемого теплового эффекта. Кроме того, точность измерений повышается при обеспечении равенства темпоратур измерительной головки и поступающей в нее после,дуемой жидкости, что особенно впжно при изучении тепловых эффектов слабых взаимодействий / 44 ].

Проточные мостовые калориметры позволяют резать с повышенной точностью ряд прикладных задач, например, определять содержание кислорода в авиационном топливе /32, 39 ],

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПТЛ

Разработка мостовых теплогетричесчих приборов стг.ла реальностью, благодаря созданию термоэлзктричогких ПТП, основателем которых был О.А.Геращенко. Практическая реализация теплометрических мостов возможна при наличии ПТП, обладающих чувствительностью, Т£Х и габаритами, удовлетворяющими требованиям, вытекающим из преда,пущей главы.

2.1. Теория проектировании и алгоритмы расчетов пирометров ПТП построены на базе математических моделей явлений тепло- и электропроводности в первичном ПТП с учетом термоэлектрических эффектов в изотропных и анизотропных те лах, при этой получены аналитические и численные реяения, которые отражают адекватную связь между генерируем,»! электрическим сигналом и измеряемом тепловым потоком или его плотностью. Прямая задача по определения функции электрического сигнала при известных изменении во времени и распределении в пространстве измеряемого теплового потека решается полностью. Практически же приходится ¡¡меть дело с обратной постановкой , некорректность которой мог.ет Сыть обойдена рядом экспериментальных ухищрений, ¡.'алая толщина ПТП в подавляющем числе случаев позволяет пренебречь изменением плотности измеряемого топю-вого потока в пределах ПТП, что значительно упрощает задачу, которая решена полностью и завершена обобщенной методикой проектирования термоэлектрических батарейных гальванических ПТП с опти-мизиропйнчыми характерно!.»камп /"I, 67, 69 ].

Преобразователь этого типа представляет собой батарею термоэлементов, выполненную в виде плоской спирали, изготовлен ной из термозлектродноГ; проволоки, не которую гальванически нанесено покрытие из парного термоэлектродного материала, и заформовэнноП в электроизоляционный заливочный компаунд.

Основной характеристикой всякого первичного преобразователя является чувствительность к измеряемой величине. Применительно к ПТП таковой может быть чувствительность к плотности теплового потока . или к тепловому потоку <5^- = " Г) * "чн величина £у = • названная приведенной чувствительностью, которая в отличие от двух первых не зависит от геометрии и ра ¡мэров ПТП. Кроме чувствительности, на практике часто применяют гра-дуировочный коэффитаент ПТП К - й/е /ши К - О/е) • Приведенная чувствительность и градуировочный коэффициент связаны между собой достаточно просты! соотношением: ^ - {к РЛ)'.

К основным характеристикам ПТП относятся также его геометрические размеры: высота ¡1 и площадь , а к производным -свойства: электрическое сопротивление, теплопроводность, термическое сопротивление, теплоемкость и инерционность. При проектировании ПТП необходимо определить тробуеше значения дпамотра приволоки Су , толщин;.' гальванического покрытия Л^ или еоотнозе-нил площадей сечений покрытия и основной термоэле.чтродной

проволоки ^ =У /Jf , плотности заполнения термоэлементами п , плотности т или шага р навивки проволоки, шага ¿ укладки спирали, длине заготовки спирали ¿С и свойств всех компонентов ПТЛ: термоэлектрической способности пары в ^ - , тепло-

проводности ЛI и удельного электрического сопротивления рс основной проволоки и покрытия, соответственно, • ¿' = I и 2, и теплопроводности Лз заливочного компаунда. В основу мете,дики проектирования заложено соотношение, которое связывает основные характеристики и исходные параметры ПТЛ с их приведенной чувствительность»:

з,. $■(/>■ гг'. («■А/-/'.

■ ¿А,и,,)

(2.1)

где

Л ^ ■ п А- а* -2+4

Ф - формпараметр или приведенная площадь единичного термоэлемента .

: Большой набор параметров, влияющих на выходные характеристики ПТЛ, способствовал созданию номограммы, обобщающей методику прогнозных расчетов и выбора исходных данных для изготовления ПТЛ с требуемыми градуировочным коэффициентом и геометрическими размерами. В качестве примера на рис. 12 приведена обобщающая номограмма для константан-медного ПТЛ.

Для получения ЛТП, удовлетворяющих требованиям, вытекающим из особенностей эксплуатации, разработаны рекомендации, учитывающие допустимые пределы геометрических размеров ЛТП, возможные диапазоны значений измеряемого теплового потока и рабочих температур, а также характеристики используемой регистрирующей аппаратуры. Алгоритм расчета исходных параметров ПТЛ сводится к выбору пары термоэлементов и заливочного компаунда, оптимальных для заданного температурного интервала, определению значения требуемого граду.фовочного коэффициента К или вольт-ваттной чувствительности и нахождению всех остальных параметров с

НСШГРАДГм ДГ.Я КРЗПСТСРСЬАНШ птп г з i 6 s ю г i ¿ б s /о" г _з j s s е ю3к, вуЩ

2СО Syt S/'Sm- n)

ces Язалтл/ЪЛСП0.70

помощью номограммы и простейших формул /67/.

Проектирование ПТП, предназначенного для работы в широком температурном диапазоне, должно быть увязано с температурим,га зависимостями исходных данных, входящих в формулу (2.1). Для этого получена расчетные температурные зависимости отношения Уг/ для различных пар термоэлектродных материалов при вариации формпара-метра в диапазоне температур, проиллюстрированные на рис. 13а, и показан характер изменения приведенного градуировочного коэффициента з температурном диапазона при = 25 на примере константан-медных ПТП (рис. Л35).

Т

<оо по гоо г&>

400 тх

300 350 400 Г, К

I - * 0,01; 2 - 0,02; 3 - 0,03; 4 - С,04; 5 - 0,05; б - 0,06; 7 - 0,00; 8 - 0,010; 9 - 0,12; 10 - 0,16

Рис. 13

Полученные'результаты лепли в основу разработанной методики проектирования ПТП с линеаризованной по температуре чувствительностью в заданном диапазоне рабочих температур /34, 61, 64 ].

Технология изготовления ПТП сводится к формованию батареи гальванических термоэлементов путем навивки исходной неизолированной термоэлектродной проволоки на каркасную тонкую ленту из электроизоляционного материала с последующим нанесением требуемого гальванического покрытия и формованием ПТП в виде монолитного элемента заданной конфигурации /10, 29, 64, 69 ]. К последним достижениям технологии относятся разработки, позволившие получать ПТП с требуемыми теплофизическими свойствами и коэффициентом термического расширения, согласованными со свойствами материала подложки / 61 ].

2.2. Тепло^изические свойства М'П и их температурные зависимости . Так как ПТП, используемые в мостовых приборах, как правило, являются еще и мерами термического сопротивления и теплоемкости, информация об их ТФХ и возможность варьирования их величинами является узловым моментом при проектировании прибора.

Анализ теплопроводности ПТП выполнен, исходя из представления

о ПТП как гетерогенном тэле, тлеющем структуру с замкнутыми, вытянутыми по направлению теплоього потока включениями с контрастной теплопроводностью. Обобщив результаты экспериментальных исследований зависимостей термического сопротивления ПТП от формпара-метра, высоты спирали, общей толщины ПТП и теплопроводности заливочного компаунда, и воспользовавшись метоцикоГ. Г.Н.Дульнева и Ю.П.Заричияка, получено новое соотношение для расчета эффективного термического сопротивления ПТП,'толщина которого более I мм:

р = рн(ьсп)+ APf/,cn - 0,00/), #"■#*{/? У* _

где лР = 0,001 м;

РИ*

\h

/

Пгп

Хг

поправка, рассчитываемая при hc

_Ф_.

■ - СЛ

С*- ttcn +Ù h} Ф(Шгз fléJ^rhcn ta h '(¿-WUdrJif -2})

hen fAn

- эффективные термические сопротивления ПТП, рассчитанное по формулам, соответственно, для изотермического и адиабатного дробле-нир. Поле значений термосопротивлений ПТП, используемых при проектировании мостов, представлено з табл. 4. Выбранный диапазон значений J,3 обеспечен применением различных эпоксидных компаундов, изменение теплопроводности которых в зависимости от концентряцчи наполнителя представлено на рис. 14 (оригитльныо данные)/5,' 68 J.

ib анализа этих результатов следует, что технология изготовления ПТП, основанная на разработках О.А.Геращенко, позволяет получать ПТП, отличающиеся друг от друга по термосопротивлекия солее, чем на порядок.

1 - кварцевое стекло,

2 - кварцевый песок,

3 - нитрид бора ( уЗ -УВ )

Рис. 14

га

ni

«Vi

«1

При выборе вида и концентрации пглолннгеля заливочного кол-по/цда необходимо учпгал' иск нонке по только теплопроводности компаунда, но и коэффициента лгн.ойного расгл^сния. Согласии-лае коэффициенте;) линейного расширения ПТП и соответствуещлх узлов прибора является не кенсо ватным моментом, чем достижение требуемой величины териссопротивления. Например, при необходимости установки ПТТ на поверхности детали, выполненной m аломпкил, л/.С'э его сплавов, заливочный компаунд ПТП должен содержать в качестве наполш1телп плавленый кварц 1.5 б.ч. на 1,0 b.v. эпоксидной смолы с отвердителе:', а при монтаже ПТП на поверхностях из мэди или нержавеющей стали - 2,1 ... 2,3 в.ч.

Из анализа графиков, приведенных в табл.4, следует, что основной вклад в эффективное термосопротивленне ПТП вносит сопротивление наружных защитных слоев. Поотому для получения ПТП, удовлетворяющего одновременно тре^ованиям по термическому сопротивлению и коэффициенту линейного расширения, целесообразно испольеолать для формозанкл термобатареи к наружных покрытии различные компаунды, например, компаунд с плавлены; кварцем в качестве наполнителя для термобатареи, о наружных покрытий - компаунд, наполненный нитридом бора (уЗ - У В ) [ 29, ó3 J. Длл еще большего уменьшения термосопротивления ПТП, чем это достижимо на баое эпоксидного гом-паучда, и наилучшего согласования коэффициентов лиьейного расширения 1ГШ и металлической подложки, ПТП изготавливает размещением спирали в металлической матрице, при этом материал для матрицы подбирают, исходя из его коэффициента линейного расширения. Нэприиер, в приборе с узла!.".!, выполненными из меди, наиболее подходящим материалом для матрицы является сталь марки 12х18Н9Т.

Для теплометп'гческих мостов, предназначенных для комплексного определения TSC и калориметров, работающих в динамическом режиме, актуальной становится информация о теплоемкости ПТП. В связи с этим б работе выполнен теоретический анализ объемной теплоемкости ПТП, исходя из его структуры и закона аддитивности. Получена формула, по которой обьечгые теплоемкости.рассчитывают с учетом форчпараметра и геометрических размеров ПТП с привлечением справочных и оригинальных данных по теплоемкости компонентов:

где (ср)ц - приведенная объемная теплоемкость; - эф-

фзктивнг.ч высота термоэлемента; а , ё , ^ - толщина, высота и длинт ленты, на которую нчвита спираль; индексы I, 2, 3, 4 соответствуют основному термоэлектроду, покрытию, заливочному компаунду и материалу ленты. Для подтверждения корректности предложенных расчетных соотношений получены экспериментально данные по объемной теплоемкости как отдельных компонентов, так и готового ПТП (м.\рис.1?) /66, 71 ].

1 - капель,

2 - медь,

3 - ПТП,

4 - заливочный компаунд,

5 - эпоксидная смола ЭД-20,

6 - лолиимидная пленка,

7 - расчетная зависимость<

Рис. 15

'"/оо г£0 гоо г£0 гоо 350 мо 7,к

2.3. Особенности ПТП .для ьестационарньгх мостов. Е отличие от измерений стационарных тепловых потоков преобразователем типа вспомогательной стенки, когда достаточно осуществить измерение разности 'температур по высоте термобатареи, т.е. выполнить численное дифференцирование между двумп узлами, при измерении нестационарных тепловых потоков количество узлов дифференцирования должно быть увеличено. Реализация принципов численного дифференцирования между тремя и большим количеством узлов по высоте вспомогательной стенки позволила создать для нестационарных измерений ПТП, содержащий две термобатареи, основную и корректирующую [ 22, 53 7. Корректирующая термобатарея выполнена такой же высоты, что и основная, цо каждыг полувиток ее прерывисто покрыт парным термоэлекародным материалом, причем места переходов от покрытого участка к непокрытому в частном случае расположены в серединном сечении термобатареи I; на тепловоспринимающей и теплоотдащей поверхностях так, что при прохождении через лее стационарного теплового потока генерируемый батреей сигнал равен нулю. В зависимости от коммутации основной и корректирующей термобатарей аддитивно или дифференциально ПрИ пронизывают ПТП тепловым потоком сигнал его пропорционален

тепловому потоку, проходящему через тс-плоЕоспрпникаищ/га поверхность (г-дцитквноо включение) :;л:: через теплоотдехку» (дифференциальное включение). Использование таких ГГГП з приборах для комплексного определения "Ж за счет уменьшения балластной теплоемкости ПТП позволяет значительно повысить точность определения объемной теплоемкости (см.рис. 10).

2.4. Знбор геометрических pa.r-.epOB ПТП гчеек в теплометри«е-екпх мостах основан на резении двухмерного уравнения Лапласа в цилиндрических координатах при граничных условиях третьего рода. Это уравнение применимо к приборам, в которых ча торцовых плоских поверхностях исследуемого образца заданы равномерно распределенные термические сопротивления, характеризующие теплообмен мекду образцом и прилегающими поверхностями, температуры которых неодинаковы и постоянны. На боковой поверхности происходит теплообмен с окружающей средой, температура которой ¿ср. то ге принятг. постоянно". ¡Ь реиения этой задачи получена функция средней по поверхности плотности теплового потока в направлении, перпендикулярном горцо-ии поверхностям образца /"13/:

* (9, (Мя + ^ */>

- вг 1 (/. *и 4 ,

где г? , р=г/Л , I, . &=(£-£сР)/1ср ,

В1 -с¿Я/А ; 70 , У/ - функции Бесселя 1 рода ¡г/левого и первого порядка; - собственные числа,

Изменение приведенной функции П"О,/) вдоль радиальной координг.ты рассмотрены для нескольких сечений по

Еысоте при вариациях исходных заданных температур, толщины образца и его теплопроводности при псстоянном коэффициенте теплоотдачи, соответствующем теплообмену свободной конвекцией на боковой поверхности образца.

Эти ьариацич выполнены таким образом, чтобы иметь картины распределения тепловых потоков для нескольких характерных режимов по сродней темпераиуре образца и температурному градиенту. Установлено, что относительное изменение вдоль радиуса образца сродной по поверхности плотности теплового потока мало зависит от толщины образца п условий теплообмена на боковой поверхности в случае равенстве средней температуры образца температуре окружающей среды и при отношении толщины образца к его диаметру, не превышающем 0,1. Если температура образца отличается от окружающей незначительно, например, в пределах + 10 К, то имеют место нарушения одномерности теплового поля, но не более как ьа 0,5 радиуса образца от боковой поверхности. При значительном отличии температур образца и окружающей среды' искажения становятся существенными и область одномерного теплового потока составляет 0,3 В при й = 60 и -20°С и 0,2 Я при Ь » Ю0°С.

Такт.; образом, чтобы измеряемый ПТП тепловой поток не был подвержен воздействию внешних возмущений, его следует устанавливать в центре тепловоспринимающой или теплоотдающей поверхности и изготавливать с линейными размерами не более 0,1 В , либо область расположений ПТП и образцов снабжать охранным экраном с температурой, удовлетворяющей условию & Т9 £ Т^ • В последнем случае

радиус образца может быть уменьшен и составлять 2 радиуса ПТП. Чтобы исключать искажения теплового поля в месте установки ПТП, его надо выполнять с охранной зоной, термосопротивление которой одинаково с термосопротивлением ШП.

3. АППАРАТУРА ДЛЯ 1Ш1ВД0ВАНШ ХАРАКТЕРИСТИК ПТП

Все результаты экспериментальных исследований характеристик ПТП получены на разработанной с участием диссертанта аппаратуре. Для подтверждения градуировочного коэффициента при первичной аттестацию! ПТП проведения исследований "зависимостей характеристик ПТП от различных факторов, а- также обеспечения входного контроля их перед монтажом в прибор разработаны граяупровочные установки

КГУ-1-25, К1У-2-25, КГУ-3-20, КГ7-4-Ю5, РГУ-I. установки для измерения теплопроводности типа ИТ и шкрокалориметры моделей Д"С/С.

'Установки моделей КГУ, предназначенные ,длл индивидуальной градуировки ПТП в широком диапазоне температур, включал область низких значений,-реализуют различные методы градуировки при кон-дуктивном способе подведения тепловой энергии [ i2, 61, 62, 69, 74, 75 J: абсолютный при полной (в КГУ-3-20) и частичной (в КГУ-1-25) компенсации тепловой мощности и относительный - путем компарирования с двумя образцовыми ПТЛо (в КГУ-2-25 и аГУ-4-105). В установке модели РТУ реализован относительный метод радиационной градуировки ПТП с использованием одного образцового ПТПо. В табл.5 представлены принципиальные с хеш метода градуировки, расчетные соотношения и основные технические характеристики градуировочнои аппаратуры.

Еое установки прошли метрологическую аттестацию как нестаи-дартизованные средства измерения теплового потока или его плотности, а установки КГУ-1-2о, КГУ-2-25 и КГУ-3-20 в результате допол-нптелоных метрологических исследований и сличения с установкой выспей точности системы Госстандарта СССР полустили статус исходных образцовых средств и могут быть использованы при создании поверочной схемы для контактннх преобразователе]') теплового потока на Украине. Полученные при этом графики распределен:: основных относительных погрешностей в зависимости от заданного теплового потека или его плотности в рабочем диапазоне температур приведены также в табл. 5.

Для приборов, реализующих различные тита теплометрических мостов, устанавливаемые в них ПТП должны удовлетворять ряду требован:!,", одно из которых направлено на обеспечение идентичности ПТП как по градуировочному коэффициенту, так и по термическому сопротивлению, или, напротив, контрастных по термосопротивлэнкю. Выполнить это требование позволяют отборочные индивидуальные градуировки ПТП, осуществляемые на установках моделей ГПУ. Так, для монтада дг.фференциально-мостовчх калориметров такая селекция позволяет отбирать ПТП, градутгровочньге коэффициенты которых отливаются нэ более, чем на IX.

ПТП, предназначенные для приборов, работающих в нестационарном режиме, подвергают дополнительным исследования)»: на отсутствие фазовых переходов в ожидаемом диапазоне рабочих температур. Для этого используется разработанный нами дифференциально-мостовой

Га блица о

установки грлд/иров;-:;: г.т::

Мог^ь Принципиальная г'Л—'" ¡схема метода_

¡ЛГУ-/-,

лгу-Л

йй? и ус/под

; эссУ'Уиасгб.кс/, а-^ <рге*ма

КоьЗу/ СУ&а.'' с

о] лаи//о</ (с, » О/

.Ж/,

1 " " Г е,' мере/л/и) ^

сЗьл} с хО мл с#сащ/ес/

Ш- ¿к; / мере нищ ^-фр,)

1ехнические характеристики

Лг/7 -«/да

Т от

О о/-п го*<?о &/л/м

! I 1 1

* 4 V

Г V Т 1 "Г 4

ч 1 Т

' т М 'ОН ¿зо лоо ¿со £„г/, * ¿¿Г-: а 7мн~

/г г г/у ат 1! £ За 3.5 Та/п -Гао¿озоох: Ост / Л» /О&т

4, ■ 1 цех

■'• i 1 ! 1 i

г . 4. i 1 _

1 г г ?

гг 1 1 ( 1

ко ш яо мо ¿ее ■но г. к

кп-г-гв

а/пл/эсотехЬАъ/и

/Г/г '0,£(кггес,' Со; )/<?*;

Э/ггя • ч '

/) тт <£<?ст3.6мм 7 с/л /0О Л &Я7/Г ■ о ■ 0.5 & - .* 2.5 %

I Л& \

ях> т ¿б& ггз ло м: лю гж

КПЬШ

Хандуктс/бмая. а/гшхителмлл& с ефнхз-цео/гме/ /7Г/7»

*Хогео1)/ех

го г /а$ * ¿8 мм

Т О/77 ЮО Ао 4/ООЛ"

8 от / Зо <?0. Л 3%

РГУ

Радиационная 0тмаси/пелылл}с а&азцо-6*м ПШо К* Ке-вн/е,-? Р-лоп^а£/ссг /м нвиЗен/пмное/тн ЛТПо {/ЛЛГ7г

3 от /О ¿ЬгаОнм 6 от /,5 6 мм Г ' зоо 1 £,/(■ о от Ц5 о'об хВ/п/«*

I, 2 - регулируемые источники тепловой 4 - текпературовьгравниаащие пластины; 7 - холодильник

энергии; 3 - нагреватель; 5 - излучатель; 6 - экран;

скянирущи" микрокалор::мотр модели ДМС1С-2, на котором, кроне того, получены экспериментальные данные по объемной теплоемкости фрагментов готовчх ПТП, заливочного компаунда и его компонентов /об, 71/.

Исследование модельных образцов ¡ГШ при изучении теплопроводности и термосопротивления к их зависимостей от таких факторов, как влияние вида и концентрации наполнителя заливочного компаунда, толщины слоев наружных защитных покрытий и других исходных параметров ПТП выполнено на приборах типа /ГГ. 'Последняя, автоматизирование"": модель этих приборов (КТ-5) прошла Государственное приемочные испытания и перешла в разряд стандартизована;.:* рабочих средств измерения теплопроводности неметаллических материалов. Результата исследования относительной основной погрешности измерения теплопроводности на этой установке ъ .зависимости от рабочих диапазонов теплопроводности ч температур представлены'на рис. 1С.

¿о

Iо а ло гз

С?

& д о4 к а

1 о о 0 г о а О * А

1 V (Г ом 4 ОО о 1 *

¿т.

5.0 № 4,0 3.6 3.0 А5

3 тсиег6%

л

Д * Л л •

О Ва л о сто § ? О в |л

л 6 < ОО ТА. й

о.г о.б о.з /о /<? /-г- гзс г?0 гэо зю ззо Гл

Гис. 16

Кроме того, эта установка используется для контроля стабильности образцов:« мер теплопроводности, выполненных из полимерных и юрчетых материалов.

Наличие комплекса метрологически аттестованных установок обес-1бчило производство теплометрических мостов контрольно-измерктзль-:ой аппаратурой.

4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ТШОМЕТРДОЕСКИХ .'.¡ОСТОВ . •

Каждая теплометрическая мостовая схема согласно табл.1, 2, 3, кроме ПТП с требуемыми ТФХ, содержит источник проходящей по цепям моста тепловой энергии и теплосток, подключенные к соответствующим системам пктан;.я и регулирования. Если для функционирования мостов, работающих в стационарном тепловом режиме, теплосток предназначен .для отведения теплоты при поддержании температуры на заданном уровне, то в нестационарных режимах его функции расширяются, ибо приходится не только термостатировать температуру на.определенном уровне, но и обеспечивать программированное изменение температуры в широком диапазоне значений по выбранному алгоритму согласно табл.6, а также возэрат темперагуры всей системы с любого температурного уровня на комнатное сначекие (табл. 6, случай "б").

Таблица 6

7 а T-const т \ 1Г ж W

V V г Z

кТ 3 Г»300.х

- г- т t zr

Наиболее частый режим, который приходится осуществлять, это сканирование с постоянной скоростью (табл. 6, случаи "в", ид", "ж").

, Для приборов, предназначенных для эксплуатации в широком диапазоне температур, разработан унифицированный блок программированного изменения температуры, состоящий из проточного теплообменника и электрического нагревателя, снабженных первичными преобразователями, по сигналу которых ведется,регулирование теплового режима. Этот блок обеспечивает выбранный режим в диапазоне температур от 100 до 500 К.

Для осуществления квазистационарного режима регулирование может проводиться по сигналу либо первичного преобразователя температуры, либо ПТП, который нередко совмещен с ПТП, используемым для получения измерительной теплопоточной информации, либо термоэлектрического преобразователя скорости изменения температуры (ТПС).

Применение ТПС в калориметрах обеспечивает высокоточное регулирование тепловых режимов с погрешностью, не превышающей К, благодаря увеличению точности поддержания требуемой температуры теплообменного блока и исключению флуктуации скорости изменения температуры при сканирующих режимах во все;» диапазоне- скоростей изменения температуры, включая весьма малке значен'::; СС,1 '".А".:н.). Предназначенный для калориметров ТПС выполняют из двух идентична дифференциально'включенных батарей'термоэлементов, монтируемых в теплообгеьном блоке и подключаемых к электронному рэгулятору. На свободных поверхностях термобатарей устанавливают образцы неодинаковой массы, изготовленные из материалов с известной различной температурной зависимостью их теплоемкостей /73, 77.7. Сигнал дифференциально включен.-кх термобатарей прямо пропорционален скорости изменения температуры

*' - ^ Ъ42F'

где i - S-aC - чувствительность ТПС, при этом <S - чувствительность батарей термоэлементов; а С - разность теплоемкостей образцов, установленных на свободных поверхностях термобатарей. Использование:* определенных сочетаний материалов пары образцов ^еплоемкостей можно компенсировать в той или иной степени температурную зависимость S и тем самым содействовать линеаризации чувствительности ТПС. На рис. 17 приведена температурная характеристика чувствительности ТПС, в котором использованы образцы теплоемкости из кадмия и кварца.

5 ' " "

to

0,95 0,90

(QO SCO 200 400 Т,К

Рис. 17

Источник теплоты, обеспечивающий ргзность потенциалов переноса энергии в мостовых приборах для определения термосопротивле-нид либо комплекса Т-ЛХ, обычно выполняют в виде электрического нагревателя, корпус которого изготовляют из внеокотеплопроводного

материала. Регулирование производят по сигналам термопар, сха.-ы разгещениг; которых для различных типов теплометрическнх мостов приведены в табл. I и 2.

В нестационарных мостах особенно при исследовании материалов с большим термическим сопротивлением нагреватель соединяют с блоком програшкроваиного изменения температуры гибким тепловы;-) щунтом. Это предотвращает возникновение растущей нерегулируемой разности температур, приводящей к нарушению процесса регулирования и ухудшзш.ю теплового контакта исследуемого образца с прилегающими поверхностями нагревателя и теплообпенного блока из-за термической деформации образца.

Для 1;сключ?ния неконтролируемых теплопритоков к элементам теп-лометрических ячеек, особенно в области низких температур, в них предусмотрены охранные бленды с гарантированным тепловым контактом с блоком программированного изменения температуры. •

Практически во всех мостовых приборах наряду с теплспоточш-мй измерениями производят термоыетрирование, задачей которого является определение температуры отнесения получаемых экспериментальных данных и обеспечение системы автоматического регулирования информацией о величине текущей температуры. Так как в большинстве приборов в качестге первичных преобразователей температуры использованы термопары, то с целью повышения точности температурных измерений разработано устройство термостатирования свободных спаев термопар (УТСС), подключаемое к системе автоматического регулиро-. вания.

Устройство УТСС обеспечивает стабилизацию температуры свободных спаев термопар на установленном- значении из диапазона от 320 до 325 К с абсол^":;;сй погрешностью +0,005 К. УТСС представляет собой компактную конструкцию, ядро которой выполнено в виде цилиндра кз высокотеплопроводного металла, в теле которого выполнены гнезда для размещения спаев термопар. По боковой поверхности цилиндра размещен нагревательный элемент, изготавливаемый из проволоки с известной температурной зависимостью электросопротивления. Этот элемент одновременно использован в качестве термометра сопро тивдения, являющегося плечом мостовой электрической схемы.

Изложенные принципы построения теплометрических мостов реализованы в нескольких действующих образцах экспериментальных установок, 1 заработанных и изготовленных пет, руководством автора. Сти установки прошли ведомственную метрологическую аттестацию и

переданы ряду организаций для использования в качестве кестандар-ткзованных средств измерения TSC. К ним относятся установка модели К;У-2 для измерения комплекса Т5Х на плоских образцах чпзко-теплопроводчзй изоляции в диапазоне температур от ICO до 360 К (НПО "Снергия", р.Калининград, Московской обл.) /"45, 46 J, дифференциально-мостовые микрокалориметры для определения теплоемкости, энтальпии, теплоты фазовых превращений, температуры фазовых переходов первого и второго рода в 'диапазоне температур от 100 до 500 К моделей ДМСК-I (IffilC им.А.В.Йыксва, АН Беларуси, г.йинск), ДХК-2 (НПО "Орион", г.Москва), £¿CIv-2A (ШО им.О.Л.Лавочкина, г.Химки, Московской обл.) /66/, а также созданные совместно проточный млкрокалорю/.етр для определения содержания кислорода и авиационном топливе (КЕТА, г.Киев) /32/, проточный изотермический микрокалЬриметр для измерения малых тепловых эф^ктоя (5;;зико- ■ химический институт АН Украины, г.Одесса) [44 /.

5.:.ЕГР0Л0Г:НБСКСЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОМдТР^НЕСКЖ МОСТОВ

В метрологическое обеспечение теплометрических мостов, как и любого средства измерения, входят исследования, направленные па определение градуировочкых характеристик, пределов допускаемой относительной основной погрешности и проведение согласно установленному регламенту метрологической аттестации и периодической поворки.

Градуировка теплометрических мостов независимо от их типов предполагает определение величины градуировочных коэффициентов ГГГП и их Т'*>Х (термосопротивления или теплоемкости). ■

В большинстве случаев (см.табл. I, 2, 3) в расчетную ферулу входят не градуиробочные коэффициенты ПТП , а их отноиенил, которые определяются методом компарирования друг по другу пли по образцовому ПТПо.

Определение констант, зависящих от термосопротивления или теплоемкости, или от отношения термосопротивлений или теплоемко-стей входящих в прибор ПТП, осуществляют в опытах "холостого хода" и с применением образцовых мер. Набор образцовых мер для рабочего диапазона значений измеряемой в приборе Т2Х обеспечен не только за счет различных материалов, аттестованных в качестве стандартных образцов теплопроводности или теплоемкости, но и за счет варьирования толщины образца.

3 качестве стандартных образцов теплопроводности для тепло-метрических мостов могут Сыть использованы в случае исследований твердых материалов все тестированные материалы (стекла Ж-5, КВ, ТЗ-1, полиметилметакрилат, сплав ВТ-6, нержавеющая сталь), а также материалы, специально аттестованные в установленном порядке (сте:сло К-8, Диорит, хровпнгал, пенополиуретан); для жидкостей -дистиллированная вода, масла П.1С, касторовое, вазелиновое, и для газов - аргон, азот, сухой воздух и водород.

В качестве стандартных образцов теплоемкости - лейкосапфир ( е< ) и кварцевое стекло.

В отдельных случаях (например, см.поз. 1.10, 1.11, 1.12), ко! да позволяет конструкция, все характеристики ПТЛ определяются вне прибора на аттестованной специализированной аппаратуре (см.гл.З).

Для различных типов теплометрических мостов в диссертации выполнен теоретический анализ возможных максимальных значений отно-. сительной погрешности определения термосопротивления исследуемого материала, результаты которого графически представлены на рис. 3, рис. 6, рис. 7.

?::спериментальный анализ погрешностей приборов, реализующих тлплометрические,мосты, выполнен .для реальных опытных образцов при их метрологической аттестации, проводимой по разработанным автором методикам выполнения метрологической аттестации.

Исследования метрологических характеристик выполнялись в нескольких точках температурного диапазона. При каждом значении тем : пературн отнесения проведено от 10 до 20 замеров значений изморя-. емой величины теплопроводности и объемной теплоемкости в установке ВКУ-2 и удельной теплоемкости в Д"СК. Результатом обработок &к ■¡;споримеатальньсх данных явились оценки основной относительной погрешности и ее составляющих при измерении ТФК используемой при аттестации образцовой меры в сравнении с ее нормированным значением указанным в свидетельстве на образцовую меру.

Например, при метрологических исследованиях микрокалориметре модели ДМСК-2 для оценки основной относительной■погрешности 30 получены оценка систематической составляющей основной абсолютной погрешности &с , оценка сверху среднего квадратического отклонения случайной составляющей основной абсолютной погрешности оценка С» 10 погрешности неисключенного остатка систематической по1 резкости бде и оценка основной абсолютной погрешности в каждо! исследуемой точке температурного диапазона Л0

По результатам метрологической аттестации ттрохалориметра ТГ:СК-2 пределы допускаемой основной относительной погрешности т-череиия удельной теплоемкости г диапазоне значения температур от ?0 до 490 К установлены ¿1,0%. Оценки отдельных составлявших погреп-юсти даны в табл. 7.

Таблица 7

Температура, К 5Теплоемкость, !(паспорт) ! Абсолютная ! ! ОД*/(кг-К погрет ) ¡ность Относительная погрешность, % !

т 1 С, I ~ | р- | ! ! 1 До !

91,5 97,8 0,30 0,12 0,23 0,82 0,8

:85,0 450,8 0,19 1,34 0,53 3,07 0,7

¡81,5 730,2 0,19 2,34 0,87 5,1В 0,7

¡76 914,8 0,16 2,85 1,08 6,25 0,7

1Я2 1032,2 0,30 2,86 6,07 13,72 1,3

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

На основании проведенных автором теоретических и эксперимен-■альных исследований решелг важная научно-техническая проблема по озданип научных основ теплометрической мостовой аппаратуры для 'еплофизических исследований, имеющая народнохозяйственное значено для дальнейшего развития отечественного теплофизического при-оростроения. В процессе работы:

1. Исследованы особенности тепловых измерений и разработан овый метод и различные модификации измерения тепловых величин.

2. Рг.зработанн теоретические основы теплометрическ'лх мостов, редназначенных для исследования ТЖ, тепловых эффектов и паря--етров процессов.

3. Разработаны ряды мостовых теплометрических схем для теплс-«зических л калориметрических измерений с улетом специфики иссле-уемых веществ и материалов.

4. Показаны пути повышения точности измерений за счет опт:с/л-ации параметров мостовых теплометрических схем.

5. Созданы теоретические основы проектирования ПТП с требуе-ыми характер"откками в гтроком диапазоне температур с учетом осо-енностеР. их применения в теплофиэ'иеском приборостроения:

- разработана инженерная методика расчета чувствительнэстей или градуировочнсго коэффициента 1ГГП в температурном диапазоне и даны рекомендации по выбору технологических параметров;

--' на основании проведенных экспериментальных исследований получена расчетные зависимости для термического -сопротивления ПТП с различной высотой батареи термоэлементов;

- на основании экспериментальных исследований даны рекомендации по получению зализочных компаундов с требуете,га коэффициентами теплопроводности и линейного термического расширения;

- получены экспериментальные данные о температурной зависимости объемной теплоемкости ПТП;

- созданы ПТП с линеаризованной температурной зависимостью чувствительности к тепловому потоку;

- созданы ыалоинерционныэ ПТП для приборов,' работающих в динамическом режиме.

6. Создан комплекс аппаратуры для метрологического и технологического обэелечения производства ПТП, включащей рдц метрологически освидетельствованных установок для градуировки ПТП и определения их TSC.

7. Решены вопросы практической реализации теплометрических мостовых схем.

8. Разработаны и изготовлены экспериментальные образцы мостовых приборов для теллофиэических исследований.

9. Разработаны методики и выполнены метрологические аттестации созданных приборов. ,

10. Новые способы измерений и реализуг >öf их устройства защищены 28 авторскими свидетельствами на изобретения.

' 'В заключение считаю своим долгом отдать дань благодарной памяти моему учителе - глубокоуважаемому Олегу Аркадьевичу Геращенко

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Геращенко O.A., Грище;шо Т.Г. Оптимизация конструктивных параметров гальванических слоистых датчиков теплового потока // Теплофизика и теплотехника. - Киев: Наук, думка, 1971. - Вып. 19. - С. 78 - ВС.

2. Корягин В.В., Чир. ков Ü.M., Грищенко Т.Г. Применение датчиков теплового потока ДТП-02 для измерения термогензза

'микроорганизмов // Тез. докл. УП Всееопз; конф. по калориметрии. -Черноголовка, 1977. - С. 430 - 431.

3. Геращенко O.A., Грищеш'О Т.Г., Сажина O.A. Радиационная градуировка батарейных датчиков теплового потока // Тзплофизика и теплотехника. - Киев: Наук, думка, 1977. - Знп- 32. - С. 15 - 17.

4. Дифференциальный калориметр для измерения поглощательной дозы гамма-излучения / Геращенко O.A., Стась А.Г., Грищенко Т.Г. и др. // Теплофизика и теплотехника. - Киев; Наук, думка, 1978. -Вып. 34. - С. 105 - 107.

5. Gezasc/ienAo O.fl- Gii.sc/ienAo Г. G.//eat'rr,eéezù?ç method and device fez ¿Аег/naf cona/uciLvUy investigation // fhezmopbysLcaf PiopeziLes. о/mafeziaù-research and application: JïësLzacls V/¿сгорел Соа/егелсе, lune ¿S -30, S978-])vSzov/7iMju$osfav{.ct/ff78-£oafif'-P-/9

* С. Электроизоляционные компаунды на осноге -елея K-300-6I / Геращенко O.A., Сокуренко П.П., Грищенко Т.Г. и др. // Проблемы позыгаениг надежности мощных ":урбогенераторов: Сб. науч. тр. / ЙОД АЛ УССР. - Киев, 1979. - С. 162 - 165.

7. A.c. 690329 СССР, ШИ S 01 К 17/00, 17/08. Устройство для автоматического определения кинетики тепловыделений / Андреев E.'S., Геращенко O.A., Грищенко Т.Г. и др. - I? 2526910/18-10; Заявл. 22.09.77. Опубл. 05.10.79 - Б.И. № 37.

С. Грищенко Т.Г., Корягин В.В., Лукашевич Л.А. Метод и прибор для калориметрического титрования в микробиологи:! // Пром.теплотехника. - I960. - Т.2, К> I. - С. 102 - 103.

9. Грищенко Т.Г. Декуша Л.В., Федоров В.Г. ТеплометричегкиР метод и устройств« ,%чл определения локальных коэффициентов теплоотдачи // Тепломассообмен 71. Методы экспериментальных исследований: Мат-лы У1 Всесоюз. конф. по тепломассообмену. - Киев: Наук, думка, 1980. - С. IT - 192.

10. A.c. 759625 СССР, Ж!4 С 25 Д 5/02. Устройство для изготовления гальванических термопар / Геращенко O.A., Шубенко Б.П., Грищенко Т.Г. - Р 2657527/22-02; Заявл. 14.08.70; Опубл. 30.08.80 - Б.И. £ 32.

11. A.c. 783664 СССР, KG!3 5 01 J? 25/18. Устройство для определения коэффициента теплопроводности / Геращенко O.A., Грищенко Т.Г., Андреев E.S. и др. - J? 27I3943/I8--25; Заявл. 17.01.79; Опубл. 30.11.80 - Б.И. 44.

12. Разработка теоретических и прикладных вопросов телломет-рических мостов: Отчет о ПИР / КТТЗ АН УССР; Руководитель

Геращенко O.A. - -V' TP 76043233. - Киев, 1980. - 168 о. .

13. Устройство; для определения локальных коэффициентов теплоотдачи методом топломотрического моста / Декуша Л.В., Грищенко Т.Г., Геращенко O.A. и др. // Пром. теплотехника. - 1987. - JH. -

С. 24 - 23.

14. Методика исследования теплопроводности влажных дисперсных пород и биологических тканей / Ершов Э.Д., Грищенко Т.Г., Чеверев В.Г. и др. // Пром. теплотехника. - 1987. - № I. - С. 92 - 96.

15. Грищенко Т.Г. Особенности использования тепломера в приборах для определения теплопроводности // И'Ш. - 1961. - Т. XI, № 6. - С. 1055 - 1061.

16. Метод определения растворенного в топливе кислорода по тепловому эффекту реакции / Мухояров И.Н., Соловьев А.Н., Грищенко Т.Г. и др.'// Эксплуатационные свойства авиационных топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей (Вопросы авиационной химмотологии). - Тез. докл. У Есесоюз. науч.-техн.конф., 8-10 .октября 1981г. - Киев, 1981. - С. 114.

17. A.c. 849018 СССР, МКИ 6 01 К 17/00. Способ определения количества биомассы в процессе периодического культивирования / Андреев ЕЛ., Бр^вова Г.Б., Грищенко Т.Г. и др. - № 2844056/28-13; Заявл. 29.11.79; Опубл. 23.07.81. - Б.И. № 27.

18. A.c. 851227 СССР, LKH.G 01 К 25/18. Устройство для определения локальных коэффициентов теплоотдачи / Декуша Л.В., Федоров В.Г. ,*: Грищенко Т.Г. и др. - № 2788110/18-25; Заявл. 02.08.79; Опубл. 30.07.81. - Б.И. № 28.

19. A.c. 861984 СССР, МКИ О 01.К 17/06. Датчик теплового потока /' Геращенко O.A., Грищенко Т.Г., Варганов И.С. и др. -

Ji 2683625/18-10; Заявл.'15.02.80; Опубл. 17.09.81 - Б.И. № 33.

20; A.c. 866462 СССР, М5Ш 6 01 Г 25/18, в 01 К 17/00. Способ определения локальных коэффициентов теплоотдачи / Геращенко O.A., Декуша Л.В., Грищенко Т.Г. и др. - 2795070/26-2Ь; Заявл. 05.07.79; Спубл. 25.09.81 - Б.И. № 35.

21. A.c. 873081 СССР, МКИ 6 Ol JF 25/00. Устройство для определения теплофизических свойств различных изделий, например, компактных теплообменников / Грищенко Т.Г., Дамаскин В.Г., Декуша Л.В. и др. - № 2856729/18-25; Заявл. 20.12.79; Опубл.15.10.81 - Б.И. №38

22. A.c." 875222 СССР, МКИ 6 01 К 17/06. Датчик теплового потока' /Декуша Л.В., Мазуренко А.Г., Грищенко Т.Г. и др. -

№ 2078032/18-10; Заявл. 19.02.80; Спубл. 23.10.81 - Б.И. К- 39.

23. Установка для контактной граду;гровки датчиков теплового потока в интервале температур от 80 до 300 II / Грмг.епко Т.Г., Лукап'евич Л.А., Остапенко А.З. :t др. // Пром. теплотехника. -

1982. - Т.4, I. - С. 7 - 10.

24. Исследования теплоотдачи в компактных телсообщенных поверхностях методом теплометрического моста / Геращэкко' O.A., Да-шскин В.Г., Грищенко Т.Г. и др. // Конвективны:": теплоперенос: Сб. науч. тр. / ITT2 АН УССР. - Гдев: Чаук. дукка, - С. 3 - 10.

25. A.c. 911274 СССР, irSA 9 01 " 25/13. Устройство для-опре-деления теплопроводности жидкостей и газов / Грищенко Т.Г., Деку-ша Л.В., Геращенко O.A. и др. - 2930110/18-25; Заявл. 12.05.80; Опубл. 07.03.82 - Б.И. JP 9.

2G. A.c. 911275 СССР, :.ИИ G 01 я 25/18. Устройство для определения теплофизических характеристик материалов / Декупа Л.В., Зедоров В.Г., Грищенко Т.Г. и др. - " 2930112/;?- 25; Заявл. 12.06.80; Опубл. 07.03.82 - В.П. Г- 9.

27. A.c. 922602 СССР, МГЛ 5 01 Г 23/13. Устройство для определения теплопроводности твердых материалов / Г['.:щенко Т.Г., Де-куша Л.В., Геращенко O.A. и др. - Г> 2930109/18-25; Залвл. 12.06. 80; Опубл. 26.04.82 - Б.И. л"> 35.

28. A.c. 935480 СССР, ГТГСИ S 01 25/18. Устройство для определения теплопроводности жидкостей или газов / Дегу^а Л.В., Гри-щенко Т.Г., Геращенко O.A. и др. - "> 2930III/I8-25; Опубл. 15.06.82. - Б.И. I? 22.

29. A.c. 935718 СССР, Ж1 5 01 К 17/08. Датчик теплозого потока / Андреев S.S., Геращенко O.A., Грищенко Т.Г. и др. - '

№ 3217387/18-10; Заявл. 26.12.80; Опубл. 15.06.82. - Б.И. Р 2?.

30. A.c. 939552 СССР, .'.¡КИ С 12 0 3/00, G 01 1С 17/00. 'Способ определения теплопродукции микроорганизмов г устройство.для ого осуществления / Андреев Е.5., Лебедев Д.П., Грищенко Т.Г. и др. -

2760180/28-13; Заявл. 23.02.79; Опубл. 30.06.82 - Б.И. Я 24.

31. Грищенко Т.Г. Теплометрические мостовые схемы для определения теплофизических характеристик // Пром.теплотехника. -

1983. - Т.5, Р I. - С. 9 - 18.

32. Проточный микрокалориметр / Цухочров И.П., Грищенко Т.Г., Ыалов В.А. и др. // Пром. теплотехника. - 1983. - Т.5, Р 2. -

С. 83 - 85.

33. Страдомский ÎL В., Максимов Е.А., Грищенко Т.Г. Определение коэффициентов теплоотдачи с помощью батарейных датчиков

теплового лотока // Пром. теплотехника. - 1983. - Т.5, К5■ 3. -С. 77 - 80. .

34. Исследование чувствительности медь-константановых бата-peRHtji' датчиков теплового потока в интервале температур от 5 до 300 К / Геращенко O.A.', Гриценко Т.Г., Лукашевич Л.А. и др. // Пром. теплотехника. - 1983. - Т.5, I? 4. - С. 76 - 80.

. 35. A.c. I03067I СССР, МКИ 6 01 К I7/C8. .Дифференциальный микрокалориметр /Синцов H.A., Декуша Л.В., Грищенко Т.Е. и др. -Г 3243019/18-10; Заявл. 02.02.81; Опубл. 23.07.83 - Б.И. № 27.

36. A.c. Ю571Й9/СССР, МКИ 6 01 Г 25/18. Устройство для определения локальных коэффициентов теплоотдачи между поверхностью раздела фаз и движущейся средой / Геращенко O.A., Декуша Л.В., Грищенко Т.Г. и др. - № 34420I3/IS-25; Заявл. 19.05.82; Опубл. 30.11.83 - Ё.И. №44.

■ 37. A.c. 1059494 СССР, Ш 6 01 Г 25/18. Устройство для определения локальных коэффициентов теплоотдачи между поверхностью раздела фаз и движущейся средой / Геращенко O.A., Декуша Л.В., Грищенко Т.Г. и др. - 1Г 3442005/18-25; Заявл. 19.05.82; Опубл. 07.12.83 - Б.И. V 45.

38. A.c. 1062586 СССР, МКИ G 01 25/18. Устройство для определения теплофизических свойств материалов / Грищенко Т.Г., Геращенко O.A., Декуша Л.В. и др. - № 3487938/18-25; Заявл. ■10.09.82; Опубл. 23.12.83 - Б.И. J? 47.

. 39. A.c. 1067375 СССР, МКИ 6 01 К 17/04. Дифференциальный ыикрокалориметр / Геращенко O.A., Соловьев А.Н., Грищенко Т.Г. и дру. - №.3241010/18-10; Заявл. 02.02.81; Опубл. 15.01.84 - Б.И. f 2

'40. A.c. I07C776 СССР, МКИ-6 01 К 17/08. Устройство для измерения составляющих теплового потока при.внешнем тепломассообмене (его варианты) / Декуша.Л.В., Геращенко O.A., Грищенко Т.Г. и др. - » 3416054/18-10; Заявл. 29.03.82; Опубл. 28.02.84 - Б.И. № 8.

41. A.c. I09I033 СССР, ШИ S 01 К 19/00. Способ градуировки датчика теплового потока / Е^гзынюк В.Т., Геращенко O.A., Грищенко Т.Г. - Jf> 3523622/18-10; Заявл. 29.12.82; Опубл. 07.05.84 -Б.И. № 17.

42. Особенности кондуктивной градуировки преобразователей теплового потока в вакуумном адиабатическом калориметре / Геращенко O.A.,'Грищенко Т.Г., Калинин А.Н. и др. // Пром. теплотехника. - 1984. - Т.С, Р 5. - С. 60 - 64.

43. A.c. I165957 СССР, МлИ 6 01 Г 25/18. Способ определения

теплофизических характеристик плоских образцов материалов и устройство длл его осуществления / Грище1ШО Т.Г., Геращенко O.A., Докуда Л.В. и др. - № 3659357/24-25; Заявл. 27.09.СЗ. - Опубл. 07.07.85 - Б.II. i"' 25.

44. Проточный изотермический микрокалориметр / Грпценко Т.Г., Декуша JÍ.B., Ковальчук Б.А. и др. // Пром. теплотехьика. - 1985.

- Т.7, 3. - С. 76 - 79.

45. Создать и освоить в произзоцотве прибор для определения теплофизических свойств неметаллических материалов о диапазоном измерения коэффициента теплопроводности от 0,05 ,\и 5 Вт/(м.К) и диапазоном рабочих температур от -195 до Ю0°С: Отчот о ПНР (Закд.; / ПТТ5 АН УССР; Руководитель Гриценко Т.Г. - ГР 81СГ55ПЗ, Киев, 198.3. - 99 с.

46. Закуу1,'н0-кри0генная установка для измерения термического сопротивления и теплопроводности теплоизоляционных материалов / Геращенко O.A., Грищенко ЛГ'., Шаповалов В.П. и др. // Метрологическое обеспечение теплофизических измерений при низких температурах: Тез. докл. 1У Всесоюз. науч.-техн. конф. - Хабаровск. - 1935.

- С. 72.

47. Теплометрический метод и установка для комплексного определения теплофизических характеристик твердых неметаллических материалов в интервале температур 100 ... 350 К / Геращенко O.A., Грищенко Т.Г., Декуша Л.В. и др. // петрологическое обеспечение теплофизических измерений при низких температурах: Тез. докл. ЗУ Всесоюз. науч.-техн. конф. - Хабаровск, 1985. - С. 75 - 76.

48. Дифференциально-мостовой сканирующий микрокалориметр / Геращенко O.A., Грищенко Т.Г., Глеб В.К. и др. // Метрологическое обеспечение теплофизических измерений при низких температурах : Тез. докл. 17 Всесоюз. науч.-техн. конф. - Хабаровск. - 1985. -С. 73 - 74.

49. A.c. 1223062 СССР, ЫКИ 9 01 К 17/00. Устройство для измерения р?спределения тепловых потоков / Бут A.A., Геращенко O.A., Грищенко Т.Г. и др. - № 3752586/24-10; Заявл. 13.06.84; Опубл. С7.04.87 - Б.II. № 13.

50. Петоды и средства градуировки датчиков теплового потока (обзор) / Геращенко O.A., Грищенко Т.Г., Лукашевич Л.А. // Пром. теплотехника. - 1986. - Т.8, № I. - С. 78 - 90.

51. A.c. I3578I3 СССР, МКИ 3 01 Г 25/18. Способ определения теплофизических характеристик плоских образцов материалов и

устройство для его осуществления / Грищенко Т.Г., Декуша Л.В., Геращенко O.A. и др. - .Т> 4054242/31-25; Заявл. 23.04.86; Опубл. 07.12.37 - Е.И. :,* 45. . ,,

52'. Meai féi/эс /neaswlnp L/is¿z¿//T>e/i¿s /ог aeíezminínp thei/vophysLca¿pzopezáles о/лол-/veta¿ie ma¿ezia¿s /GlL$t/ie/iÁo 7. Safo VA ¿>e¿ose/ia¿. V a/fc/ aé// fiésiracis £ ¿6 Сал/'егелсе ay? ¿Aez/noftavnmeíz¿/ una! ¿Ae^maé £/ip¿/ieez¿np- Bc/c¿a/iss¿, /&£?-p. ¿ü£-S¿?6.

53. Грищенко Т.Г., Декутиа Л.В., Мазуренко А.Г. Тирмоэлектри-ческий преобразовав ель для измерения нестационарного теплового потока // Методы и средства теплофизических измерений: Теп. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. - Севастополь, - 1.1., 1987. - Ч.П. -

С. 163.

54. Грищенко Т.Г., Декуша Л.В., Сало В.П. Теплометрическаг головка для определения локальных коэффчциентов теплоотдачи // Методы i: средство теплофизических измерений: Тез. докл. Всесоюз. науп,

- техн. конф., Сёвастополь. - М., 1987. - Ч.П. - С. 167.

55. Геращенко O.A., Грищенко Т.Г., Томбасов Е.А. Метрология теплометрии // Стандартизация и метрология: д!атер. Всесоюз. семинара У1 Вс.еакадем, школы по проблемам стандартизации и метрологии.

- Вильнюс, 1988. - С. 138 - т40.

56. Грищенко Т.Г., Теплометрия и метрология // Новейшие исследования в области теплофизических свойств: Краткие тез. докл. IX Всесоюз. теплофиз. школы. - Тамбов, 1988. - С. 90 - 92.

57. Грищенко Т.Г., Шаповалов В.И., Серегина Л.В. 0 расширении температурного диапазона прибора для измерения теплопроводности модели КТ-4 // Пром. теплотехника. - 1988. - T.I0, К' 2. -

С. 92 - 95.

58. A.:. I38I348 СССР, МСИ G 01 1С 17/08. Дифференциальный микрокалориметр / Геращенко O.A., Декупа Л.В., Грищенко Т.Г. и др.

- Р 40II664/3I-I0; Заявл. 22.01.86; Ппубл. 15.03.88 - Е.'Л. 10.

59. Определение комплекса теплофизических свойств дифференцк-гльно-мостовнм теплометрическю:'сетодом / Геращенко O.A., Декуша Л.В., Грищенко Т.Г. и др. // ОТ. - 1988. - Т.54, 4. - С. 588 -

- 597.

60. Гриценко Т.Г. Теплометрические мосты. - Киев: О'-во "Знание" УССР, IÖ88. - 24 с.

' П. Преобразователь теплового потока для криогенных темпера7 тур / Геращенко O.A., Грищенко Т.Г., Декуша Л.В. и др. // Пром.

теплотехника. - 1909. - T.II, Г о. - С. 63 - СО.

62. Геращенко О.Л., Д«;кутл Л.З., Григрнко Т.Г. Аппаратуре для градуировки и метрологической аттестации преобразователе.', теплового потока // Метрологическое обеспечение и стандартизацт.ч: Тез. докл. УП Всеакадс. школы по проблемам метрологического обеспечения и стандартизации. - Трунзе: АН Киргиз. ССР, 1909, - С. 23 - 25.

Г3. Определение теп.юфнпичоскнх свойств сыпучих материалов методом компарирования / Геращенко О^А., Декупа Л.В., Грнщенко Т.Г. и др. // Тепломотрия, энерго- и ресурсосбережение: Сб. науч. тр. / Ин-т проблем энергосбережения АН УССР. - Киев, I9P9. - С. 3 - 10. 61. Низкотемпературный тепломер / Грищенко Т.Г., Василевская

B.В., Декуша Л.В. и др. // Теплометрия, энерго- и ресурсосбережение: Сб. науч. тр. / Ин-т проблем энергосбережения АН УССР. - Киев, 1909. - С. 31 - 37.

05. A.c. 15010 СССР, ИКИ G 10 25/18. Устройство для определения Теплофилических характеристик зернистых материалов /' Геря-тденко O.A., Грищенко Т.Г.; Декуиа Л.В. и др. - J." '«00251/31-25; Заявл. 24.09.07;-Ппубл. 23.02.90 - В.И. !Г 7.

66. ДпЭДррен'рплмю-мостовой сканнрущи:. гнкрокалориметр / Геращенко O.A., Декуша Л.В., Грищенко Т.Г. и др. // Пром. теплотехника. - 1990. - Т.12, Р I. - С. 49 - 55.

67. "ррр,ш"нко D.I., Грищенко Т.Г., Декутпа Л.В. Методика конструирования оптимальных преобразователей типового потгка // Проблем!! -ч.'ергосбереженпл: Гесп. межвед. сб. науч. тр. - Киев: Наук.

;гл.п, 1990. - Вып. 3. - С. 35 - 42.

("Я. Теплопроводность термоэлектрических преобразователей теплового потока / Г»рагрзнко O.A., Гриценко Т.Г., Декуша Л.В. и др. // Проблг'и энергосбережения: Респ. межвед. сб. науч. тр. - К::?п: Наук, дугка, 1990. - Вчп. 4. - С. 37 - 42.

G9. Грищенко Т.Г. , Декутпа Л.В. Первичные преобряловатспи теп-лорого потока // МЕРЛ-90: Докл международн. конф. с выставкой. -П., 1990. - Ч.И. - С. 335 - 346.

70. Грищенко Т.Г., Кацурин П.В., Серегина Л.В. Автоматизированная установка модели 'ГГ—5 для определения теплопроводности неметаллических материалов // Тепло- ч оноргос^орекение, теплометрия:

C,б. науч. тр. / Ин-т проблем энергос^зррлештя АН УССР. - Киев, 1909. - С. 117 - 124.

71. Теплоемкость термоэлектрических пряобряювателей теплового потока / Г<?рлщ"нко O.A., Декуал Л.В., Грищенко Т.Г. и др. //

■оО

Проблеш ,гнет;госОережения: Респ. межвед. сб. науч. тр. - Киев: Наук, дтека, 1990. - Зып. 5. - С. ±3 - 48.

72. Грищенко Т.Г., Теплоиьтрические мосты в теплофизических измерениях // MS?1-91: Тез. докл. конф. н семинара, 4-7 марта 1991 г., LocKBf,. - П., 1991. - Ч.П. - С. 335 - 346.

73. A.c. Î7II006 СССР, МК'Л <5 01 К 17/08. Дифференциальный микрокалориметр // Геращенко O.A., Грищенко Т.Г., Декуша Л.З. и др., - К> .4732402/10; Заявл. 06.09.89; Спубл. 07.С2.92,- Б.И. Ii 5.

74. Тепломеурическиэ приборы для исследований при низких температурах / Геращенко O.k., Грищенко Т.Г., Декуша Л.В. и др. // Пром. теплотехника. - 1991. - Т.13, 4. - С. 54 - 69.

75. Аппаратура для метрологической аттестации первичных npeoi разователей теплового потока / Грищенко Т.Г., Декуша Л.В., Сало

В.П. и др. // Теплоиетрия и теплосбережение: Сб. науч. тр. / Ин-т проблем энергосбережения АН УССР. - Киев, 1991. -.С. 61 -68.

76. Приборы для теплофизических измерений: Каталог / Ин-т проблем эноргос'г'ережения АН УССР; Сост. Геращенко O.A., Грищенко Т.Г. - Киев: Члс, 1991. - 56 с.

77. Гришенко Т.Г.., Декуша Л.В. Теплометрк^еские мосты в кало риметрии // LIEPA-92: Тез. докл. международн. конф. с выставкой. -U., 1992. *

Подписано к печати оч.о$,/992г. Формат 60x84/16, Бумага офсетная Усл.-печ. лист.2,£Уч.-изд. листдд Тираж /5©, Заказ еоз, 'Бесплатно

Полиграф, уч-к Института электродинамики АН Украины, 252057, Киов~57, проспект Победк, 56.