Анатолий Николаевич Балалаев — д-р техн. наук, доцент; Институт транспортного строительства и подвижного состава
Самара
Anatoly N. Balalaev — Dr. Sci., Associate Professor; Institute of Transport Construction and Rolling Stock
Samara
Мария Анатольевна Паренюк — канд.техн. наук, доцент; кафедра „Вагонное хозяйство и наземные транспортныекомплексы“
Самара
Maria A. Parenyuk — PhD, Associate Professor; Department of Rolling Stock Facilities and Ground Transport Complexes
Samara
Представлены результаты оценки суммарной стандартной неопределенности экспериментального измерения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов с большой внутренней неоднородностью. Измерения выполнены с помощью метода эталонов и виртуального стенда. Особенность данного метода измерений — подвод постоянной тепловой нагрузки к двум эталонным объектам с высокой теплопроводностью, один из которых огражден от окружающей среды образцом исследуемого материала, а другой находится в окружающей среде. По разности темпов нагрева двух эталонных объектов определялась величина коэффициента теплопроводности исследуемого материала с использованием тарировочной характеристики экспериментального стенда, полученной с помощью виртуальной копии стенда в программе CAE. Для повышения точности метода использовалась безразмерная разность темпов нагрева двух эталонных объектов, что потребовало применения результатов экспериментальных и виртуальных исследований третьего эталонного образца с известным коэффициентом теплопроводности. Разработана методика оценки суммарной стандартной неопределенности измерения коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала по методу эталонов и выбран оптимальный способ обработки результатов экспериментальных и виртуальных исследований. Согласно расчетам, суммарная стандартная неопределенность измерения коэффициента теплопроводности по методу эталонов составила ±0,0136 Вт/(м·К).
Results of assessing the total standard uncertainty of experimental measurements of the thermal conductivity coefficient of thermal insulation materials with significant internal heterogeneity are presented. The measurements are carried out using the reference standard method and a virtual test bench. The distinctive feature of this measurement method is the application of a constant thermal load to two reference objects with high thermal conductivity: one of them is shielded from the surrounding environment by a sample of the material under study, while the other is in the surrounding environment. Based on the difference in heating rates of two reference objects, the thermal conductivity coefficient of the material under study is determined using the calibration characteristic of the experimental setup, which is obtained by means of a virtual copy of the setup in a CAE program. To improve the accuracy of the method, a dimensionless difference in the heating rates of the two reference objects is used, which required the application of the results of experimental and virtual studies of a third reference sample with a known thermal conductivity coefficient. A methodology for assessing the total standard uncertainty of measuring the thermal conductivity coefficient of a thermal insulation material using the method of etalons is developed, and the optimal method for processing the results of experimental and virtual studies is selected. According to the calculations, the total standard uncertainty in measuring the thermal conductivity coefficient using the reference standard method is ±0.0136 W/(m·K).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.