Неопределенность измерения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов с внутренней неоднородностью методом эталонов

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). 

1. Левенталь Л. Я., Костин А. В. Энергетика рефрижераторных и пассажирских вагонов: Учеб. пособие. М.: МИИТ, 1998. 91 с.

2. Селезнев А. В., Ворон О. А. Применение тепловизионного контроля ограждающих конструкций вагонов // Тр. Рост. гос. ун-та путей сообщения. 2013. № 2. С. 113–116.

3. Давыдов Д. О. Методика расчета общего коэффициента теплопередачи кузова специального транспортного средства для перевозки скоропортящихся грузов // Вестн. ВНИИЖТ. 2019. Т. 78, № 4. С. 249–256. DOI: 10.21780/2223-9731-2019-78-4-249-256.

4. Balalaev A. N., Parenyuk M. A., Timkin D. M. Thermal studies of vacuum panels of cellular structure of a passenger car // Nexo Revista Cientifica. 2022. Vol. 36, N 6. P. 1707–1713 DOI: 10.5377/nexo.v34i06.13133.

5. Балалаев А. Н., Тимкин Д. М. Методика оценки привлекательности инвестиционного проекта внедрения нового типа теплоизоляции пассажирского вагона // Междунар. науч.-исслед. журн. 2022. № 4-1(118). С. 12–19. DOI: 10.23670/IRJ.2022.118.4.003.

6. Теймуразов Н. С., Наум енко С. Н. Ускоренные методы оценки коэффициента теплопередачи кузовов изотермических транспортных средств // Вестн. ВНИИЖТ. 2009. № 5. С. 18–21.

7. Селиванова З. М., Куренков Д. С., Калинин В. Ф. и др. Повышение оперативности контроля теплофизических свойств теплоизоляционных материалов интеллектуальной информационно- измерительной системой // Вестн. Тамбов. гос. техн. ун-та. 2018. Т. 24, № 3. С. 424–436.

8. Азима Ю. И., Стекольников А. Ю. Метод измерения теплопроводности на основе уравнения баланса средних количеств тепла // Вестн. Междунар. акад. системных исследований. Информатика, экология, экономика. 2015. Т. 17, № 1. С. 90–98.

9. Пономарев С. В., Буланов Е. В., Буланова В. О. и др. Минимизация погрешностей измерения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности теплоизоляционных материалов методом плоского импульс ного источника теплоты // Измерительная техника. 2018. № 12. С. 43–45. DOI: 10.32446/0368-1025it.2018-12-43-45.

10. Балалаев А. Н., Паренюк М. А. Виртуальный стенд для определения тепловых характеристик вакуумных теплоизоляционных панелей // Вестн. ВНИИЖТ. 2023. Т. 82, № 2. С. 99–108. DOI: 10.21780/2223-9731-2023-822-99-108.

11. Балалаев А. Н., Паренюк М. А. Прибор для оценки качества теплоизоляции пассажирских вагонов // Вестн. ВНИИЖТ. 2023. Т. 82, № 3. С. 189–197. DOI: 10.21780/2223-9731-2023-82-3-189-197.

12. Пат. 2771997 РФ, G01N 25/18. Способ измерения удельного теплового сопротивления и устройство для его осуществления / А. Н. Балалаев, М. А. Паренюк. Заявл. 15.12.2021. Опубл. 16.05.2022 // Изобретения. Полезные модели. 2022. №14.