Страница 4: ГОСТ 28236-89. Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов часть 3 дополнительная информация раздел 1 испытания на холод и сухое тепло (77364)

—^Z— = 0,5-Ю”⁸-К”³.

Пример использования номограмм

Условие: Образец, рассеивающий определенную мощность в условиях сво­бодного обмена воздуха, температура которого 20°С, имеет температуру поверх­ности 70°С,

Какова будет температура его поверхности при рассеянии той же мощно­сти в условиях свободного обмена воздуха при температуре 55°С?

Решение: Так как T_s—7 = 50'"С, то величина а, используемая в номограм­ме на рис. 9, близка к действительной величине.

Проведем прямую линию на рис. 9 от точки + 20^:С на шкале Т_а к точке +70°С на шкале Т,, отметим точку ее пересечения с ОСЕВОЙ ЛИНИЕЙ. Те­перь проведем прямую линию от точки +55°С на шкале Т_а через точку пересе­чения на ОСЕВОЙ ЛИНИИ к шкале Т_а и получим новую точку пересечения со шкалой Т„: +98°С. Это и есть искомая температура поверхности.

Примечание. На рис. 11 показана зависимость разности температур от коэффициента излучения испытуемого образца е₂ в случае, когда а = 0,1 м, 81 = 1,0, а температура воздуха в лаборатории Т_о =2(УС.

4. Соотношение номограмм, используемых в испытаниях А и В

Сравнивая рис. 9 и 10, можно заметить, что разности температур в незна­чительной степени зависят от величины а. Поэтому в испытаниях А и В при­ведена только одна номограмма (основанная на а = 5 Вт-м~²-К^-1).Соотношение между температурой поверхности
образца T_sи рассеянием тепла Р в единицу времени
при температуре окружающей среды Т_а

Россепние тепла дт-м'²-

Номограмма для определения температур
поверхности образца Т, при различных
температурах окружающей среды Т_а.

Средний размер образца а=0,2 м,
коэффициент излучения образца 62=0,7

Номограмма для определения температур поверхности образца Т, при различных температурах окружающей среды Т_а.

Средний размер образца а = 0,06 м,
коэффициент излучения образца
62 = 0,7

-150

-190

10- + 20-

30- Ы- 50- Ь0- 10-

80- 90-

100-

-Г 20

-- 15

-- О ОсеОоя линия

- 150

- 120 -110

-100

- 90

- 80

- Ь0 '-50 - 40 -50 -2D+. ^10 -О °С z 10

25

20

15

10

5

-і-0 Осевая линия

-550

-300

'-25О

7 200 ~-150 f10D ї-50+i f.o'°c

Соотношение между превышением температуры образца над температурой
окружающей среды и коэффициентом излучения образца е₂

Г_п. — температура воздуха в лаборато-
рии (+20°С);

Г — температура поверхности образца во время выдержки при темпера­туре воздуха в лаборатории в условиях свободного обмена воз­духа. Средний размер образца. а = 0,1 мТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НАИБОЛЕЕ ШИРОКО ПРИМЕНЯЕМЫХ
МАТЕРИАЛОВ

Таблица 2

ПРИЛОЖЕНИЕ G Справочное

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

1. Общие положения

Описание обычных приборов, используемых для измерения температуры воздуха и жидкостей, например, ртутных или спиртовых термометров, не яв­ляется целью данного приложения. Эти приборы и меры предосторожности, которые следует принимать при их использовании, хорошо известны и описаны в соответствующей технической литературе. То же самое относится и к мето­дам измерения с помощью термометров сопротивления (особенно платиновых термометров сопротивления), а также термисторов и термопар, которые обыч­но используются для измерения температуры твердых тел. Теплоемкость изме­рительного устройства должна быть мала цй сравнению с теплоемкостью ис­пытываемого образца. Кроме того, тепловое сопротивление между измери­тельным устройством и образцом должно быть мало, а количество тепла, передаваемое соединительным проводам, минимально. Мощность, питающая датчик, должна быть невелика, чтобы не было нежелательного самонагрева датчика или нагрева испытуемого образца за счет датчика.

В том случае, когда между теплорассеивающим испытуемым образцом и стенками испытательной камеры имеет место теплопередача, очень важно знать температуру поверхностей материалов, участвующих в теплообмене. Существуют два метода измерения температуры поверхности. В одном из них измеритель­ное устройство находится в непосредственном контакте с поверхностью, темпе­ратуру которой следует измерить, в другом — непосредственный контакт отсут­ствует.

В случае, если измеряемая поверхность загрязнена слоем материала, ко­торый трудно удалить, метод, при котором измерительное устройство находится в непосредственном контакте с поверхностью, не допускается. Например, при испытании космических аппаратов.

2. Методы, основанные на использовании явлений изменения цвета или явлений плавления

Материалы, цвет которых изменяется в зависимости от температуры, при­меняются уже много лет. Некоторые из них, как, например, жидкие кристал­лы, непрерывно меняют свой цвет в пределах определенного температурного диапазона..

Температура определяется путем сравнения цвета материала с цветом, приведенным в колориметрической таблице.

Некоторые материалы резко изменяют свой цвет при повышении темпера­туры до определенной величины, причем цвет материала при последующем снижении температуры не восстанавливается.

Выпускаются цветные карандаши и специальные лаки для нанесения слоев таких материалов на поверхности, температура которых измеряется.

Известны также клейкие ленты, которые изменяют свой цвет при повыше­нии температуры выше определенного значения и служащие в качестве индика­торов температуры.

В других случаях для измерения используются материалы с определен­ной температурой плавления.

Во всех приведенных примерах, когда резко меняется свойство материала может быть определено только то значение температуры, при котором про­исходит изменение цвета или состояния..

Для определения нескольких величин температуры может быть исполь­зован набор малогабаритных индикаторов, охватывающих различные темпе­ратурные диапазоны.

Точность измерений, достигаемая с помощью упомянутых индикаторов,, зависит от целого ряда факторов, которые рассматриваются ниже.

1. 1. В тех случаях, когда для определения температуры используют изме­нение состояния материала, обычно необходим набор индикаторов, чувстви­тельных к различным температурам. Если состояние одного индикатора из­меняется, а состояние следующего за ним в ряду индикатора нет, то темпе­ратура поверхности находится в пределах между температурами, к которым чувствительны эти индикаторы. Максимальная ошибка измерения в этом случае будет равна разности этих двух температур при условии, что предопределен­ные значения температур, к которым чувствительны индикаторы, не изменялись под воздействием других факторов.

   2. Ошибки измерений температуры с помощью индикаторов, изменяющих свой цвет, могут быть вызваны старением. Если такие материалы в течение долгого времени использовались при температурах лишь немного ниже номи­нальной температуры перехода от одного цв^да к другому, то не исключена возможность, что при измерении изменение цвета произойдет при температуре ниже номинальной.

   3. На материалы, чувствительные к температуре, может также влиять присутствие жидкостей, паров или газов.

   4. Если поверхность образца подвергается воздействию теплового излу­чения, должны быть приняты определенные меры предосторожности.

      1. Если индикатор покрывает небольшую часть поверхности, подвер­женной воздействию излучения, то следует принять меры к тому, чтобы ин­дикатор не нагревался вследствие излучения. Для этого достаточно защитить его материалом, отражающим лучи.

      2. Если индикатор покрывает значительную часть поверхности, подвер­женной воздействию излучения, то лучепоглощательная способность индикато­ра не должна заметно отличаться от лучепоглощательной способности повеох- ности, иначе на температуру поверхности будет оказано влияние со стороны индикатора.

   5. Пользуясь указанными методами в условиях изменения температуры, следует помнить, что индикатор может отражать изменение температуры с за­паздыванием во времени, что приводит к неточному измерению фактической температуры при ее изменении.

2. Методы, основанные на использовании датчиков инфракрасного излу­чения

Основные положения, относящиеся к использованию инфракрасного излу­чения, изложены в приложении I.

Для определения температуры необходимо знать коэффициент излучения лучеиспускающей поверхности. Картина инфракрасного излучения, полученная при сканировании, будет фактически картиной распределения энергии излуче­ния, а не температуры. Наилучшие результаты получаются при использовании метода сравнения двух небольших участков поверхности, имеющих одинаковую температуру, один из которых имеет поверхностное покрытие из материала с известным коэффициентом излучения.

Площадь, занятая датчиком, должна быть меньше площади поверхности, температура которой измеряется. Поэтому в случае, когда образцы слишком малы для обычных детекторов излучения, может возникнуть необходимость в использовании инфракрасного электронного микроскопа. Для того чтобы по­лучить большую точность измерения температуры, лучше пользоваться устрой­ством, улавливающим излучение с небольшой поверхности испытуемого об­разца.

Необходимо подчеркнуть, что выбранный участок поверхности должен Сыть достаточно плоским для того, чтобы избежать значительного излучения не в направлении датчика. Кроме того, следует принять меры, чтобы к датчику не поступало излучение от посторонних источников как непосредственным шлем, так и в результате отражения на поверхность измерения.

ПРИЛОЖЕНИЕ Н

Справочное

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ВОЗДУХА

Известно несколько приборов для измерения скорости воздуха:

1. Одним из самых старых приборов является чашечный анемометр, ис­пользуемый главным образом в метеорологии. Скорость вращения крестооб­разно расположенных чашечек под воздействием потока воздуха соответствует скорости ветра; шкалу калибруют в м/с. Диапазон Измерений очень широк, и в серийном производстве чашечные анемометры выпускаются различных раз­меров. При помощи малогабаритного анемометр может быть измерена ско­рость воздуха в малом объеме, например, внутри испытательной камеры.

2. Термометр Ката — особый вид стеклянного термометра, в котором ис­пользуется охлаждающее действие конвекции. Принцип действия термометра заключается в измерении времени, необходимого для охлаждения предвари­тельно нагретого термометра, например, с 38 до 35°С. Термометр применяется для измерений в пределах диапазона скоростей приблизительно от 0,05 до 10 м/с и при температурах приблизительно от —10 до +30^рС. Однако, Этот способ неудобен, так как после каждого измерения термометр должен вновь нагреваться.

3. Охлаждающее действие конвекции используется также в термоанемо­метре ■: нитью накала и в термоанемометре, чувствительным элементом кото­рого является резистор с отрицательным ТКС. В обоих случаях на чувстви­тельный элемент подается ток определенной величины и производится его на­грев до эталЬнной температуры. При прохождении потока воздуха через эле­мент температура последнего понижается. Величина охлаждения дает возмож­ность определить скорость воздуха. Чувствительный элемент в первом случае представляет собой свободно натянутую платиновую нить, а во втором случае является резистором с отрицательным ТКС. Так как такие элементы могут быть малых размеров и иметь низкую теплоемкость, то они могут иметь низ­кую тепловую постоянную, что дает возможность измерить воздушный поток очень малой площади поперечного сечения. Эти приборы имеют особое зна­чение для измерения малых скоростей воздуха. Серийное производство преду­сматривает их использование в температурном диапазоне приблизительно от —30 до +1О0°С. Что касается термоанемометра с нитью накала, то охлаж­дающее действие зависит от угла между осью нити накала и направлением воздушного потока. Поскольку охлаждающее действие минимально, когда воз­душный поток параллелен нити, то, поворачивая термоанемометр с нитью накала, можно с высокой точностью определить направление воздушного потока.