Использование охранных нагревателей для создания адиабатных условий в теплофизических экспериментах
А.К. Соколов
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 6, сс. 28—35
Скачать PDF
Состояние вопроса. Теплофизические характеристики материалов определяются в основном решением обратных задач теплопроводности по температурным полям, полученным в результате теплофизических экспериментов. Для упрощения последующей обработки измеренных значений параметров температурных полей в большинстве случаев стараются использовать одномерные температурные поля неограниченных пластин или цилиндров, которые создаются путем организации симметричного нагрева или применения специальных охранных нагревателей. В связи с этим задача исследование влияния охранных нагревателей на температурное поле пластины является весьма актуальной.
Материалы и методы. Анализ и проверка эффективности способа создания адиабатных условий выполнены с помощью охранных нагревателей. Для исследования влияния охранных нагревателей на температурное поле исследуемого материала разработана численно-аналитическая модель процесса и компьютерная программа.
Результаты. Проведены расчеты температурных полей материала (стали) в форме усеченного цилиндра и кольца с охранным нагревателем. Выполнена оценка погрешности создания адиабатных условий для нескольких способов регулирования мощности охранного нагревателя.
Выводы. Установлено, что ни один из режимов работы охранного нагревателя в принципе не может создать условия идеальной адиабаты. Показана возможность подбора параметров физического эксперимента, при которых погрешность создания адиабатных условий можно снизить до приемлемых значений.
- Определение теплофизических свойств материалов металлургического производства / Б.П. Юрьев, В.А. Гольцев, В.И. Матюхин, О.Ю. Шешуков. − Екатеринбург: ООО «УИПЦ», 2014. − 180 с.
- Фокин В.М., Чернышев В.Н. Неразрушающий контроль теплофизических характеристик строительных материалов. − М.: Изд-во «Машиностроение−1», 2004. − 212 с.
- Жуков Н.П., Майникова Н.Ф. Многомодельные методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов и изделий. − М.: Изд-во «Машиностроние−1», 2004. − 288 с.
- Grysa Kr. Inverse heat conduction problems // Heat Conduction − Basic Research. Intech Open. URL: https:// www.intechopen.com/books/heat-conduction-basic-research/inverse-heat-conduction-problems.
- Соколов А.К. Метод определения температуропроводности и коэффициента теплопроводности по температурам поверхности пластины как полуограниченного тела // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. – 2022. – Т. 65, № 1. – C. 57–65. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-1-57-65
- Метод комплексного определения зависимости теплофизических характеристик металла от температуры решением обратной задачи теплопроводности / А.К. Соколов, В.П. Жуков, Н.Н. Смирнов, Н.Н. Ярунина // Вестник ИГЭУ. – 2024. – Вып. 6. – С. 23–30.
- Пат. № 2247363 Российская Федерация МПК G01N 25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик изделий из металлополимеров / Б.Г. Варфоломеев, Н.П. Жуков, Д.Ю. Муромцев, З.М. Селиванова; опубл. 27.02.2005, Бюл. № 6.
- Лыков А.В. Теория теплопроводности. – М.: Высш. шк., 1967. − 600 с.
- Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. − 4-е изд., перераб. и доп. − М.: Энергоиздат, 1981. − 416 с.
- Соколов А.К. Математическое моделирование нагрева металла в газовых печах. − Иваново, 2011. – 396 с.
- Описание изобретения к авторскому свидетельству № 399011 СССР М. Кл. F28f 13/02. Способ создания адиабатных условий на одной из поверхностей стенки / А.Ш. Дорфман, О.И. Диденко; опубл. 03.10.1973, Бюл. № 39.
- Соколов А.К. Приемы проектирования тестов для программ, рассчитывающих температурные поля // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1987. – № 7. – С. 144–147.
- Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. – М.: Наука, 1964. – 488 с.
- Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. – Л.: Энергия, 1968. – 304 с.