izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-3-35-42izmertech-1750Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSАнализ многозначной меры теплопроводностиAnalysis of significant measures for thermal conductivityЗаричнякЮ. П.ZarichnyakY. P.

Санкт-Петербург

Yuri P. Zarichnyak

St. Petersburg

zarich4@gmail.comХодунковВ. П.KhodunkovV. P.

Санкт-Петербург

Vyacheslav P. Khodunkov

St. Petersburg

walkerearth@mail.ruНациональный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптикиРоссияNational Research University of Technologies, Mechanics and Optics,Russian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. МенделееваРоссияD. I. Mendeleev Institute for MetrologyRussian Federation202020062023033542Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1750

Выполнен анализ нового класса средств измерений тепловых величин, основанного на применении многозначной меры теплопроводности твёрдых тел. На примере измерения теплопроводности твёрдых тел показана ошибочность использования принципа многозначности для мер интенсивных теплофизических величин. В качестве доказательства приведены соотношения для тепловых проводимостей составных элементов теплостата, реализующего многозначную меру теплопроводности, и выполнены проверки этих соотношений на предельные переходы. Двумя способами установлено, что теплопроводность указанной меры не зависит от значения подводимого теплового потока. Показано несоответствие точности метода измерений теплопроводности и удельной теплоёмкости с помощью многозначных мер реально достижимым значениям точности и точности воспроизведения единицы с использованием Государственного первичного эталона единицы поверхностной плотности теплового потока ГЭТ 172-2016. Дана оценка реально достижимой в настоящее время точности измерения теплопроводности твёрдых тел.

The analysis of a new class of measuring instrument for heat quantities based on the use of multi-valued measures of heat conductivity of solids. For example, measuring thermal conductivity of solids shown the fallacy of the proposed approach and the illegality of the use of the principle of ambiguity to intensive thermal quantities. As a proof of the error of the approach, the relations for the thermal conductivities of the component elements of a heat pump that implements a multi-valued measure of thermal conductivity are given, and the limiting cases are considered. In two ways, it is established that the thermal conductivity of the specified measure does not depend on the value of the supplied heat flow. It is shown that the declared accuracy of the thermal conductivity measurement method does not correspond to the actual achievable accuracy values and the standard for the unit of surface heat flux density GET 172-2016. The estimation of the currently achievable accuracy of measuring the thermal conductivity of solids is given. The directions of further research and possible solutions to the problem are given.

мератеплопроводностьэталонизмерениемногозначностьтепловой балансплотность теплового потокатепловая проводимость.measurethermal conductivitystandardmeasurementpolysemyheat balance heat flux densitythermal conductivityReferencesПат. 2343466 РФ. Способ определения теплопроводности материалов / Соколов Н. А. // Изобретения. Полезные модели. 2009. № 1.Sokolov N. A., RF Patent no. 2343466, Bull. Izobret.,no. 1 (2009).Соколов Н. А., Соколов А. Н. Многозначные меры теплопроводности для диапазона 20–500 Вт/(м·К) // Измерительная техника. 2009. № 7. С. 43–45.Sokolov N. A., Sokolov A. N., Measurement Techniques, 2009, vol. 52, no. 7, pp. 43–45. DOI:10.1007/s11018-009-9349-5Соколов Н. А., Соколов А. Н. Новый класс измерений: многозначные меры теплоемкости твердых тел // Приборы. 2018. № 8. С. 39–43.Sokolov N. A., Sokolov A. N., Devices, 2018, no. 8, pp. 39–43.Заричняк Ю. П., Компан Т. А., Ходунков В. П., Кулагин В. И. О возможности реализации многозначных мер в калориметрии // Приборы. 2019. № 5. С. 22–26.Zarichnyak Y. P., Kompan T. A., Khodunkov V. P., Kulagin V. I., Devices, 2019, no. 5, pp. 22–26.Иванов В. А., Заричняк Ю. П. Структуры и теплофизические свойства новых объектов исследований макро-, микро-, мезо- и нанонеоднородных систем и композиционных материалов // Труды VIII Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата EURASTRENCOLD-2018, Якутск, 3–7 июля 2018. Якутск: Цумори Пресс, 2018. Т. 1. С. 194–207Ivanov V. A., Zarichnyak Y. P., EURASTRENCOLD-2018, Proseedings of the VIII Eurasian Symposium on the problems of the strength of materials and machines for cold climate region, Yakutsk, 3–7 july, 2018, Yakutsk, Tsumori Press Publ., 2018, pp. 194–207.Дульнев Г. Н., Заричняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. 264 с.Dulnev G. N., Zarichnyak Y. P., Teploprovodnost’ smesej i kompozicionnyh materialov, Leningrad, Energiya Publ., 1974. 264 p. (in Russian).Полторак О. М. Термодинамика в физической химии. Учебник для химико-технологических специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1991. 319 с.Poltorak O. M., Termodinamika v fi zicheskoj himii. Uchebnik dlya himiko-tekhnologicheskih special’nostej vuzov, Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1991, 319 p. (in Russian).Лыков А. В. Теория теплопроводности. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1967. 600 с.Lykov A. V., Teoriya teploprovodnosti. Uchebnoe posobie, Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1967, 600 p. (in Russian).Осипова В. А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. 2-е изд. М.: Энергия, 1969. 392 с.Osipova V. A., Eksperimental’noe issledovanie processov teploobmena, 2-e izd. Moscow, Energiya Publ., 1969, 392 p. (in Russian).Ипатов Ю. С., Лейкум В. И., Олейник Б. Н., Патовская З. К. Приборы для измерения теплопроводности // Труды ВНИИМ. 1962. № 63 (123). С. 3–24.Ipatov Yu. S., Leikum V. I., Oleinik B. N., Trudy VNIIM, 1963, no. 63 (123), pp. 3–24 (in Russian).Чистов А. Н., Кладов М. Ю., Пронин И. Б., Смирнов А. С. Экспериментальное определение теплопроводности композиционных материалов в широком диапазоне значений при комнатной температуре // Инженерный журнал: наука и инновации. 2019. № 9. С. 1–13. DOI:10.18698/2308-6033-2019-9-1920Chistov A. N., Kladov M. Yu., Pronin I. B., Smirnov A. S., Engineering Journal: Science and Innovation, 2019, no. 9, pp. 1–13. DOI:10.18698/2308-6033-2019-9-1920Кондратьев Г. М. Тепловые измерения. М.: Машгиз, 1957. 244 с.Kondratiev G. M., Teplovye izmereniya, Moscow, Mashgiz Publ., 1957, 244 p (in Russian).Буланова В. О., Буланов Е. В., Пономарев С. В., Дивин А. Г. Установка для измерения теплофизических свойств теплоизоляционных материалов методами линейного и плоского импульсных источников теплоты // Известия вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62. № 11. С. 1022–1029. DOI:10.17586/0021-3454-2019-62-11-1022-1029Bulanova V. O., Bulanov E. V., Ponomarev S. V., Divin A. G., Journal of Instrument Engineering, 2019, vol. 62, no. 11, pp. 1022–1029. DOI:10.17586/0021-3454-2019-62-11-1022-1029Пономарев С. В., Буланов Е. В., Буланова В. О., Дивин А. Г. Минимизация погрешностей измерения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности теплоизоляционных материалов методом плоского импульсного источника теплоты // Измерительная техника. 2018. № 12. С. 43–46. DOI:10.32446/0368-1025it.2018-12-43-46Ponomarev S. V., Bulanov E. V., Bulanova V. O., Divin A. G., Measurement Techniques, 2019, vol. 61, no. 12, pp. 1203–1208. DOI:10.1007/s11018-019-01570-9

The authors declare that there are no conflicts of interest present.