погрешностей определения удельной теплоемкости, коэффициентов
температуропроводности и теплопроводности от значения критерия
B
в характерном диапазоне изменения степени черноты рассматрива-
емой стали
B
= 2
×
10
−
5
. . .
3
,
61
·
10
−
5
(
ε
= 0
,
4
. . .
0
,
72)
.
Погрешности определения ТФХ стали в зависимости от критерия
B
B
·
10
5
Погрешность, %
0
2,00
2,41
2,81
3,21
3,61
δc
11,56 11,62 11,63 11,64 11,65 11,66
δa
6,38
6,45
6,51
6,56
6,59
6,61
δλ
17,94 18,08 18,14 18,20 18,24 18,27
Из таблицы видно, что с увеличением степени черноты значения
погрешностей ТФХ стали незначительно возрастают и достигают для
удельной теплоемкости, коэффициентов температуропроводности и
теплопроводности значений 12, 6,6 и 18% соответственно при зна-
чении критерия
B
= 3
,
61
·
10
−
5
.
Проведенный анализ основывался на результатах расчетов при
умеренных значениях температуры и степени черноты. В реальных
условиях при локальном разогреве поверхности образца до темпера-
туры свыше 1000 K и использовании более мощного источника нагре-
ва интенсивность лучистого теплообмена в окрестности зоны нагрева
может быть существенно выше, что приведет к увеличению погреш-
ностей ТФХ материала.
Выводы.
На основе результатов численного моделирования тем-
пературных полей в образце металла в условиях, соответствующих
условиям определения теплофизических характеристик материала им-
пульсным методом лазерного воздействия, установлено, что погреш-
ности вычисления удельной теплоемкости, температуропроводности и
теплопроводности материала при форме области нагрева в виде круга
могут достигать 18% при отсутствии теплообмена с внешней средой.
С увеличением теплообмена на поверхностях образца эти погреш-
ности незначительно возрастают и достигают 18,3% при значении
критерия лучистого теплообмена
B
= 3
,
61
·
10
−
5
.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. P a r k e r W. J., et al. Flash method of determining thermal diffusivity, heat capacity
and thermal conductivity // J. Appl. Phys. – 1961. – Vol. 32, no. 9. – P. 1675.
2. B a b a T., O n o A. Improment of the laser flash method to reduce uncertainty in
thermal diffusivity measurements // Meas. Shience Technology. – 2001. – No. 12. –
P. 2046.
3. A k o s h i m a M., B a b a T. Study on a thermal-diffusivity standard for laser flash
method measurements // Intern. J. Thermophys. – 2006. – Vol. 27, no. 4. – P. 1189.
104
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2010. № 4
