SU1038857A1 - Способ тепловой дефектоскопии изделий - Google Patents

Abstract

аЮСОБ ТЕПЛОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ИЗДЕЛИЙ, включающий его охлаждение при известной посто нной температуре cpejtQj и регистрацию температу1 л , отличающийс  тем что, с целью повышени  точности неразрушаюцего контрол  и снижени  трудоемкости измерений охлаждают изделие в окружающей воздушной среде, термографируют поверхность издели , определ ют дефектные участки поверхности, измер ют их температуру в два момента времени с интервалом ме сцу ними, лежащем в области посто нства теплоФизических характеристик материала, g йзлучательной способности и коэффициента теплоотдачи от темпера (Л туры.

Description

00

00

00

СП Изобретение относитс  к- технике контрол  теплофизичееких свойств материалов и быть использовано при проведении дефектоскопии крупноразмерных изделий посредством определени  совокупн ости локальных коэффициентов температуропроводности , распределенных по .глади издели , и преимущественно предназначено дл  оценки теплозащитных свойств плоских крупноразмерных бетонных и железобетонных строительных изделий при их охлаждении (нагреве ) в окружающей воздушной среде. Известен способ определени  коэффициента теплопроводности в крупноразмерных издели х,, согласно которому пропускают тепловой поток посто нной мощности от блока нагрева к исследуемому объекту, регистрируют начальную температуру блока нагрева и температуру, установившуюс  через заданное врем , и по разности температур определ ют искомый коэффициент теплопроводности 1. Недостатком известного спосрба  вл етс  возможность определени  коэффициента теплопроводности лишь в отдельных, локальных участках издели . Указанные недостатки обусловлены тем, что применение способа возможно лишь на издели х, наход щихс  в равновесном тепловом состо  нии. Повторные измерени  локального коэффициента на других участках издели  обеспечиваютс  при сглаживании теплового возбуждени , обусловленного предьщущим измерением кроме того, учитыва , что способ  вл етс  косвенным, необходима пред варительна  тарировка на эталонных образцах. При этом должен быть обеспечен идеальный тепловой контак блока нагрева с поверхностью этгшо ных образцов и контролируемого издели . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ теп ловой дефектоскопии изделий, включ щий его охлаждение при известной посто нной температуре среды и регистрацию температуры С2. Недостатками известного способа  вл ютс  сложность эксперимента по определению совокупности локальны коэффициентов -гемпературопроводнос ти, необходимость нарушени  целост ности материала контролируемого из дели  дл  ввода измерителей температуры , мала  точность неразрушающ го контрол . Цель изобретени  повышение точности неразрушающего контрол  и сн жени  трудоемкости измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу тепловой дефектоскопии изделий, включающему его охлаждение при известной посто нной температуре и регистрацию температуры , охлаждают изделие в окружакицей воздушной среде, термографируют поверхность издели , определ ют дефектные участки поверхности, измер ют их температуру в два момента времени с интервалом между ними, лежащем в области посто нства теплофизических характеристик материала, измерительной способности и коэффициента теплоотдачи от температуры . Крупноразмерное изделие, наход щеес  в изотермическом состо нии с температурой tg, помещают в окружающую среду с известной посто нной температурой t большей или меньшей чем t(,. Интервал температур (to--l } выбирают таковым, чтобы при достижении регул рного режима теплообмена между изделием и окружгдощей воздушной средни фоновое излучение было принебрежительно мало При регул рном режиме (критерий Фурье FO/0,2 с точностью 1,5% ) провод т термографирование поверхности издели  в два момента -времени f-, и 2 , отсчитываемые от начала теплообмена, с интервалом между ними, лежащим в области посто нства теплофизических ке ффициентов от измен ющейс  температуры. Величина температурного интервала, при которой теплофизические коэффициенты могут быть прин ты посто нными, и возможна  погрешность такого приближени  оцениваютс  по справочным данным. По зафиксированным в два момента времени распределени м температуры и отношению времени их термографировани  искомые локальные коэффициенты температуропроводности определ ютс  из аналитических соотношений. Полученна  таким образом совокупность локальных коэффициентов температуропроводности , распределенных по глади издели , позвол ет качественно судить о наличии и оценивать чи.сленно тепловые неоднородности имеющиес  в толще издели , т.е. проводить его тепловую дефектоскопию . В качестве примера расчетной схемы рассмотрим определение локального коэффициента температуропроводрости в изделии, математической моделью которого может быть прин та неограниченна  пластина толщиной 2(3. Величина относительной избыточной температуры в точке контрол  на поверхности пластины, в случае ее симметричного охлаждени  при конечных и неопределенных граничных услови х третьего рода, дл  регул рного режима в моменты времени f и Т2 может быть выражена следующими соотношени ми:

(в))ехр(-п2р;) HJ

(BiJexp(h2Fj), (2)

9. .

где

tg-tc t.-t.

о -С.

относительна  избыточна  температура в точке контрол  на поверхности , пластины в моменты времени t и t и 2 абсолютные значени  температур в моменты времени,

(,,

n +2sinn cosn.,

амплитуда температурного пол  в точке контрол  на поверхности пластины в момент времени г 0 дл  регул ризованного процесса теплообмена, и:, - первый корень характеристического уравнени 

(, (4)

I

- критерий Био,F c( критерий Фурье; (5) ti - коэффициент теплоотдачи Л - коэффициент теплопроводности;

« - искомый коэффициент температуропроводности . Логарифмиру  выражени  (1) и (2 ) и реша  их совместно относительно P(Bi), получаем амплитуду температурного пол  регул ризованного процесса теплообмена в точке контрол  на поверхности пластины в момент времени t Q .

Р{8)ехр(кепв -еп9)/(1с-1), (6)

где К F/ F Т/ iXj- посто нна 

величина дл  выбранных моментов термографировани  поверхности.

Вычислив численное значение P(Bi) аналитически по соотношению (З ) или же по предварительно построенному графику зависимости (3 ) дл  точки контрод   определ ют значение первого корн  характеристического уравнени  (41 и величину критери  Био. Далее, зна  0(в)и примен   линеаризованную номограмму Гейслера (диаграмма дл  определени  относитель- ной избыточной температуры в по известным значени м критериев Fq и 8i построенную дл  поверхности пластины из предположени  регул рности режима всего процесса теплообмена , или соотношение (1)(2) определ ют критерий Fo(Fp) и по соотношению (5 ) - искомый коэффициент

температуропроводности. Приведенную расчетную схему можно выразить в -виде окончательной формулы

п. -4(gne -en9)R

)

При этом погрешность, вносима  при аналитическом представлении амплитуды температурного пол  в момент времени t . О, исход  из регул рности всего процесса теплообмена, исключаетс  при измерени х, проводимых в регул рном режиме, и при использовании дл  определени  критери  Фурье линеаризованной номограммы Гейслера.

- Соотношением (б) определ ют амплитуду -температурного пол  в точке контрол  в момент времени t о

дл  тел любой геометрической формы при условии одномерности их температурного пол , что позвол ет использовать предлагаемый способ дл  определени  локального коэффициента

температуропроводности бЬлее широкого класса твердых тел.

Предлагаема  расчетна  схема определени  локального коэффициента температуропроводности примен етс 

и дл  определени  совокупности локальных коэффициентов. При этом значени  температур в расчетных точках в моменты времени t и tj определ ютс  по термограммам поверхности

издели . Результаты практического использовани  предлагаемого способа показаны на примере контрол  строительной однослойной,керамзитобетонной стеновой панели, имеющей размеры 6000 4000 3000 мм. Неравномер

ность распределени  плотности бетона по.глади издели , образующа с  при ее формовании, неоднородность бетон ной смеси, обусловленна  недостаточно качественным ее перемешиванием

при приготовлении и др. обусловливают различные значени  коэффициента температуропроводности по участкам издели . Определение совокупности локальных коэффиц ентов температуропроводности достигаетс , при еледующих услови х. Нагрев и изотерми ческую выдержку обеспечивают в камере тепловой обработки, величина изотермической температуры составл т . Охлаждение провод т в воздушной среде большого объема с посто нной температурой 21, при симметрии граничных условий третьего рода относительно средней плоскости.

Выход на регул рный режим охлаждени  происходит через 3 ч. При этом температура в точке контрол , характеризук цал один из участков издели , составл ет 50,. Термографирование температурного пол  про .вод т тепловизионной системой АГА-780, снабженной блоками аналоговой обработки сигнала и магнитозаписи термографируемого изображени . Разрешающа  способность системы по температурному полю - 0,1°С. Температуру в точке контрол  определ ют по термограммам, фиксируемым через 4 и б ч после начала охлаж дени , и ее величина дл  рассматрива емой точки составл ет 48, и45,1с В этом температурном диапазоне значение локального коэффициента температуропроводности принимаетс  посто нным , так как при изменении температуры на 5 С теплофизические коэффициенты практически не измен ютс . Затем определ ют амплитуду температурного пол  из услови  регул рности всего резкима теплообмена (8t в момент времени и по амплитуде Р(вц - критерий Био, далее при помощи линеаризованной номограммы Гейслера по критерию Био и измеренным температурги - критерий Фурье и по полученному критерию Фурье - искомый коэффициент температуропроводности P(0i-il 0,449, ,01 ,21, F 0,32, а 21-0-10 мЛч. Аналогичным образом определ ютс  численные значени  коэффициентов температуропроводности и в других точках издели . Температурный контраст между изделием и окружающей воздушной средой может быть также легко обеспечен за счет контраста температур наруж ного и внутреннего воздуха как в зимних, так и в летних услови х.

Claims (1)

1. СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ИЗДЕЛИЙ, включающий его охлаждение при Известной постоянной температуре среда и регистрацию температуры, отличающийся тем; что, с целью повышения точности неразрушающего контроля и снижения трудоемкости измерений охлаждают изделие в окружающей воздушной среде, термографируют поверхность изделия, определяют дефектные участки поверхности, измеряют их температуру в два момента времени с интервалом между ними, лежащем в области постоянства теплофизических характеристик материала, _с излучательной способности и коэф- tt фициента теплоотдачи от температуры.

   СП м