L’analisi della correzione degli errori che inevitabilmente si presentano nelle misure di temperatura con termocoppie di superficie è un problema importante nell’ambito della trasmissione del calore sperimentale. Le termocoppie possono essere installate in almeno due configurazioni: con giunzione a goccia ed intrinseca. Gli errori transitori, stazionari o di entrambi i tipi, dovuti a diverse cause quali la dispersione di calore verso l’ambiente circostante e il contatto termico non perfetto con la superficie, si verificano con l’installazione della termocoppia la quale altera la distribuzione locale della temperatura. Questi errori devono essere opportunamente attenuati, soprattutto quando i dati misurati di temperatura rappresentano l’input di un problema conduttivo inverso (IHCP). Tale problema, infatti, è per definizione intrinsecamente mal-posto, in particolare instabile e, quindi, molto sensibile ai dati in ingresso. In questo lavoro si vogliono correggere, mediante modelli matematici disponibili in letteratura, le temperature superficiali misurate mediante termocoppie saldate su provini in acciaio inossidabile (AISI 316L) sottoposti ad uno ‘short-flash’ di energia solare concentrata. L’obiettivo è di determinare il coefficiente di assorbimento solare di materiali metallici per un corretto trattamento di tempra superficiale mediante energia solare. L’apparato sperimentale (SURFSOL) è situato presso il laboratorio PROMES-CNRS di Odeillo-Font Romeu, Francia. I modelli matematici di riferimento per la correzione dei dati misurati sono quelli relativi agli studi condotti da Keltner e Beck [5] che hanno ricavato utili relazioni analitiche utilizzando la trasformata di Laplace, le tecniche di Segall [7-9] sviluppate mediante un integrale di convoluzione a partire dalle conclusioni di Keltner e Beck e, infine, il modello numerico FEM proposto da Tszeng, et al., [10,11]. I risultati ottenuti applicando il modello di Segall al caso di interesse indicano un errore in difetto nelle misure di temperatura fino al 20 %.

The analysis of correction for the errors inevitably involved when making surface temperature measurements with thermocouples attached externally is an important problem in experimental heat transfer. Thermocouples can be installed on the surface in at least two common configurations: bead-type junction or intrinsic junction. The errors, due to different sources as convective and/or radiative heat losses from the thermocouple to the ambient or imperfect contact between the thermocouple and the surface, may be transient, steady-state or both and result from the thermocouple installation altering the local surface temperature distribution. These errors must be advisably reduced, especially when measured temperature data are the input of an IHCP problem. It is intrinsically ill posed, in particular its solution is unstable under small changes of input data. The purpose of this paper is to correct by means of mathematical methods available surface temperature data measured with thermocouples attached on discoidal stainless steel (AISI 316L) samples submitted to a concentrated solar energy short flash. The aim is to estimate materials solar assorptivity to have an accurate solar hardening treatment. The experimental apparatus (SOLFACE) is located at PROMES- CNRS research laboratory in Odeillo- Font Romeu, France. The corrective models used in this analysis are the ones relating to Keltner and Beck investigations [5]. These authors found useful analytical relationships utilizing Laplace transform solution. Starting from Keltner and Beck derivations, Segall [7-9] utilized a convolution integral to develop corrective methods also used in this paper. Therefore a FEM model developed by Tszeng, et al., [10, 11] is used to correct temperature data. The results achieved by using Segall model show a deviation between temperature measured data and corrected ones up to 20%.

Correzione dei dati di temperatura ottenuti mediante termocoppie superficiali

DE MONTE, FILIPPO;
2009-01-01

Abstract

L’analisi della correzione degli errori che inevitabilmente si presentano nelle misure di temperatura con termocoppie di superficie è un problema importante nell’ambito della trasmissione del calore sperimentale. Le termocoppie possono essere installate in almeno due configurazioni: con giunzione a goccia ed intrinseca. Gli errori transitori, stazionari o di entrambi i tipi, dovuti a diverse cause quali la dispersione di calore verso l’ambiente circostante e il contatto termico non perfetto con la superficie, si verificano con l’installazione della termocoppia la quale altera la distribuzione locale della temperatura. Questi errori devono essere opportunamente attenuati, soprattutto quando i dati misurati di temperatura rappresentano l’input di un problema conduttivo inverso (IHCP). Tale problema, infatti, è per definizione intrinsecamente mal-posto, in particolare instabile e, quindi, molto sensibile ai dati in ingresso. In questo lavoro si vogliono correggere, mediante modelli matematici disponibili in letteratura, le temperature superficiali misurate mediante termocoppie saldate su provini in acciaio inossidabile (AISI 316L) sottoposti ad uno ‘short-flash’ di energia solare concentrata. L’obiettivo è di determinare il coefficiente di assorbimento solare di materiali metallici per un corretto trattamento di tempra superficiale mediante energia solare. L’apparato sperimentale (SURFSOL) è situato presso il laboratorio PROMES-CNRS di Odeillo-Font Romeu, Francia. I modelli matematici di riferimento per la correzione dei dati misurati sono quelli relativi agli studi condotti da Keltner e Beck [5] che hanno ricavato utili relazioni analitiche utilizzando la trasformata di Laplace, le tecniche di Segall [7-9] sviluppate mediante un integrale di convoluzione a partire dalle conclusioni di Keltner e Beck e, infine, il modello numerico FEM proposto da Tszeng, et al., [10,11]. I risultati ottenuti applicando il modello di Segall al caso di interesse indicano un errore in difetto nelle misure di temperatura fino al 20 %.
978-88-87182-37-8
The analysis of correction for the errors inevitably involved when making surface temperature measurements with thermocouples attached externally is an important problem in experimental heat transfer. Thermocouples can be installed on the surface in at least two common configurations: bead-type junction or intrinsic junction. The errors, due to different sources as convective and/or radiative heat losses from the thermocouple to the ambient or imperfect contact between the thermocouple and the surface, may be transient, steady-state or both and result from the thermocouple installation altering the local surface temperature distribution. These errors must be advisably reduced, especially when measured temperature data are the input of an IHCP problem. It is intrinsically ill posed, in particular its solution is unstable under small changes of input data. The purpose of this paper is to correct by means of mathematical methods available surface temperature data measured with thermocouples attached on discoidal stainless steel (AISI 316L) samples submitted to a concentrated solar energy short flash. The aim is to estimate materials solar assorptivity to have an accurate solar hardening treatment. The experimental apparatus (SOLFACE) is located at PROMES- CNRS research laboratory in Odeillo- Font Romeu, France. The corrective models used in this analysis are the ones relating to Keltner and Beck investigations [5]. These authors found useful analytical relationships utilizing Laplace transform solution. Starting from Keltner and Beck derivations, Segall [7-9] utilized a convolution integral to develop corrective methods also used in this paper. Therefore a FEM model developed by Tszeng, et al., [10, 11] is used to correct temperature data. The results achieved by using Segall model show a deviation between temperature measured data and corrected ones up to 20%.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11697/36389
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