стання енергії в її різних формах. Аналіз теплових процесів (температурних полів, втрат тепла ит.п.) дозволяє отримати різноманітну інформацію про стан об'єктів і протіканні фізичних процесів у природі, енергетиці, будівництві, промисловості та медицині.
Тепловий вид НК базується на реєстрації змін теплових і температурних полів контрольованого об'єкта.
У тепловому неруйнівному контролі використовується теплова енергія, що розповсюджується в об'єкті контролю (ОК). Температурне поле поверхні об'єкта є джерелом інформації про особливості процесу теплопередачі, які, в свою чергу, залежать від наявності внутрішніх або зовнішніх факторів (наявність порожнин, сторонніх включень і т.д.), всіляких відхилень фізичних властивостей об'єкта, наявності місць локального нагрівання - охолодження і т.п. [1]
Основною характеристикою температурного поля, що є індикатором дефектності, служить величина локального температурного перепаду, залежна від зовнішніх і внутрішніх факторів. До зовнішніх факторів можна віднести характеристики теплообміну на поверхні ОК: величина коефіцієнта конвективної тепловіддачі, потужність джерела нагріву, теплопровідність, теплоємність, швидкість переміщення джерела нагріву уздовж об'єкта контролю. До внутрішніх факторів належать теплофізичні властивості ОК і дефекту, їх геометричні розміри.
Основним інформаційним параметром при ТНК є різниця температур між дефектною і бездефектної областю ОК.
Процес перенесення тепла в середовищі за рахунок теплопровідності і конвекції характеризується диференціальним рівнянням [2]
, (2.1)
де - коефіцієнт температуропровідності, що характеризує швидкість поширення температури в просторі, м 2/с;
- теплоємність речовини, рівна кількості теплової енергії, необхідної для нагріву 1 До одиниці маси речовини, Дж/кг К;
-коефіцієнт теплопровідності, що показує здатність тіл передавати теплоту, Вт/м 2;
- щільність речовини, кг/м 3;
- щільність теплового потоку, Вт/м 2;
- час;
- координати температурного поля;
- складові швидкості руху компонентів системи по координат.
У результаті рішення рівняння з використанням граничних умов і умов безперервності потоку і збереження маси можна визначити розподіл температур на ОК в залежності від його форми, розмірів, наявності дефектів. [3]
Існує три способи передачі теплової енергії від більш нагрітого до менш нагрітого тіла:
- теплопровідність (молекулярний перенесення теплоти на мікрорівні за рахунок передачі зміни інтенсивності коливань від молекули до молекули);
конвекція (перенесення теплоти перемещающимися в просторі частками речовини) - для рідин і газів;
теплове випромінювання (передача теплоти випускання коротких електромагнітних хвиль частотою від 3 11 жовтня до 4 14 жовтня Гц).
Щільність теплового потоку в твердому тілі між точками з різною температурою і підкоряється закону Фур'є:
в інтегральному вираженні:, (2.2)
в диференціальному виразі:. (2.3)
Отже, коефіцієнт теплопровідності, виражений у Вт/(м К), визначає щільність теплового потоку в твердому тілі при градієнті температури, рівному одиниці, і характеризує режим стаціонарного теплообміну, оскільки в розмірності величини відсутній час.
Конвекція означає перемішування теплих і холодних шарів газу або рідини. Охолодження (або нагрів) поверхні тіла газом або рідиною описується законом Ньютона:
, (2.4)
де - коефіцієнт конвективної тепловіддачі, званий в загальному випадку коефіцієнтом теплообміну;
і - відповідно температури поверхні тіла і середовища (рідкої або газоподібної).
На малюнку 2.1 ці температури позначені через Т п і Т с. Визначення не є настільки строгим як у випадку, так як цей параметр описує не стільки матеріал, скільки взаємодія двох різнорідних середовищ (геометрію).
Малюнок 2.1 Механізми теплопередачі
Випромінювання є потік квантів електромагнітного випромінювання, яке випускається всіма фізичними тілами з температурою вище абсолютного нуля (0 К).
В інтегральному вираженні щільність радіаційного випромінювання описується законом Стефана-Бол'цмана, який для теплообміну між двома тілами з температурами і ( gt;) має наступний вигляд:
, (2.5)
