стоит задача нагреть оптический кабель с оболочкой из полиэтилена диаметром 2см до температуры +40 С. затем резко поместить его в камеру с температурой -45 С. Необходимо определить время когда температура на оболочке кабеля будет -11 С. Вот думаю чем удобнее мерить термопарой либо пирометром.

Появился вопрос смогу ли я найти пирометром который сможет мерить на поверхности меньше 20 мм?
И найдется ли термопара которая может измерять в диапазоне от -45 до +40 с достаточной точностью?

И что б было дешево и сердито

Вы неправильно формулируете... Сама по себе задача в таком виде не ставится и, соответственно, не решается.
Что такое температура поверхности?
Непонятно, какая среда, какой теплообмен - статическая теплопередача или конвекция. И какая - естественная или вынужденная?
И зачем Вам все это нужно?

P.S.
Я бы еще понял, если вопрос был бы "через какое время температура в центре кабеля достигнет x"

А так, на поверхности хороших теплоизоляторов температура практически мгновенно станет равна температуре окружающей среды.

Да, и зачем один и тот же вопрос плодить по форуму?

Используйте эффект Рамана

Он хорошо подходит для определения изменения температуры оболочки?

Волоконно оптический кабель не рекомендуется монтировать при температуре ниже -10 гр Цельсия . Есть необходимость узнать например: как быстро кабель (допустим не на поверхности а под полиэтиленовой оболочкой, или в каком то слою оболочки) остынет до -10 гр на улице при температуре окр среды -30 если его предварительно прогреть до +40 гр. Как будет правильнее сделать? А еще необходимо смоделировать этот процесс на ПК и сравнить с результатами эксперимента. И выяснить насколько промоделировааная модель будет отличаться от опытной.

Может кто то подскажет как мне лучше это проделать?

Мой ответ - никак. Зависит от ветра, например. Что значит - остынет?
Вот представьте себе сферического коня но не в вакууме, а в воде. Конь был еще теплый, но уже... Его сразу поместили в быстрый ручей. На его поверхности сразу установилась температура воды, а внутри он еще теплый пока...
Это самый плохой (для Вас с конем) случай.
Все это описывается уравнением теплопроводности. В данном случае - нестационарным. Скорость остывания в центре зависит от теплоемкости и теплопроводности коня. Распределение температуры по объему (радиусу коня) тоже будет меняться.
Из простых пальцевых соображение можно только сказать, что при прочих равных условиях время остывания будет квадратично зависеть от радиуса коня.

а если измерять внутри кабеля? или под полиэтиленовой оболочкой? там конструкция полиэтилен, бронепроволки, полиэтилен, и модули с волокнами

Я Вам посоветовал Elcut. Она как раз для нестационарных процессов имеет опции.
Моделируйте внутренности как угодно и из чего угодно ( должны быть известны теплопроводность, теплоемкость, etc ), задаете температуру начальную, затем воздействуете перепадом на поверхности и смотрите развитие процесса во времени.
Разумеется все это будет с некоторой долей погрешности.

очень интересно, попробую разобраться

Проще термопару засунуть в кабель, чем теплоемкость и теплопроводность измерять в таком гетерогенном цилиндрическом коне.

Пример изменения температуры в кабеле из полиэтилена диам. 20 мм при переносе из среды +40 в среду -40
Семейство кривых отражает изм. температуры во времени на разных глубинах.
Металлические вставки (тонкие оплетки) в кабель приципиально ничего не изменят.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла



Конечно, но если очень хочется посчитать, то можно.

Что-то не верится в числа... Вот я яйцо из холодильника варю всего 10 минут... вкрутую. Там теплоемкость побольше будет, а теплопроводность... тоже больше, но не сильно. И диаметр больше. У крупных.

А кто сказал, что это ответ ТС-ру?
Это демонстрация Elcut, а дальше пусть сам разбирается в числах




Коэффициент теплоотдачи в воде совсем-совсем другой (300..600), а в воздухе 4..11.
В кипящей же воде вообще в 10 раз выше: 3500..5800

Так Вы в спокойном воздухе считали?

Это пусть ТС разбирается, какой воздух ему нужен - я всех его условий не знаю.

А вот и ваше любимое яичко, как и заказывали - через 10 мин сварилось
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Спасибо! То, что нужно. А вторая кривая на каком расстоянии от центра? А почему Вы считаете, что в кипящей воде теплоотдача больше?
Если перемешивается, то температура на поверхности постоянная (почти).

Ну, мы-то понимаем, что не все так просто, что будет циркуляция и в воде и внутри яйца и "материал" так немного разный и появляющийся белок меняет структуру термопередачи т.д.
Кривые - крайние, т.е. ближе к центру и ближе к краю, но особо точно не выцеливал.

Насчет кипящей воды это не я считаю, а книжки, впрочем это для стенки, которая отделяет нагреватель и воду.
Для пассивного яйца скорее всего несколько увеличится ( по ср. со спокойной конвекцией ) за счет более быстрого движения воды с пузырями + там не воздух, а пар.

а как думаете удастся адекватно померить температуру если я в оболочку вплавлю термопару?
вот в разрезе кабель из солидворкс, жаль что объемную модель нельзя импортировать в Elcut
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
если попробовать вплавить термопару к оцинкованной стальной проволке?

Что значит "адекватно" и "вплавить"?

вплавить значит -нагреть термопару и проплавить ей оболочку до стальных проволок - а отверстие аккуратно запаять (она останется там). А "адекватно" - всмысле как будет мериться температура если будет касаться и проволоку и полиэтиленовую оболочку.

Термопаре всё равно, чего она касается. Она меряет разность температур между спаями согласно своей физической природе.

Термопару нужно вставлять вдоль оси. И теплоизолировать торцы. Длина кабеля для испытаний должна быть раз в 10 больше диаметра. Термопара (спай) - примерно в середину кабеля.

В середину не получиться, мне нужно именно не допустить понижение температуры под наружной оболочкой. Кстати а про длинну кабеля, почему в 10 раз больше диаметра, есть какая то методика? Можете дать источник, мне он тоже пригодиться для моих исследований. И кстати не подскажите чем лучше теплоизолировать?

Полагаю, что - навскидку, для уменьшения влияния торцов.
При хорошей теплоизоляции торцов особых требований к длине нет.
Для теплоизоляции вполне подойдут вспененные полистирол, полиуретан и др. с теплопроводностью 0.03 ( у полиэтилена 0.36)

Пример распределения температуры в кабеле с теплоизолированными торцами.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Середина по длине, а не по радиусу.

Это вы в Elcut получаете такие распределения температурных полей? Я пока только с постарением вытянутых объектов разбираюсь, А там можно смоделировать что то похожее на ветер? ну и вообще условия близкие к условиям окружающей среды в зимнее время года?

Нет, ветер там смоделировать нельзя, но можно предварительно сделать оценку зависимости коэф. теплоотдачи от скорости потока и получить в Элькуте серию решений для разных температур и скорости ветра.
Для моделирования ветра - это в Ансис.

Может быть все-таки посчитать лучше, чем измерить?

Измерения, когда торцы кабеля надо изолировать, а сама термопара в его середине наверное нарушит ведь "тепловой контур", т.е. будет проводником тепла?

Особенно, если материал в середине кабеля имеет малую теплоемкость и большое тепловое сопротивление, а теплопроводность выводов термопары (металл) выше.

непредставляю как это считать, одни только уравнения и граничные условия приводят в ужас, не очень знаком с термодинамикой

Термопара параллельно оси не внесет заметную погрешность в такой геометрии. Термопары имеют обычно малую теплопроводность. Тонкие.

TSerq, а в экульте при создание тепловой задачи не используется 3D вытягивание, или у меня триал версия какая то?

Нет, Elcut пока не позволяет 3D в тепловых расчетах, только в электростатике.
Молодой он ишо

а насколько это адекватно будет? тот расчет который Вы делали, там длинна кабеля не учитывалась?