Опис експериментальної установки. Зразок досліджуваного матеріалу, обладнаний термопарою, називається акалориметром
Зразок досліджуваного матеріалу, обладнаний термопарою, називається акалориметром. Застосовуються акалориметри кульової, циліндричної і призматичної форми. У даній роботі встановлений акалориметр кульової форми 1, виготовлений з вуглецевої сталі, діаметром 60 мм. На держаку він закріплений за допомогою спеціальних штифтів. Електронагрівник 2 розташований у циліндричному корпусі і може при необхідності відводитись від акалориметра (рис. 2.4).
На поверхні акалориметра встановлена термопара 4, а усередині – друга термопара 3. Обидві термопари хромель-копелеві. Температура оточуючого повітря контролюється термометром 7. ЕРС термопар вимірюється за допомогою цифрового мілівольтметра 5 з цифровою індикацією температури і самокомпенсацією температури холодних спаїв. Моменти вимірювань температури визначаються секундоміром 6.
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися з описом установки і переконатися в правильності складання і готовності її до дії.
2. Включити електронагрівник.
3. Нагріти акалориметр до 170 ... 180 °С.
4. Виключити і відвести електронагрівник від акалориметра.
5. Включити секундомір і записати температуру однієї з термопар (наприклад, усередині акалориметра).
6. Через 60 с записати температуру на поверхні акалориметра. Через кожні 60 с по черзі записувати температури відповідної термопари, вимірювання проводити до температури 70 ... 80 °С, тому що подальша зміна температури відбувається дуже повільно.
|
|
|
Результати вимірювань занести до протоколу.
Протокол експериментальних даних
Роботу виконав студент _________ групи № ___
Dкулі = 60 мм; r = _______ кг/м3; c = _____ Дж/(кг×К).
Температура навколишнього середовища 
= ___ °С
| № вимірювань | Час вимірювань, с | Температура
усередині
акалориметра
 , °С
| Температура
на поверхні
акалориметра
 ,°С
|
| 1 2 3 … 21 | 0 60 120 … 1200 | * – * … * | – * – … – |
Примітка. При проведенні дослідів результати вимірювань записувати у протоколі на місця, відзначені зірочкою (*).
Викладач ___________ (підпис)
Методика обробки експериментальних даних
1. За експериментальними даними будується графік 
для зовнішньої або внутрішньої термопар і на лінійній ділянці графіка у області регулярного режиму беруться розрахункові точки 1 і 2 (див. рис. 2.1).
2. Визначається за формулою (2.7) темп охолодження.
3. Визначається коефіцієнт температуропровідності, м2/с,
,
де 
– радіус кулі, м,; 
– коефіцієнт, що залежить від характеристик середовища, у якому охолоджується тіло (для повітря = 16).
4. Визначається коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м · К),
і порівнюється зі значенням 
для вуглецевої сталі [1, 3, 6].
|
|
|
5. За дослідними даними будується графік залежності температури зразка від часу 
=f (t). Для цього температури усередині і на поверхні акалориметра (див. протокол експериментальних даних) осереднюються плавною кривою, що дає наочне уявлення про характер зміни температури кулі при охолодженні (рис. 2.5).
6. На кривій вибираються дві точки 1 і 2 і визначається кількість теплоти, що віддається у процесі охолодження на ділянці 1-2, Дж,
,
де 
– об'єм кулі, м3, 
; 
і 
– відповідно температури у точках 1 і 2 кривої, оС, які знімають з графіка.
7. Розраховується кількість теплоти 
, Дж, що віддається кулею випромінюванням за той же період. Для визначення ділянку 1-2 (див. рис. 2.5) розбивається на декілька рівних частин (наприклад, на 10) і розрахунок проводиться у табличній формі. При цьому довжина i-ї частини
с.
8. Визначається середній у процесі охолодження на ділянці 1-2 коефіцієнт конвективної тепловіддачі, Вт/(м2 К),
,
де 
– середня різниця температур у процесі охолодження, К,
;
– площа поверхня кулі, м2, 
.
Зміст звіту по роботі
1. Короткі відомості з теорії нестаціонарної теплопровідності.
2. Принципова схема установки з зазначенням їїелементів.
|
|
|
3. Протокол вимірювань.
4. Графіки залежностей і =f (t).
5. Обробка результатів вимірювань.
6. Зіставлення отриманих результатів із довідковими даними.
7. Висновки.
Контрольні питання
1. Що таке нестаціонарний процес теплопровідності?
2. Як записується у загальному виді безрозмірне рівняння для нестаціонарного температурного поля?
3. Які критерії визначають подібність температурних полів при нестаціонарній теплопровідності?
4. Який режим називається регулярним? Як описується розподіл температур у часі при регулярному режимі?
5. Що характеризує темп охолодження, від чого він залежить і як визначається?
6. Який вид має температурне поле при 
і
?
7. Які властивості тіл характеризують коефіцієнти теплопровідності і температуропровідности і від чого вони залежать?
Таблиця. Розрахунок кількості теплоти , що віддається кулею випромінюванням під час охолодження
|
№ ділянки |
Абсолютна температура, К
|
| Теплота, яка віддається випромінюванням на ділянці Dti, Дж | ||||
на
початку ділянки
| на
кінці ділянки
|
| |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| 1 2 … 10 | |||||||
| |||||||
|
|
|
Примітка. Ступінь чорноти кулі 
= 0,8.
КОНВЕКТИВНИЙ ТЕПЛООБМІН
Лабораторна робота 3.1
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 554; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!