Опрацювання результатів експерименту

1. При стаціонарному режимі теплота, яка виділяється на електронагрівачі, переноситься через шар піску шляхом теплопровідності.

Тому потужність , [Bт].

Тоді, використовуючи рівняння теплопровідності, розрахувати .

2. Знайти середнє значення l з трьох дослідів і порівняти з табличними даними теплопровідності сухого піску l = 0,325 Вт/м·^oC.

 

 

Контрольні питання

1. Дайте визначення основних видів теплообміну, вкажіть їхні особливості.

2. Поясніть суть явища теплопровідності.

3. Сформулюйте закон Фур’є.

4. З’ясуйте зміст коефіцієнта теплопровідності.

5. Суть методу «труби» для визначення l.

 

Таблиця переводу мB в °C

(матеріал термопар хромель-алюмель).

 

Таблиця 2

 

С°	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
10	0,40	0,44	0,48	0,52	0,56	0,60	0,64	0,68	0,72	0,76
20	0,80	0,84	0,88	0,92	0,96	1,00	1,04	1,08	1,12	1,16
30	1,20	1,24	1,28	1,32	1,36	1,41	1,45	1,49	1,53	1,57
40	1,61	1,65	1,69	1,73	1,77	1,82	1,86	1,90	1,94	1,98
50	2,02	2,06	2,10	2,14	2,18	2,23	2,27	2,31	2,35	2,39
60	2,43	2,47	2,51	2,56	2,60	2,64	2,68	2,72	2,77	2,81
70	2,85	2,88	2,93	2,97	3,01	3,06	3,10	3,14	3,18	3,22
80	3,26	3,30	3,34	3,39	3,43	3,47	3,51	3,55	3,60	3,64
90	3,68	3,72	3,76	3,81	3,85	3,89	3,93	3,97	4,02	4,06
100	4,10	4,14	4,18	4,22	4,26	4,31	4,35	4,39	4,43	4,47
110	4,51	4,55	4,59	4,63	4,67	4,72	4,76	4,80	4,84	4,88
120	4,92	4,96	5,00	5,04	5,08	5,13	5,17	5,21	5,25	5,29
130	5,33	5,37	5,41	5,45	5,49	5,55	5,57	5,51	5,65	5,69
140	5,73	5,77	5,81	5,85	5,89	5,93	5,97	6,01	6,05	6,09
150	6,13	6,17	6,21	6,25	6,29	6,33	6,37	6,41	6,45	6,49
160	6,53	6,57	6,61	6,65	6,69	6,73	6,77	6,81	6,85	6,89
170	6,93	6,97	7,01	7,05	7,09	7,13	7,17	7,21	7,25	7,29
180	7,33	7,37	7,41	7,45	7,49	7,53	7,57	7,61	7,65	7,69
190	7,73	7,77	7,81	7,85	7,89	7,93	7,97	8,03	8,05	8,09
200	8,13	8,17	8,21	8,25	8,29	8,33	8,37	8,41	8,45	8,49

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ІЗОЛЯЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ МЕТОДОМ ДОДАТКОВОЇ СТІНКИ

 

Мета роботи:	Експериментальне визначення коефіцієнта теплопровідності ізоляційних матеріалів методом додаткової стінки, поглиблення знань з теорії теплопровідності, вироблення навичок у проведенні експериментальних робіт.
Прилади та обладнання:	Експериментальна установка, термометр, годинник.

Теоретичні відомості

Явище теплопровідності полягає у тому, що передача енергії проходить шляхом безпосереднього контакту між частинками тіла. Теорія теплопровідності у загальному випадку розглядає зміну температури у різних частинах тіла залежно від часу. При цьому тіло розглядається як суцільне середовище.

При стаціонарному тепловому режимі тепловий потік згідно з законом Фур’є, вважається пропорційним градієнту температури , теплопровідної поверхні dS.

Для випадку теплопровідності плоскої стінки можна записати

,

(3.1)

де Q - тепловій потік (Вт); δ - товщина шару (м); (t₁ - t₂) - різниця температур на межах шару (⁰С); S – площа поверхні шару (м²); λ - коефіцієнт теплопровідності (Вт/м⁰С).

Коефіцієнт теплопровідності характеризує властивість тіла проводити тепло і визначається кількістю тепла, що проходить за одиницю часу через одиницю поверхні при одиничному градієнті температури.

Метод додаткової стінки при визначенні коефіцієнта теплопровідності λ полягає:

1. На ізоляцію товщиною δ, коефіцієнт теплопровідності якої потрібно визначити, накладається додатковий шар матеріалу товщиною δ₀, коефіцієнт теплопровідності якого відомий (рис.3.1), тоді, вимірявши різницю температур на границях додаткового шару (t₂ - t₃), можна визначити густину теплового потоку через додатковий шар (стінку).

 

Рис. 3.1. Додаткова стінка

,

(3.2)

де  – коефіцієнт теплопровідності додаткової стінки, для якої використана гума; q– питомий потік тепла (Вт/м²); δ₀= 0,02 – товщина додаткової стінки (м); t₂ - t₃ – різниця температур, виміряна за допомогою термопар.

2. Отже, визначивши величину питомого теплового потоку q, вимірявши додатково різницю температур (t₁ - t₂) на границі основного і додаткового шару, можна визначити коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу:

,

(3.3)

де q - величина питомого теплового потоку;  = 0,025 м -  товщина ізоляції; t₁- температура під ізоляцією; t₂- температура над ізоляцією.

Із рівняння (3.2) і (3.3) випливає, що для визначення  ізоляційного матеріалу методом додаткової стінки достатньо виміряти перепади температур на додатковій стінці і на дослідному зразку:

,

(3.4)

де  – постійна величина для даної установки.

За формулою (3.3) визначається коефіцієнт теплопровідності плоскої стінки. Ця формула дає результат з достатньою точністю для ізоляції трубки, якщо ,

де d– зовнішній діаметр труби; D – діаметр труби з ізоляцією.

 

Рис. 3.2.

 

Опис лабораторної установки

Установка складається з трубки 6 (рис. 3.2) діаметром d = 0,035м, довжиною l = 0,29м. Всередині трубки вмонтований електричний нагрівач 7. Трубка покрита шаром ізоляції 5. На ізоляцію накладена додаткова стінка 4 із гуми. Термоелектрорушійна сила термопар 8 вимірюється мілівольтметром 10, підключеним до термопар через перемикач 9.

Порядок виконання роботи

1. Включити установку в мережу.

2. Тумблер “Мережа” перевести в положення “Нагрів”.

3. Ручкою “Регулювання напруги” встановити необхідну силу струму та напругу, проконтролювавши параметри за допомогою приладів.

4. Перемикачем 9 почергово підключають термопари та записують показники мілівольтметра для кожного досліду.

5. Результати вимірювання занести до таблиці 1.

 

Таблиця 1

 

№ п.п	U, В	І, А	Е, мВ	t, 0С	A,	lіз,	Матеріал ізоляції
1.
2.
3.

 

6. За допомогою таблиці 2 (лабораторна робота № 2) перевести мВ в ⁰С.

7. Тривалість випробування не повинна перебільшувати 30 - 40 хв. (до встановлення стаціонарного режиму).

8. За даними вимірів розрахувати λ із рівняння (3.4).

9. Після виконання вимірювань тумблер “Мережа” перевести в положення “Охолодження”.

10. Після закінчення заняття тумблер “Мережа” поставити у положення “Викл.”.

 

Контрольні питання

 

1. Поняття про стаціонарний і нестаціонарний тепловий потік.

2. Від яких факторів залежить коефіцієнт теплопровідності матеріалу?

3. Особливості методу додаткової стінки для розрахунку коефіцієнта теплопровідності ізоляційного матеріалу.

4. Які матеріали називають ізоляційними?

5. Як визначається тепловий потік через плоску трьохшарову стінку?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

---

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 319; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!