ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.07.2020
Просмотров: 472
Скачиваний: 4
7. Як розраховуються параметри вологого повітря ?
8. Як визначаються щільність і ентальпія вологого повітря ?
9. Опишіть Jd - діаграму вологого повітря.
10. Які лінії зображуються на Jd - діаграмі ?
37
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 6
ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ТВЕРДОГО ТІЛА
Ціль роботи - вивчення методики експериментального визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл за допомо-гою тепломіра (теплового поясу) і закріплення теоретичних знань по поділам «Теплопровідність».
6.1 Загальны вказывки
Перед виконанням лабораторної роботи вивчите дійсні вказівки, відповідні поділи, літературу, що рекомендується [4,5], підготуйте відповіді на контрольні питання і заготовте бланк звіту.
Для проведення дійсної роботи необхідно знати такі основні положення.
Теплопровідність - це процес поширення енергії між частками тіла, що знаходяться один з одним у зіткненні й маючі різно-манітні температури. Якщо температура тіла є функція координат і часу, то температурне поле буде нестаціонарним, тобто залежить від часу:
t
= f (x, y, z, τ);
t /
τ ≠ 0. (6.1)
Якщо температура тіла є функція тільки координат і не змінюється з часом, то температурне поле буде стаціонарним
t
= f (x, y, z);
t /
τ = 0. (6.2)
На практиці зустрічаються задачі, коли температура тіла є функцією однієї координати, тоді рівняння одномірного температурного поля:
стаціонарного
t = f (x);
t /
τ = 0 і
t
/
y =
t
/
z = 0; 6.3)
нестаціонарного
t = f (x, τ);
t /
τ ≠ 0 і
t /
y =
t /
z = 0(6.4)
Задача про перенос теплоти у стінці, у якої довжину і ширину можна вважати нескінченно великими в порівнянні з товщиною, є одномірною.
Межа відношення зміни температури Δ t до відстані між ізотермами по нормалі Δ n, коли Δ n ринеться до нуля, називають градіентом температури (К/м):
gradt
= lim | Δ t/ Δ n | Δ
n → 0
=
t /
n. (6.5)
Зв'язок між кількістю теплоти d Q, що проходить через елементарну площадку d F, розташовану на ізотермній поверхні, за проміжок часу d τ, і градіентом температури встановлюється рівнянням Фур'є
d
Q = -λ d F gradt d τ = -λ d F d τ (
t /
n). (6.6)
Кількість теплоти (Дж), минулої в одиницю часу через довільну повер-хню F, називають тепловим потоком (Вт)
d
Q Т
= -λ d F (
t /
n). (6.7 )
Кількість теплоти (Дж), що проходить через одиницю ізотермної поверхні (м2) в одиницю часу (с), називають щільністю теплового потоку (Вт/м2)
q
=
(6.8)
Для одношарової плоскої стінки щільність теплового потоку визначається по формулі
(6.9)
де δ - товщина стінки, м;
λ - коефіцієнт теплопровідності , Вт / (м·К).
Варто знати, що коефіцієнт теплопровідності є фізичний параметр речовини, що характеризує його спроможність прово-дити теплоту. Числове значення коефіцієнта теплопровідності виз-начає кількість теплоти (Дж), що проходить через одиницю ізо-термної поверхні (м2) в одиницю часу (с) і при різниці температур в один градус на одиницю довжини (gradt = 1). У загальному випадку коефіцієнт теплопровідності залежить від структури, щільності, температури, вологості, тиску. Кращими провідниками теплоти є метали, у котрих λ змінюється від 3 до 458 Вт / (м.К), для теплоізоляційних і будівельних матеріалів - у межах від 0,02 до 3,0; для краплинних рідин - у межах від 0,08 до 0,65; для газів - від 0,005 до 0,6 Вт/ (м.К). Залежність коефіцієнта теплопровідності від температури така:
Для чистих металів (за винятком алюмінію) із зростанням температури λ убуває; для теплоізоляційних і будівельних матеріа-лів при підвищенні температури λ зростає; λ більшості краплинних рідин із підвищенням температури убуває, а λ газів при підви-щенні температури зростає. Від тиску λ краплинних рідин і газів практично не залежить. Великий вплив на λ робить вологість матеріалу: із її збільшенням коефіцієнт теплопровідності значно зростає.
6.1 Методика проведення експерименту
Перед виконанням лабораторної роботи вивчите схему опитної установки, принципова схема якої приведена на рис. 6.1. Опити проводите в такій послідовності.
1. Включите електричний нагрівач у мережу і, регулюючи автотрансформатором, установіть необхідну потужність по ваттметру.
2.
Після встановлення стаціонарного режиму
(орієнтовно 30 - 40 хвилин) зробіть вимір
температур на поверхні труби під
прошарком ізоляції t1,
ізоляції під тепломіром t2
і ізоляції поза тепломіром
.
Всі три значення температур визначите
за допо-могою термометрів опору по
показанню другоразового вимірюва-льного
приладу 10 (логометра).
3. Визначите перепад температур по товщині тепломіра за до-помогою термопар по показанню вимірювального приладу 11 (мілівольтметра). Якщо шкала приладу відградуюрована в мВ, то зробіть перерахунок, користуючись формулами (6.10), (6.11) і (6.12).
4. Запишіть значення внутрішнього d1 і зовнішнього d2 діамет-рів ізоляції, товщини тепломіра δ 0 , коефіцієнт теплопровідності тепломіра λ 0, число термопар n, опорів термопари Rт і вимірю-вального приладу Rм , що приведені на стенді лабораторної установки .
5. Обчислите щільність теплового потоку через тепломір qL, коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу λ і щільність теплового потоку через прошарок ізоляційного матеріалу поза тепломіром qL' відповідно за формулами (6.13 - 6.15).
6. Результати вимірів і обчислень занесіть у слідуючу таблицю 6.1.
Таблиця 6.1 - Результати вимірів і обчислень
|
В е л и ч и н а |
Позначення |
Одиниця виміру |
Чис. знач. |
|
Внутрішній діаметр ізоляції |
d1 |
м |
|
|
Зовнішній діаметр ізоляції |
d2 |
м |
|
|
Товщина тепломіра |
δо |
м |
|
|
Коефіцієнт теплопровідності матеріалу тепломіра |
λ 0 |
Вт/ (м.К) |
|
|
Кількість термопар |
n |
шт. |
|
|
Напруга термопар |
|
м |
|
|
Опір термопар |
RT |
Ом |
|
|
Опір мілівольтметра |
Rм |
Ом |
|
|
Сумарна ЕДС термопар |
Е |
мВ |
|
|
ЕДС однієї термопари |
Δ Е |
м В |
|
|
Різниця температур по товщині тепломіра |
Δ t |
оС |
|
Продовження таблиці 6.1
|
Температура під ізоляцією (на поверхні труби). |
t1 |
оС |
|
|
Температура на поверхні ізоляції (під тепломіром) |
t2 |
оС |
|
|
Температура на поверхні ізоляції поза тепломіром |
|
оС |
|
|
Щільність теплового потоку через тепломір |
qL |
Вт / м |
|
|
Коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу |
λ |
Вт/ (м.К) |
|
|
Щільність теплового потоку через ізоляцію поза тепломіром |
|
Вт / м |
|
Щільність теплового потоку через тепломір (віднесений до 1 м труби) обчислите за формулою
(6.13)
Коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу визначите за формулою
(6.14)
Щільність теплового потоку через прошарок ізоляційного матеріалу (поза тепломіром) знайдіть по формулі
.
(6.15)