Протокол наблюдений Таблица 2.

№ п/п	Измеряемая величина	Обозна чение	Номера опытов
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
			Первый материал				Второй материал				Третий материал
1	Тепловой поток, Вт	Q
2	Средняя температура исследуемого материала, °С	tcр
3	Коэффициент теплопроводности исследуемого материала при tср°С, Вт/(м·град)	t
	Коэффициент теплопроводности исследуемого материала при 0°С, Вт/(м·град)	0
4	Температурный коэффициент, 1/град	

---

4. Расчетные формулы и расчеты.

1. Все расчеты сводятся к вычислениям коэффициента теплопро­водности _t исследуемого материала при t_ср°С, Вт/(м·град) по формуле:

, Вт/(м·град).

2. Мощность теплового потока по формуле:

, Вт.

3. Средняя температура тепловой изоляции:

, °С.

4. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной таблицы 2.

5. По результатам расчетов построить в соответствующем мас­штабе график зависимости коэффициента теплопроводности от средней температуры тепловой изоляции.

6. Пользуясь графиком: - определить коэффициент β, характеризующий влияние температуры на теплопроводность материала; - коэффициент теплопроводности исследуемого материала ₀ при 0°С, Вт/(м·град).

7. При обработке графического материала характер зависимости представить в виде уравнения прямой линии:

5. Контрольные вопросы.

1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как достигается поставленная цель?

2. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.

3. Какие величины следует измерять в данной работе, чтобы вычислить коэффициент теплопроводности?

4. Какова физическая сущность передачи тепла теплопроводностью?

5. Сформулируйте понятия: температурное поле, изотермическая поверхность, градиент температуры, мощность теплового потока, удельный тепловой поток.

6. Покажите на схеме установки, как направлен вектор теплового потока и градиента температуры?

5.7. Каков физический смысл коэффициента теплопроводности, и от каких факторов он зависит?

5.8. Каков характер изменения температуры по толщине плоской и цилиндрической стенок?

9. Какова взаимосвязь между коэффициентом теплопроводности и наклоном температурной кривой по толщине тепловой изоляции?

10. Дайте определение понятию термического сопротивления стенки.

---

11. Как зависит коэффициент теплопроводности различных веществ (металлов, неметаллов, жидкостей и газов) от температуры? Ответ обосновать.

12. Сформулируйте основной закон теплопроводности. В чем его сущность?

13. Каковы основные трудности тепловых расчетов при переносе тепла теплопроводностью?

14. Как влияет форма стенки на величину её термического сопротивления?
Работа № 5

ТЕПЛООТДАЧА ВЕРТИКАЛЬНОГО ЦИЛИНДРА

ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ.

1. 
   Ц ель работы. Закрепление знаний по теории свободной конвекции вертикально расположенного цилиндра:
   

• 
  определение экспериментальным путем на лабораторной установке коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции в неограниченном пространстве;
  
• 
  изучение методики обработки опытных данных с применением теории подобия и составления критериального уравнения по результатам эксперимента;
  
• 
  построение кривой изменения локального коэффициента теплоотдачи по высоте цилиндра.
  

2. Основные положения. Теплообмен в условиях естественной конвекции осуществляется при местном нагревании или охлаждении среды, находящейся в ограниченном или неограниченном пространстве. Этот вид конвективного переноса тепла играет преимущественную роль в процессах отопления помещений и имеет значение в различных областях техники. Например, нагревание комнатного воздуха отопительными приборами, а также нагревание и охлаждение ограждающих конструкций помещений (стены, окна, двери и пр.) осуществляется в условиях естественной конвекции

З а счет естественного движения нагретого воздуха в зданиях осуществляется его вентиляция наружным воздухом. Исследованием свободной конвекции занимался еще М. В. Ломоносов, который применял подъемную силу нагретых масс воздуха для устройства вентиляции шахт, а также для перемещения газов в пламенных печах. К настоящему времени достаточно полно изучен естественный конвективный теплообмен для тел простейшей формы (плита, цилиндр, шар), находящихся в различных средах, заполняющих пространство бόльших размеров по сравнению с размерами самого тела.

---

Как показывает опыт, характер свободного течения среды относительно поверхности нагретого тела бывает как ламинарным, так частично или полностью турбулентным.

На рис. 1 показано свободное перемещение комнатного воздуха у вертикально подвешенной нагретой трубы большой длины. На нижнем участке трубы наблюдается ламинарное течение воздуха вверх. На некотором расстоянии от нижнего конца трубы перемещение слоев воздуха теряет ламинарный характер. Возникают отдельные локонообразные массы и появляются искривленные струйки, которые далее дробятся на более мелкие. Восходящий поток воздуха у нагретой трубы приобретает турбулентный характер с ламинарным пристенным слоем.

Экспериментально коэффициент теплоотдачи может быть определен из основного уравнения теплоотдачи Ньютона-Рихмана:

,

где Q - мощность теплового потока, передаваемого свободной конвекцией в окружающую среду; F - теплоотдающая поверхность; Δt - температурный напор разность температур между теплоотдающей средой и окружающей средой.

Свободный конвективный теплообмен тел в различных средах, находящихся в неограниченном пространстве, экспериментально изучался различными исследователями. Результаты исследований обобщались с помощью характерных для этого явления критериев Nu, Gr и Рг, что находится в полном соответствии с теорией подобия и аналитическим решением задачи. Изменение физических параметров в пограничном слое удается учесть введением критериального отношения представляющего относительное изменение параметров переноса ν и а в пределах изменения температуры среды: t_п - температур потока окружающей среды, t_ст - температуры среды на границе со стенкой. Для газов отношение мало зависит от температуры и его можно принять равным 1.

Для расчета средних критериев теплообмена вертикальных труб в свободном потоке рекомендуется критериальное уравнение:

,

где - критерий Нуссельта;

---

- критерий Грасгофа; - критерий Прандтля; C и n - находятся экспериментальным путем и зависят от произведения .

При вычислении критериев подобия за определяющую температуру принимается температура потока , а за определяющий размер принимается высота трубы l_тр.
3
. Схема и описание установки. В экспериментальной лабораторной установке (рис. 2.) теплоотдающей стенкой является тонкостенная труба 1 из нержавеющей стали наружным диаметром d_н = 40 мм и длиной l_тр = 1500 мм.
Труба удерживается в вертикальном положении стойкой 2 с двумя кронштейнами. Нижний и верхний торцы трубы закрыты специальными заглушками с целью исключения отвода теплоты через внутреннее пространство трубы. Для исключения влияния случайных потоков воздуха в помещении лаборатории труба оснащена защитным прозрачным цилиндром 3 с открытыми торцами. Диаметр защитного цилиндра во много раз больше диаметра трубы. Нагрев трубы осуществляется от источника электропитания 4. На панели источника расположены: кнопка включения 8; ползунок автотрансформатора 7; индикаторы вольтметра 5 и амперметра 6.

Температура стенки трубы измеряется с помощью 10-ти хромель-копелевых термопар (ТХК), спаи которых заделаны в стенку трубы по винтовой линии. Отсчет номеров термопар принят от нижнего конца трубы. Координаты термопар l_x приведены на рис. 3. Вывод термопар осуществлен через внутреннюю полость трубы и далее через верхний торец по кабелю 10 к вторичному прибору 11. Прибор имеет встроенное компенсационное устройство, исключающее необходимость иметь холодные спаи термопар. Температуры регистрируются многоканальным вторичным прибором и при нажатии на кнопки прибора автоматически записываются в протокол 12 (локальные температуры).

Параметры окружающей среды регистрируются приборами панели

---

Смотрите также файлы

• Робототехника блімі бойынша тапсырмалар.docx

• Правовое регулирование социального обслуживания граждан.rtf

• Задача 2 (ук10, У2).doc

• Реферат дисциплина Газовые турбины Задание выдано 2023 г.docx

• Отчет по преддипломной практикЕ (вид практики) Преддипломная практика (тип практики) 7 семестр.docx