 |
5. Выполнение Эксперимента и обработка опытных данных
|
|
|
|
5. ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ
После подключения в сеть лабораторного автотрансформатора устанавливаем с помощью него показания по шкале ваттметра: 10, 40, 60 Вт. Эксперимент проводят при трёх стационарных температурных режимах. После установления стационарного теплового состояния опытного элемента 3 (через 15 мин. ) для каждого режима производят замер показаний термопар 1-8, ваттметра и температуры комнатного воздуха (термометр) и складывают их. (Это и будет температура в той точке, где расположен горячий спай термопары).
Результаты замеров и расчётов заносят в таблицу 1.
Таблица 1
|
№ п/п |
Показания термопар в Мв и ℃ |
Показание ваттметра |
Средние температуры слоёв | λ ˈ i | λ ˈ ˈ i | ||||||||
| t1 | t2 | t3 | t4 | t5 | t6 | t7 | t8 | W, Вт | tˈ сл, ℃ | tˈ ˈ сл, ℃ | Вт/ мК | Вт/ мК | |
Тепловой поток через каждую половину опытного элемента находят
Q = 0. 5 · W, Вт ( 3 ).
Температуры поверхностей слоёв исследуемого материала определяют:
t1/ = 0. 5 ( t2 + t4 ) ( 4 ); t1// = 0. 5 ( t6 + t8 ) ( 6 )
tII/ = 0. 5 ( t1 + t3 ) ( 5 ); tII//= 0. 5 ( t5 + t7 ) ( 7 )
Затем определяют значения λ для каждого теплового режима λ / для отношений диаметров d2/d1 и λ // для d3/d1
λ / = 
; (8) λ // = 
(9)
|
|
|
Таким образом, для трех температурных режимов получается шесть значений коэффициента теплопроводности λ.
Средние температуры слоев находят по формуле
tсл/ = 
(10) tсл// = 
; (11)
Таким образом, для трех температурных режимов получается шесть значений средних температур слоев. На основании этих данных в масштабе выполняют графическую зависимость λ t = f (tСЛ) в виде прямой линии
λ t = λ 0 + btСЛ (12)
(так как для инженерных расчетов можно принять линейную зависимость коэффициента теплопроводности от температуры).
Для этого в системе координат λ − t наносят опытные точки и производят их прямолинейную аппроксимацию. Величина отрезка, отсекаемого этой прямой на вертикальной оси ( λ ) в масштабе этой оси определит величину λ 0 в уравнении (12) См. рис. 2
Значение коэффициента " b " определим, взяв координаты произвольной точки " А " на опытной прямой (т. е. значение λ А и tА ),
b = 
. (13)
а конце отчета необходимо записать уравнение (12) с полученными значениями величин λ 0 и b
Рисунок 2 – График зависимости теплопроводности от температуры слоя
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ОТЧЁТУ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1.
“Исследование теплопроводности строительного материала”.
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?
7. Каков физический смысл коэффициента теплопроводности, и от каких факторов он зависит?
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?
|
|
|
