 |
Порядок обработки результатов измерений
|
|
|
|
БЛАНКИ К ВЫПОЛНЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
по учебной дисциплине
Б3.Б.7 «Термодинамика и теплопередача»
Направление подготовки:
Нефтегазовое дело»
Профили подготовки:
Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти;
Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов их переработки;
Бурение нефтяных и газовых скважин;
Эксплуатация и обслуживание объектов нефтегазового комплекса арктического шельфа
квалификация выпускника «бакалавр»
Архангельск 2017
Лабораторная работа №2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛА МЕТОДОМ ТРУБЫ
Цель работы
Работа предназначена для ознакомления с методикой экспериментального определения коэффициента теплопроводности твердого тела и его зависимости от температуры.
Оценка погрешности определения коэффициента теплопроводности производится расчетным путем на основе анализа погрешностей измеряемых величин.
Схема экспериментальной установки и методика измерений
Схема экспериментальной установки приведена на рис.1. На передней панели находится восьмиканальный измеритель температуры 1 типа УКТ-38, подключённый к 6-ти хромель-копелевым термопарам, тумблер 5 включения УКТ-38, универсальный вольтметр 2 типа MY-68 с автоматическим переключением пределов измерений, тумблёр электропитания установки 3, разъёмы V для подключения мультиметра 2, тумблёр 6 для переключения вольтметра на измерение падения напряжения на образцовом сопротивлении Uо и напряжения на цилиндрическом нагревателе Uн. Регулируемый источник питания ЛАТР 4 включается тумблером 7.
|
|
|
На рис. 2 приведена принципиальная схема рабочего участка, электрическая схема питания и измерений. На цилиндрическом нагревателе 1 расположена медная термостатирующая труба 2, на наружную поверхность которой надеты шесть исследуемых образцов 3 с одинаковыми размерами. Для уменьшения вертикальных конвективных потоков образцы разделены тонкими пластинами 4. Для уменьшения тепловых потерь на концах нагревателя расположены теплоизолирующие втулки 5 из пенопласта.
Электропитание к нагревателю подводится от источника питания ЛАТР 4 (рис. 1). Выход от ЛАТР соединяется с нагревателем электрическим кабелем через заднюю панель. Последовательно с нагревателем включено образцовое сопротивление R о (рис. 2) для определения величины электрического тока в цепи по измеренному значению падения напряжения на Ro.
 |
На внутренней и наружной поверхности исследуемых образцов расположены шесть хромель-копелевых термопар (по 3 термопары на каждой поверхности), которые измеряют температуры в точках сечений: L/6, L/2, 5L/6 (L – длина рабочего участка). Термопары подключены к измерителю температур УКТ-38, который их опрашивает и показывает измеренные величины в следующей последовательности:
t 11 – температура внутренней поверхности в сечении 5L/6;
t 21 – температура внешней поверхности в сечении 5L/6;
t 12 – температура внутренней поверхности в сечении L/2;
t 22 – температура внешней поверхности в сечении L/2;
t 13 – температура внутренней поверхности в сечении L/6;
t 23 – температура внешней поверхности в сечении L/6.
Порядок опроса термопар можно изменить при их подключении к УКТ-38.
3. Данные установки и таблица наблюдений
Длина рабочего участка: l = 384 мм.
Внутренний диаметр образца: d 1 = 22 мм.
Внешний диаметр образца: d 2 = 34 мм.
Величина образцового сопротивления: Rо = 0,1 Ом.
Таблица 1
Результаты измерений
| № оп | Uн | U0 | t11 | t21 | t12 | t22 | t13 | t23 |
|
|
|
Порядок обработки результатов измерений
Определяется:
– средняя температура поверхности внутреннего слоя
t с1= (t 11+ t 12 + t 13 )/ 3; (1)
– средняя температура поверхности наружного слоя
t с2= (t 21+ t 22 + t 23 )/ 3; (2)
– мощность теплового потока, проходящего через цилиндрический слой
Q = U н I н = U н U O/ R O; (3)
– коэффициент теплопроводности
(4)
– результаты расчета сводятся в табл. 2.
Таблица 2
Результаты расчета
| № оп | Q | tC1 | tC2 | l | Dl/l |
Строится график зависимости коэффициента теплопроводности от средней температуры исследуемого материала
l = l(t cр), (5)
где t cр = 0,5 (t c1 + t c2)
Вычисляется величина относительной погрешности эксперимента:
. (6)
Контрольные вопросы
1. Физическая сущность процесса теплопроводности в различных средах?
2. Основной закон теплопроводности и его приложение к телам простой геометрической формы?
3. Значения коэффициентов теплопроводности для различных материалов и факторы, влияющие на его величину?
4. Может ли быть использован исследуемый материал для тепловой изоляции трубы d = 22 мм?
5. Устройство экспериментальной установки?
Лабораторная работа №3
|
|
|
