 |
Расчетные формулы и вычисления
|
|
|
|
1. Значение коэффициента теплопроводности lt (Вт/(м·град)) исследуемого материала при температуре t ср°С вычисляется по формуле:
,
где d 1 =0,05 м - диаметр наружной поверхности слоя изоляции; d 2 =0,02 м - диаметр внутренней поверхности слоя изоляции; l =1 м – длина цилиндра изоляции.
2. Мощность теплового потока (Вт):
.
3. Средняя температура тепловой изоляции:
, °С.
4. Результаты расчетов сводятся таблицу 2.
5. По результатам расчетов следует построить график зависимости коэффициента теплопроводности от средней температуры тепловой изоляции.
6. При обработке графического материала зависимость представить в виде уравнения прямой линии:
.
7. Пользуясь графиком, необходимо определить:
- коэффициент β, характеризующий влияние температуры на теплопроводность материала;
- коэффициент теплопроводности исследуемого материала l 0 при 0°С, Вт/(м·град).
Порядок выполнения работы
1. Выбрать 1-й испытуемый материал, кликнув по его названию в меню, расположенном в верхней части экрана.
2. Нажать на кнопку «Пуск» автотрансформатора.
3. Дождавшись установления стационарного режима нагрева, сделать измерения в 1-м опыте, кликая по циферблатам измерительных приборов. Заполнится первая строка результатов измерений в таблице, расположенной в левом верхнем углу экрана.
4. Передвинуть мышкой ползунок автотрансформатора на несколько делений вправо, чтобы увеличить напряжение нагрева U и повысить температуру внутренней поверхности слоя изоляции t 2.
5. Дождавшись установления стационарного режима нагрева, сделать измерения во 2-м опыте, кликая по циферблатам измерительных приборов. Заполнится вторая строка в таблице результатов измерений.
|
|
|
6. В том же порядке проделать 3-й и 4-й опыты, увеличивая напряжение U нагрева.
7. Кликнуть по меню и выбрать в нём 2-й испытуемый материал.
8. Нажать на кнопку «Пуск» автотрансформатора и проделать 5-8-й опыты.
9. Выбрать в меню 3-й испытуемый материал и выполнить 9-12-й опыты.
10.Когда будут выполнены все 12 опытов и заполнится таблица с их результатами, в правом верхнем углу рабочего поля начнут строиться так называемые ожидаемые графики, показывающие зависимость коэффициентов теплопроводности испытуемых материалов от температуры.
11. Перенести результаты измерений из таблицы на экране в таблицу 1 протокола лабораторной работы.
12.Нажать на кнопку «Стоп» и выйти из программы.
13. Обработать результаты измерений и заполнить таблицу 2 протокола.
14. Построить графики зависимостей коэффициентов теплопроводности λ t исследованных материалов от средней температуры материала t ср. Проанализировать графики и объяснить их поведение.
14. Дать заключение по результатам работы.
15. Ответить на контрольные вопросы (осмысленно, прямо и кратко).
6. 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 измерить, 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, от каких факторов зависит этот коэффициент?
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?
|
|
|
