Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Опис експериментального стенду

ДОСЛІДЖЕННЯ НЕСТАЦІОНАРНОЇ

ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ

Mета роботи: поглиблення знань з теорії теплопередачі та набуття навиків розрахунку процесів нестаціонарної теплопровідності, вивчення закономірностей протікання процесу.

Теоретичні відомості

Процеси теплопровідності, за яких температурне поле у твердому тілі змінюється у просторі та часі, мають назву нестаціонарних. Вони мають місце під час пуску та зупину теплообмінних апаратів, при охолодженні виробів, (металевих, пластмасових, хімічних волокон та інше), опаленні та тепловій обробці продукції. У багатьох випадках процеси нагрівання та охолодження вирішальним чином впливають на продуктивність обладнання, якість продукції та напівфабрикатів.

Процеси нестаціонарного теплообміну дуже різноманітні. У цій лабораторній роботі розглядається один з найпоширеніших у техніці випадків теплообміну між джерелом тепла та зовнішнім середовищем -навколишнім повітрям з температурою Тс крізь необмежену теплопровідну стінку завтовшки R, на одному боці якої рівномірно розподілено теплове навантаження q, Вт/м², а з другого боку також рівномірно по площі поверхні F, м², тепло передається конвекцією з коефіцієнтом тепловіддачі, Дж/ м²К, до навколишнього повітря. Такий вид теплопередачі описується одномірним диференціальним рівнянням теплопровідності:

де a = l/ C r- коефіцієнт температуропровідності, м²/c,

l- коефіцієнт теплопровідності металу стінки, Вт/м ^оК,

C – теплоємність, Дж / кг ^оК,

r- густина матеріалу стінки, кг / м³,

Т - температура, ^оК,

х - координата уздовж теплового потоку, м,

t- час, с.

Визначеності рівняння набуває за умови наявності початкових та граничних умов, які визначаються з таких міркувань.Розігрів теплопровідної стінки в лабораторній роботі передбачено проводити, починаючи з холодного стану при температурі T₀, тобто початковою умовою є:

T₍_t_{= 0)}= T₀= const. (4.1)

Опис експериментального стенду

Експериментальний стенд для дослідження процесу нестаціонарної теплопровідності складається з макету теплопровідної стінки та контрольно - регулювального блоку(рисунок 4.1).Макет являє собою плоский електронагрівач, який встановлено рівномірно по площині під алюмінієвою пластиною розміром 0,1 х 0,25 х 0,04 м. Знизу, зверху та всередині пластини встановлено три термопари для заміру температури по ходу теплового потоку. Увесь блок знизу та з боків теплоізольований азбестом Контакти нагрівача та термопар виведені з торця на текстолітову колодку.

Вимірювальний блок містить три мілівольтметра (вторинні прилади термопар), лічильник електричної енергії, що надходить до електро-нагрівача та автотрансформатора для регулювання напруги електричного струму на нагрівач.

Таким чином макет моделює плоску необмежену теплопровідну горизонтальну плиту, знизу якої розташовано джерело теплової енергії, а зверху здійснюється конвективний теплообмін з навколишнім середовищем. Модель відповідає умовам крайової задачі (4.1…4.4), наведеної у теоретичних відомостях.

Рисунок 4.1 – Ескіз установки