Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Визначення коефіцієнта теплопровідності матеріалів методом плити



Мета роботи

Визначення дослідним шляхом коефіцієнта теплопровідності плоского зразка. Виявити залежність коефіцієнта теплопровідності від температури.

Теоретичні основи

Метод плити заснований на окремому випадку закону теплопровідності, який відноситься до столового стаціонарного теплового потоку через плоску одношарову стінку [1.2].

Тепловий потік, який проходить через плоску стінку в стаціонарному режимі, складає

де λ – коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, Вт/(м град);

δ – товщина стінки, м;

F – бокова поверхня стінки, яку пронизує тепловий потік, м2;

tст.1, і tст.2 – температура гарячої і холодної поверхонь стінки, оС.

Знаючи поверхню стінки F, її товщину δ, а також вимірюючи що проходить через стінку тепловий потік Q, і температури поверхонь tст.1 і tст.2 можна визначити середнє значення коефіцієнта теплопровідності

Отримане значення λ відноситься до середньої температури tср = 0,5 (tст.1 + tст.2)

Опис експериментального обладнання

Дослідна установка (Рис.1) розташована на лабораторному стенді.

Два досліджуваних зразка 1, виготовлених із текстоліту в формі пластин 125 х 240 мм, товщиною δ = 12 мм затиснуті за допомогою стальних пластин 3 між плоским нагрівачем 2 з ніхромового дроту.

Кількість теплоти, яка проходить через зразки, визначається по витраті електричної енергії. Споживаюча електоронагрівачем потужність регулюється за допомогою лабораторного автотрансформатора 7 і вимірюється амперметром А і вольтметром V.

Для вимірювання температур гарячих поверхонь плити tст.1 (точки t1 і t3) та холодних t ст.2 (точки t2 і t4) в центрі зразків закладені чотири хром ель – алюмелевих термопар 4. Електроди термопар виведені до перемикачів 5, а е.р.с. термопар вимірюється мілівольтметром 6.

Порядок проведення досліду

Установка включається тумблером 8 за 20 – 30 хв. до початку досліду. Оскільки використовується метод стаціонарного теплового режиму, всі виміри повинні проводитися при строго сталому, тобто незмінному в часі, тепловому режимі. Цей режим характеризується незмінністю показників всіх приборів від часу і встановлюється за 30 – 40 хв. після включення установки або зміни сили струму.

Після того, як тепловий стан системи стане сталим необхідно зробити декілька записів показників всіх приборів через кожні 8 – 10 хв. Для переходу на новий температурний режим необхідно ЛАТРом 7 змінити споживання електроенергії і знову дочекатися стаціонарного стану. При виконанні роботи в повному об’ємі необхідно провести досліди для трьох – чотирьох різних режимів з метою одержання залежності коефіцієнта теплопровідності від температури.

 

t4
t3
t2
t2
~ 220 В

 

Рис.1. Схема експериментальної установки

 

 

Вмикання, зміна режимів і вимикання пристрою проводиться викладачем!

Для обробки можна використовувати тільки ті дані, які були одержані при сталому стані системи. Звичайно беруть середні значення останніх трьох записів.

Результати досліджень заносяться в таблицю 1.1.

Таблиця 1.1 – Дані досліджень

№ п/п U, вольт I, ампер t1, оС t2, оС t3, оС t4, оС
  1. 2. 3.              

 

Розрахункова частина

Тепловий потік, який виділяється нагрівачем

де І – сила струму, ампер;

U – напруга нагрівача, вольт;

Температура гарячої поверхні знаходиться як середня для лівого і правого зразків

Температура холодної поверхні

Середня температура плити, до якої буде відноситися досвідчено найдений коефіцієнт теплопровідності

Коефіцієнт теплопровідності досліджуваного матеріалу

Результати розрахункових даних заносяться у таблицю 1.2.

Таблиця 1.2 – Результати обробки даних досліду

№ п/п Q, Вт tст1, оС tст2, оС tср, оС λ, Вт/м∙К
  1. 2. 3.            

 

Побудова графічної залежності коефіцієнта теплопровідності від середньої температури λ = f (tср).

Одержані дані зіставляються з табличним значенням λ, взятим з довідника по теплофізичним властивостям речовин.

Оформлення звіту

Кожен студент подає звіт про виконану роботу індивідуально.

Звіт повинен вміщувати слідуючи розділи:

Ø назва і мета роботи;

Ø короткий зміст теоретичних основ;

Ø схему і опис експериментального обладнання;

Ø таблиці спостережень та обробки даних;

Ø розрахункову частину;

Ø графік залежності коефіцієнта теплопровідності від температури;

Ø аналіз одержаних результатів.

При захисті лабораторної роботи студент повинен знати теоретичні основи і порядок проведення експерименту, чітко уявляти собі конструкцію обладнання і принцип її роботи, уміти аналізувати отримані результати і правильно відповідати на контрольні питання.

Контрольні питання

1. Чи можливо з допомогою даного обладнання визначити коефіцієнт теплопровідності металевих матеріалів?

2. Які методи, крім описаного, можна використовувати при визначенні коефіцієнту теплопровідності?

3. Як оцінити витрату тепла через торцеві поверхні обладнання і яким чином можна зменшити ці витрати?

4. Який із приладів дослідного обладнання дає найбільшу погрішність і що необхідно запровадити, щоб цю погрішність зменшити?

5. Як розрахувати погрішність визначення коефіцієнту теплопровідності на даному обладнанні?

 

Лабораторна робота ТМО – 2

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.