Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ковровская государственная технологическая академия
им В.А. Дегтярёва
Кафедра машиностроения
ОТЧЕТ
По лабораторному практикуму дисциплины
Основы теплотехники
КГТА.17010.041
Студент гр. М-106 Федоров Д.Ю.
Руководитель Тюрин А.В.
Ковров 2009
Лабораторная работа №1
Теплопроводность плоской однородной стенки.
Цель работы:
Нахождение плотности теплового потока и температурного поля в плоской стенке с постоянной и переменной теплопроводностью при граничных условиях 1-го рода, исследование влияния коэффициента теплопроводности на распределение температуры.
Определение значения температуры в кельвинах (К) на границах поверхности:
где N – номер варианта.
Определение значения плотности теплового потока.
1.2.1 Плотность теплового потока при постоянной теплопроводности λ=0,72 Вт/(мК), вычисляют по формуле:
Плотность теплового потока с переменной теплопроводностью:
(1.1)
где δ=0,25 – толщина однородной изотропной стенки,
среднюю теплопроводность вычисляют по формуле:
(1.2)
Рассчитываю
q
и
согласно (1.1) и (1.2):
При
;
При
;
При
;
При
;
1.3 Определение температурного поля в плоской стенке:
1.3.1 С постоянной теплопроводностью:
(1.3)
T=1660 K, при x=0 м; T=1470 K, при x=0,05 м; Т=1280 К, при х=0,1 м; Т=1090 при х=0,15 м; Т=900 К, при х=0,2 м; Т=710, при х=0,25 м.
1.3.2 С переменной теплопроводностью:
(1.4)
где q – плотность теплового потока.
λ – переменная теплопроводность:
(1.5)
Рассчитываем теплопроводность и температурное поле в плоской стенке:
1.3.2.1 При :
;
х=0 м., Т=1660 К;
х=0,05 м., Т=1470 К;
х=0,1 м., Т=1290 К;
х=0,15 м., Т=1100 К;
х=0,2 м., Т=906,622 К;
х=0,25 м., Т=710 К.
1.3.2.2 При :
х=0 м., Т=1660 К;
х=0,05 м., Т=1496 К;
х=0,1 м., Т=1322 К;
х=0,15 м., Т=1136 К;
х=0,2 м., Т=933,323 К;
х=0,25 м., Т=710 К.
1.3.2.3 При :
;
х=0 м., Т=1660 К;
х=0,05 м., Т=1515 К;
х=0,1 м., Т=1356 К;
х=0,15 м., Т=1178 К;
х=0,2 м., Т=969,766 К;
х=0,25 м., Т=710 К.
1.3.2.4 При :
х=0 м., Т=1660 К;
х=0,05 м., Т=1515 К;
х=0,1 м., Т=1356 К;
х=0,15 м., Т=1178 К;
х=0,2 м., Т=969,766 К;
х=0,25 м., Т=710 К.
На рисунке 1.1. показан график изменения температуры T(x) в плоской стенке при граничных условиях первого рода для постоянной теплопроводности.
Рисунок 1.1
На рисунке 1.2. показан график изменения температуры T(x) в плоской стенке при граничных условиях первого рода для переменной теплопроводности при
Рисунок 1.2
Вывод:
- В случае постоянной теплопроводности температура в плоской стенке изменяется по линейному закону;
- В случае переменной теплопроводности при возрастании коэффициента теплопроводности температура распространяется быстрее, выравниваясь по всей толщине стенки.