3. Схема установки.
Монтажна схема установки показана на мал.61. Вона має такі основні умовні позначення:
Кріпильні фланці.
2. Алундова труба.
3. Кварцева труба.
4. Теплоізоляційний матеріал-пісок.
5. Нагрівальний елемент.
6. Термопари: а, б, в, с, д.
7. Самопишучий потенціометр.
Основні геометричні характеристики установки:
= 0,0265 м;
= 0,0317 м;
= 0,5 м.
Мал.61. Експериментальна установка.
4. Послідовність виконання роботи.
1. Вивчити монтажну та електричну схему установки і зібрати її.
2. Розмістити в трубі термопари і з’єднати їх із багатоточковим потенціометром КСП-4. Спаї термопари розміщуються таким чином, як це показано на малюнку, тобто термопари а, в і д розміщуються в контакті з кварцевою трубою, а термопари б і с – на поверхні досліджуваного ізоляційного шару.
3. Ввімкнути електронагрівач і потенціометр КСП-4 в мережу 220 В. При цьому автотрансформатор повинен бути установленим на нульовій позиції.
4. Встановити напругу не більше 60 В таким чином, щоб струм не перевищував 2,5 А. В такому режимі витримати 5 хвилин. При цьому слідкувати за записами на діаграмі потенціометра КСП-4.
5. Після встановлення стаціонарного режиму, тобто коли покази на КСП-4 стабілізуються, зафіксувати температуру кожної із термопар. Стабільність температури контролюють ще 3-4 записами. Записати при всіх режимах нагріву покази амперметра і вольтметра. Визначення температур можна здійснювати, користуючись мілівольтметром В7-21 і таблицею градуювання термопар “хромель-алюмель”.
6. Визначити для кожного із дослідів середні значення температур , :
,
7. Розрахувати коефіцієнт теплопровідності досліджуваного матеріалу:
,
де
(138)
Для
даної експериментальної установки
= 0,0571 м-1.
8. Розрахувати для кожного із дослідів відносну та абсолютну похибки у визначенні :
,
(139)
де
,
,
,
,
- абсолютні (допустимі похибки) у вимірах
сили струму, напруги, лінійних розмірів
і температур, які залежать від класу
точності вимірювальних приладів.
9.
Знайти середнє значення
і
,
а одержаний коефіцієнт теплопровідності
представити у вигляді
.
5. Методичні поради для самостійної роботи.
1. Проаналізувати, які втрати теплового потоку має дослідна установка. Як ці втрати впливають на точність визначення коефіцієнта теплопровідності піску?
2. З’ясувати, як необхідно враховувати при визначенні температур за допомогою термопар температуру оточуючого середовища, коли термопари не диференціальні. Чи необхідно це робити у тому випадку, коли реєструючим приладом служить КСП-4?
3. Користуючись літературою, слід ознайомитися з іншими існуючими методиками визначення коефіцієнта теплопровідності. Порівняти методики між собою з метою вияснення їх конкурентоздатності.
6. Рекомендації до оформлення звіту по роботі.
1. Записати тему, мету роботи та послідовність її виконання.
2. Накреслити схему установки.
3. Всі дані експерименту і розрахунків звести в таблицю.
Таблиця 39
№ |
Нагрівач |
Температура , Т, К |
Розміри циліндра |
Коефі-цієнт тепло-провід-ності ,
|
Абсо-лютна похибка ,
|
|||||||||
Напру-га U, В |
Сила струму I, А |
Номер термометра |
Серед-нє зна-чення |
d1, м |
d2, м |
1, м |
||||||||
а |
б |
b |
c |
d |
Т1 |
Т2 |
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Порівняти одержане середнє значення з довідниковими даними і зробити конкретні висновки.