Контрольные вопросы

1. Какова цель лабораторной работы ?

2. В чем заключается содержание лабораторной работы ?

3. Что называется лучистым теплообменом ?

4. Приведите математическое выражение закона Стефана-Больцмана для абсолютно черного тела, серых тел.

5. Как определяется степень черноты серых тел ?

6. Чему равна и в каких единицах измеряется постоянная Стефана-Больцмана ?

7. Чему равна и в каких единицах измеряется коэффициент излучения абсолютно черного тела ?

8. В каком диапазоне изменяются значения степени черноты различных тел ?

9. Функцией каких параметров является степень черноты тел ?

10. В каких единицах измеряется поверхностная плотность потока интегрального теплового излучения E ?

11. Из какого соотношения определяется результирующий поток теплового излучения между телами любой формы при произвольном их расположении в пространстве ?

12. По какому соотношению определяется приведенная степень черноты системы, состоящей из тела и оболочки, между которыми происходит теплообмен через прозрачную среду ?

13. Чему равна приведенная степень черноты системы, состоящей из тела и оболочки, при условии, если площадь поверхности оболочки значительно больше площади поверхности тела F₂  F₁ ?

14. При каком условии при теплообмене излучением между телом и оболочкой приведенная степень черноты системы можно принять равной ε_1,2  ε₁ ?

15. Укажите главную часть установки по исследованию лучистого теплообмена.

16. Каким образом поддерживается постоянная температура тепловоспринимающей поверхности ?

17. Каким образом нагревается исследуемый образец ?

18. С какой целью во внутреннем сосуде калориметра создается вакуум ?

19. По какому соотношению определяется тепловой поток, передаваемый от исследуемого образца Q  Q_л ?

20. Какой вид имеет зависимость степени черноты наружной поверхности молибденовой нити ε₁ от температуры образца T₁ ?

21. Каким образом снижается тепловой поток от исследуемого образца, передаваемый за счет конвективного теплообмена ?

22. Какие характеристики во время проведения лабораторной работы определяются экспериментальным путем ?

23. По какому соотношению определяется электрическое сопротивление образца ?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

Определение коэфицента теплопроводности изоляционных материалов методом цилиндрического слоя.

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.

1. К выполнению лабораторной работы допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

2. При выполнении лабораторной работа необходимо помнить, что прикосновение к чрезмерно разогретой поверхности может привести к ожогам.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

1.Изучение теории и основного закона теплопроводности, факторов, влияющих на теплопроводность.

2.Ознакомление с методикой экспериментального определения коэффициента теплопроводности изоляционных материалов.

3.Установление зависимости теплопроводности теплоизоляционного материала от температуры методом цилиндрического слоя.

4.Определение критического диаметра изоляции.

КРАТКИЕ ТЕОРИТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Многие производственные процессы осуществляется, при отводе и подводе тепла. Перенос теплоты может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Эти формы теплообмена различны по своей природе и характеризуются различными законами.

Теплопроводность определяется тепловым движением микрочастиц тела. В чистом виде явление теплопроводности наблюдается в твердых телах, неподвижных газах и жидкостях.

В газах тепло переносится с помощью атомов и молекул, в жидкостях и диэлектриках перенос теплоты осуществляется в основном упругими волнами. В металлах основным передатчиком теплоты является свободные электроны.

Передача теплоты теплопроводностью связана с наличием разностей температур. Совокупность значений температур всех точек тела в данный момент времени называется температурным полем. При неустановившемся режиме теплопроводности температурное поле изменяется во времени. Такое поле называется нестационарным. Если температурное поле не изменяется с течением времени, то оно называется стационарным.

Физический параметром, характеризующим теплопроводящие свойства материалов, является коэффициент теплопроводности . Размерность его Вт/( м град ). Для различных материалов коэффициент теплопроводности различен и для каждого из них зависит от структуры, объемного веса, влажности и температуры.

Численно коэффициент теплопроводности равен количеству теплоты, проходящей в единицу времени через единицу изотермической по­верхности при градиенте температура разным 1 К/м. Для большинства веществ коэффициент теплопроводности определяется опытным путём. Значение коэффициента теплопроводности для различных материалов даны в таблице 9.1.

Одним из методов определения коэффициента теплопроводности является так называемый метод цилиндра ( плиты или шара ).

Если исследуемому материалу придается форма цилиндрического слоя, то его помещают на поверхность круглой трубы, которая изнутри равномерно обогревается. При установившемся тепловом состоянии системы все количество тепла, которое выделяется внутри трубы, про­ходит через цилиндрический слой материала и определяется следующим уравнением теплопроводности:

= (9.1)

где Q -тепловой поток, Вт ;

- коэффициент теплопроводности исследуемого материала, Вт/(м град) ;

- длина трубы, м;

и - внутренний и наружный диаметры цилиндрического слоя материала, м;

и - средние температуры внутренней и внешней поверхностей цилиндрического слоя материала, град.

Изменение температуры по толщине цилиндрического слоя проис­ходит по логарифмическому закону .

Из уравнения (1) может быть определен коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала:

= (2)

По величине коэффициента теплопроводности оцениваются и теплоизоляционные свойства материалов.

Тепловая изоляция предназначена для снижения потерь теплоты в окружающую среду. Эффективность действия изоляции при наложении её на цилиндрическую поверхность оценивается по величине критического диаметра dкр.

dкр = (9.3)

где _из - коэффициент теплопроводности, Вт/(м град);

- коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающей среде, Вт/(м² град).

Для того чтобы изоляция соответствовала своему назначению необходимо выполнение следующего условия:

dкр < dн (9.4)

_из dн (9.5)

где dн - наружный диаметр трубы, на поверхность которой накла­дывается изоляция, м.