Опис лабораторної установки
Лабораторна установка складається із труби 1 (мал. 10), виготовленої з ізоляційного матеріалу. Усередині труби в осьовому напрямку розташований електричний нагрівач 2 з ніхромового дроту, який забезпечує рівномірний тепловий потік по довжині труби. Для усунення впливу витоків тепла на результати досліду в осьовому напрямку, з торців труби виконаний тепловий захист.
Мал. 10. Схема лабораторної установки: 1 – циліндрична труба; 2 – электронагрівач; 3, 4 – термопари; 5 – мілівольтметр; 6 – перемикач.
Температура внутрішньої і зовнішньої поверхонь досліджуваної труби вимірюється хромель-алюмелевими термо-парами 3, 4. Підключення термопар до мілівольтметра 5 проводиться за допомогою двополюсного перемикача 6. Холодні спаї термопар перебувають при температурі, рівній температурі навколишнього повітря, тому необхідно вносити виправлення на температуру холодного спаю.
Потужність, що витрачається на нагрівання, вимірюється за показниками амперметра й вольтметра.
Порядок виконання роботи.
1. Виміряти довжину труби і її діаметри.
2. Включити лабораторну установку заздалегідь до проведення досліду для того, щоб вона прогрілася і тепловий режим наблизився до стаціонарного. Умовою стаціонарного теплового режиму є сталість у часі температурного поля.
3. Визначити потужність Q теплового потоку, що виміряється за допомогою амперметра й вольтметра:
Q = U∙ I ,
де I – величина сили струму в ланцюзі нагрівача, А; U – напруга на клемах нагрівача, В.
4. Виміряти середні значення температур внутрішньої й зовнішньої поверхонь труби tc1 і tc2.
5. Обчислити коефіцієнт λ теплопровідності матеріалу труби по формулі:
λ
=
,
Вт/(м∙ К).
Коефіцієнт теплопровідності λ відноситься до середньої температури ізоляції
=
.
Дослідні дані й результати розрахунку занести в табл. 5.
6. Порівняти знайдене значення коефіцієнта теплопровідності з табличним значенням для аналогічного матеріалу з метою з'ясування достовірності отриманого результату.
7. Зробити висновок по роботі.
Форма звіту
Лабораторна робота № 4
Визначення коефіцієнта теплопровідності ізоляційних матеріалів методом труби
Мета роботи …
Обладнання …
Електрична схема лабораторної установки.
Табл. 5. Результати вимірів і розрахунків.
№ з/п досліду |
Час досліду |
Температура внутрішніх термопар, оС |
Температура зовнішніх термопар, оС |
I, А |
U, В |
Q, Вт |
t, оС |
λ, Вт/м∙К |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Середнє значення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Розрахунок потужності нагрівача Q = ...
Розрахунок середньої температури внутрішніх термопар Δtс2 = ...
Розрахунок середньої температури зовнішніх термопар Δtс1 = ...
Розрахунок середньої температури ізоляції Δt = ...
Розрахунок теплопровідності матеріалу λ = ...