2.3. Методика досліджень. Ход виконання роботи

1. Визначаємо термічний опір кожного шару стінки (R_λ1, R_λ2, R_λ3).

2. Визначаємо термічний опір стінки (R_λ).

3. Визначаємо тепловий потік через стінку (Q) по формулі 1.2.

4. Визначаємо температури між шарами стінки (t₂ та t₃) по формулі 1.3.

2.4. Протокол досліджень

1) Знайдені параметри заносимо у табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Т1, К	Т2, К	Т3, К	Т4, К	Rλ1, К/Вт	Rλ2, К/Вт	Rλ3, К/Вт	Q, Вт

2) побудувати графік розподіл температури по товщині багатошарової стінки (рис. 1.2);

3) визначити, як змінюється тепловий потік та розподіл температури по товщині стінки, якщо шари ізоляції поміняти місцями;

4) визначити, як змінюється тепловий потік та розподіл температури по товщині стінки, якщо шари ізоляції буде складатися тільки з магнезії.

5) визначити, як змінюється тепловий потік та розподіл температури по товщині стінки, якщо шари ізоляції буде складатися тільки з глино-азбестової маси.

3. Питання для підготовки до захисту лабораторної роботи

1. Надайте визначення теплопровідності.

2.Як визначається тепловий потік через багатошарову стінку?

Лабораторна робота №2 Теплопровідність циліндричної стінки

1. Ціль лабораторної роботи: Дослідження теплопровідності циліндричної стінки.

2. Методичні рекомендації з виконання лабораторної роботи

2.1. Теоретичні положення

Теплопровідність – це перенесення теплоти в результаті теплового руху структурних часток речовини (атомів, молекул, електронів).

Дуже часто теплоносії рухаються по трубах і потрібно розрахувати тепловий потік, переданий через циліндрову стінку труби. Завдання про розповсюдження теплоти в циліндровій стінці при відомих і постійних температурах на внутрішній і зовнішній поверхнях розглядають в циліндрових координатах. Температура змінюється тільки уздовж радіусу (по координаті r), а по довжині труби і по її периметру залишається незмінною.

Рис. 2.1. Розподіл температури по товщині циліндрової стінки

Залежність для розрахунку теплового потоку через циліндрову стінку:

а) для одношарової стінки:

;

Для труб зазвичай вимірюється і приводиться в умовах завдань діаметр, а не радіус, тому відношення радіусів замінене відношенням діаметрів .

Термічний опір для циліндрової стінки має вигляд

б) для багатошарової стінки:

(2.1)

2.2. Постановка задачі

Сталевий циліндр двигуна (λ₂=50 Вт/(м∙К)) із зовнішнім діаметром d₃ має шар внутрішньої теплової ізоляції внутрішнім діаметром d₁ і товщиною 2 мм. Шар ізоляції виконаний з кераміки з коефіцієнтом теплопровідності λ₁=1 Вт/(м∙К). Температура внутрішньої поверхні ізоляції t₁, а зовнішній поверхні циліндра t₃. Довжину циліндра прийняти рівною 150 мм.

Вихідні данні наведені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1.

№	d1, мм	d3, мм	t1, оС	t3, оС	№	d1, мм	d3, мм	t1, оС	t3, оС
1	80	92	1000	200	16	82	100	1250	220
2	85	96	1500	250	17	88	110	1750	260
3	90	102	2000	300	18	92	120	2250	280
4	95	106	2500	350	19	98	130	2750	320
5	100	112	3000	400	20	102	140	3250	360
6	105	116	3500	450	21	108	150	3750	380
7	110	122	4000	500	22	112	160	4250	420
8	115	126	4500	550	23	118	170	4750	460
9	120	132	5000	600	24	122	105	5250	480
10	125	136	5500	650	25	128	115	5750	520
11	130	142	6000	700	26	132	125	6250	560
12	135	146	6500	750	27	138	135	6750	580
13	140	152	7000	800	28	142	145	7250	640
14	145	156	7500	850	29	148	155	7750	660
15	150	164	8000	900	30	152	165	8250	740