4. Обработка результатов измерения

1. По градуировочной характеристике хромель-копелевой термопары показания температурных датчиков Е_i переводятся в градусы по шкале Кельвина Т_i.

2. Определяются средние температуры внутренней горячей и внешней холодной поверхностей образцов

, (7)

где i – номер термопары.

. (8)

3. Определяется полный тепловой поток, создаваемый электрическим нагревателем:

, Вт, (9)

где U – напряжение электрического тока, В;

R = 41 Ом – сопротивление электрического нагревателя.

4. Определяется тепловой поток, теряемый в результате теплопередачи через кожух:

, (10)

где k – коэффициент, характеризующий процесс переноса теплоты через кожух:

, Вт/(м²град), (11)

где _к = 0,08 Вт/(мград) – коэффициент теплопроводности материала кожуха;

d_н = 0,146 м – наружный диаметр нагревателя;

d_к = 0,190 м – внешний диаметр кожуха;

h_н = 0,012 м – высота нагревателя;

h_к = 0,022 м – высота кожуха.

T_т – температура наружной поверхности кожуха, определяемая 7-й термопарой

4.5. Определяется тепловой поток, проходящий через исследуемые образцы посредством теплопроводности:

, Вт. (12)

4.6. Определяется коэффициент теплопроводности исследуемого материала:

, Вт/(мград), (13)

где Q_ – тепловой поток, проходящий через исследуемый образец посредством теплопроводности, Вт;

 = 0,005 м – толщина образца;

–площадь поверхности одного образца, м²;

d = 0,140 м – диаметр образца;

T_г, T_х – температуры соответственно горячей и холодной поверхностей образца, К.

4.7. Коэффициент теплопроводности зависит от температуры, поэтому полученные значения  относят к средней температуре образца:

.

Результаты обработки опытных данных заносятся в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты измерений и обработки опытных данных

№ режи-ма

U, В

Показания термопар, мВ/К

Tг

Tх

Tт

j

0

b

Е1 Т1

Е2 Т2

Е3 Т3

Е4 Т4

Е5 Т5

Е6 Т6

Е7 Т7

1

2

3

4.8. Используя графоаналитический метод обработки полученных результатов, получают зависимость коэффициента теплопроводности исследуемого материала  от средней температуры образца T_т в виде:

, (14)

где ₀ и b определяются графическим путем на основании анализа графика зависимости  = f(T_т).

5. Контрольные вопросы

1. Какие существуют основные способы переноса теплоты?

2. Что называется теплопроводностью?

3. В чем особенности механизма теплопроводности в проводниках и твердых диэлектриках?

4. Какие законы описывают процесс теплопроводности?

5. Что называется плоской стенкой?

6. Что такое граничные условия?

7. Каков характер изменения температуры в плоской стенке?

8. В чем заключается физический смысл коэффициента теплопроводности?

9. Для чего нужно знание коэффициента теплопроводности различных материалов и как определяется его значение?

10. В чем заключаются методические особенности метода плоского слоя?

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ

СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ

Цель работы: изучение закономерностей конвективного теплообмена на примере теплоотдачи при свободной конвекции для случаев поперечного и продольного обтекания нагретой поверхности. Приобрести навыки обработки результатов опытов и представления их в обобщенном виде.

Задание:

1. Определить экспериментальные значения коэффициентов теплоотдачи от горизонтального цилиндра и вертикального цилиндра к среде при свободной конвекции.

2. Путем обработки опытных данных получить параметры критериальных уравнений, характеризующих процесс свободной конвекции относительно горизонтальной и вертикальной поверхности.