Нижегородский Государственный Технический Университет
Автозаводская Высшая Школа
Дисциплина: «Теплотехника»
Отчет
по лабораторной работе №1
«Определение коэффициентов теплопроводности сыпучих материалов методом трубы»
Выполнили: студенты гр. 03-МТ-2
Воронин В.И.
Самсонов К.С.
Проверил: преподаватель
Синицын Д.И.
Нижний Новгород
2006
1.Цель работы:
1. Изучение процессов теплопроводности;
2. Усвоение методики экспериментального определения коэффициента теплопроводности твердых тел;
3. Получение навыков в проведении эксперимента.
2.Задание по лабораторной работе:
1. Определить коэффициент теплопроводности исследуемого материала;
2. По полученным из опыта данным определить зависимость коэффициента теплопроводности от температуры материала;
3. Сравнить полученные в ходе выполнения лабораторной работы данные с табличными значениями;
4. Составить отчет по лабораторной работе.
3.Методика определения коэффициента теплопроводности:
В методе трубы, исследуемому материалу придают форму трубы, внутренняя и наружная поверхность поддерживаются при постоянной температуре и ,причем >, температурное поле ; изотермические поверхности – цилиндрические, имеют общую ось. При стационарном режиме тепловой поток , Вт, проходящий через цилиндрический слой (стенку) однородного материала с постоянным коэффициентом теплопроводности, определяется по формуле:
,
где - коэффициент теплопроводности материала, ;
- длина цилиндрического слоя, м;
- внутренний и наружный диаметры цилиндрического слоя, м;
- температуры внутренней и наружной поверхностей цилиндрического слоя, .
После измерения можно определить:
4.Схема установки:
Рис.1 Схема опытной установки для определения коэффициента теплопроводности методом трубы.
1 – материал
2, 7 – пробки
3 – нагреватель
1, 2, 3, 4, 5, 6 – термопары
5 – сосуд с тающим льдом
6 – потенциометр
8 – лабораторный автотрансформатор
5. Журнал наблюдений.
Результаты экспериментов заносим в таблицу:
№ опыта |
№ замера |
ЭДС термопар |
Расчетная температура t1 |
ЭДС термопар, мВ |
Расчетная температура t2 |
Сила тока I, А |
Падения напряжения ΔU, В |
Мощность нагревателя W, Вт |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||||||||||
1 |
1 2 3 4 |
5,16 |
5,17 |
5,07 |
122 |
3,20 |
3,21 |
3,20 |
79 |
1,475 1,475 1,475 1,475 |
25 25 25 25 |
36,88 36,88 36,88 36,88 |
||||
5,18 |
5,18 |
5,09 |
3,20 |
3,21 |
3,21 |
|||||||||||
5,19 |
5,19 |
5,09 |
3,21 |
3,22 |
3,22 |
|||||||||||
5,24 |
5,25 |
5,15 |
3,26 |
3,28 |
3,28 |
|||||||||||
Ср-ее значение |
5,16 |
3,23 |
|
|||||||||||||
2 |
1 2 3 4 |
3,57 |
3,59 |
3,52 |
85,75 |
2,43 |
2,42 |
2,42 |
59,5 |
1,125 1,125 1,125 1,125 |
20 20 20 20 |
22,5 22,5 22,5 22,5 |
||||
3,55 |
3,55 |
3,50 |
2,36 |
2,40 |
2,40 |
|||||||||||
3,53 |
3,53 |
3,48 |
2,34 |
2,38 |
2,38 |
|||||||||||
3,51 |
3,52 |
3,46 |
2,32 |
2,36 |
2,36 |
|||||||||||
Ср-ее значение |
3,53 |
2,38 |
|
|||||||||||||
3 |
1 2 3 4 |
2,76 |
2,75 |
2,71 |
66,75 |
2,18 |
2,03 |
2,04 |
51,75 |
0,875 0,875 0,875 0,875 |
1,55 1,55 1,55 1,55 |
1,356 1,356 1,356 1,356 |
||||
2,77 |
2,77 |
2,22 |
2,01 |
2,03 |
2,03 |
|||||||||||
2,78 |
2,78 |
2,33 |
2,03 |
2,06 |
2,06 |
|||||||||||
2,79 |
2,80 |
2,77 |
2,04 |
2,07 |
2,04 |
|||||||||||
Ср-ее значение |
2,69 |
2,05 |
|
6.Обработка полученных результатов:
- коэффициент теплопроводности исследуемого материала
- длина расчетного участка цилиндрического слоя,
- внутренний диаметр цилиндрического слоя,
- наружный диаметр цилиндрического слоя,
- сила тока в нагревателе, А
- падение напряжения на расчетной длине нагревателя, В;
- мощность, потребляемая нагревателем на расчетном участке, Вт.
Средняя температура слоя исследуемого материала вычисляется по формуле:
7.График зависимости коэффициента теплопроводности от средней температуры для исследуемого материала:
8.Оценка максимальной относительной ошибки опыта.
- формула для вычисления максимальной относительной ошибки в определении коэффициента теплопроводности.
- абсолютные погрешности измерения отдельных величин, входящих в формулу для расчета , с помощью имеющихся приборов.
9.Вывод по работе:
В ходе работы мы изучили процесс теплопроводности и усвоили методику экспериментального определения коэффициента теплопроводности твердых тел. Из полученного графика видно, что коэффициента теплопроводности возрастает с увеличением температуры.Сравним средний коэффициент теплопроводности полученный в ходе выполнения лабораторной работы , с табличным коэффициентом теплопроводности для речного песка . Из сравнения видно, что значения различаются на десятые доли, это объясняется неточностью приборов, с помощью которых были проведены лабораторные испытания.
Нижегородский Государственный Технический Университет
Автозаводская Высшая Школа
Дисциплина: «ТЕПЛОТЕХНИКА»
ОТЧЕТ
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3
Исследование теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении воздуха
Выполнили: студенты гр. 03-АС
Лисов П.А.
Константинов К.А.
Гусев С.С.
Проверил: преподаватель
Синицын Д.И.
Нижний Новгород
2006
Цель работы:
1. Изучение процесса конвективного теплообмена (теплоотдачи) при свободном движении жидкости;
2. Усвоение методики и техники экспериментального исследования теплоотдачи, методики обработки опытных данных и обобщения их в виде уравнения подобия;
3. Развитие навыков в проведении экспериментальных работ.
Задание по лабораторной работе:
1. Определить опытным путем коэффициент теплоотдачи при свободном движении воздуха около горизонтальной трубы;
2. Установить зависимость коэффициента теплоотдачи от температурного напора;
3. Полученные в опытах величины коэффициента теплоотдачи сравнить с вычисленным по уравнению подобия.
Методика определения коэффициента теплоотдачи:
Коэффициент теплоотдачи определяется из закона Ньютона-Рахмана:
,
где - количество теплоты, передаваемой в единицу времени, называемое тепловым потоком, ;
, где полный тепловой поток;
тепловой поток, передаваемый излучением поверхностью тру
бы окружающим ее телам;
- поверхность теплообмена;
, где температура поверхности стенки;
- температура жидкости;
Схема установки:
1 – медная труба
2 – электронагреватель
3 – ЛАТР
4 – термопары
5 – потенциометр
6 – сосуд с тающим
льдом
Результаты эксперимента занесем в таблицу:
№опыта |
№ замера |
Время замера, мин |
ЭДС термопар |
Средняя температура стенки, tc |
Температура воздуха, tж |
Мощность нагревателя W, Вт |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
||||||
1 |
1 |
|
6,6 |
6,6 |
6,5 |
6,5 |
81,4 |
24 |
109 |
2 |
6,6 |
6,6 |
6,5 |
6,5 |
|||||
3 |
6,6 |
6,6 |
6,5 |
6,5 |
|||||
Среднее значение |
6,55 |
|
|||||||
2 |
1 |
|
5,0 |
5,0 |
5,0 |
4,9 |
73,14 |
24 |
69 |
2 |
5,0 |
5,0 |
4,9 |
4,9 |
|||||
3 |
5,0 |
5,0 |
4,9 |
4,9 |
|||||
Среднее значение |
4,96 |
|
|||||||
3 |
1 |
|
3,0 |
3,0 |
3,0 |
2,9 |
44,56 |
20 |
30 |
2 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
2,9 |
|||||
3 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
2,9 |
|||||
Среднее значение |
2,97 |
|
Обработка полученных результатов:
приведенный коэффициент теплового излучения системы тел;
излучательная способность абсолютно черного тела, ;
- абсолютные температуры трубы и воздуха в помещении;
- излучающая поверхность расчетного участка трубы, ;
,
где - диаметр трубы;
- длина трубы;
Задание по варианту 2. По этому варианту задания полученные в опытах коэффициенты теплоотдачи для оценки эксперимента следует сравнить с их значениями, определенными расчетом.
, здесь ;
- число Грасгофа;
для воздуха:
1. ,
2. ,
3. ,
Для наглядного сравнения коэффициентов теплоотдачи полученных из опыта и определенных расчетом построим график зависимости :
Нижегородский Государственный Технический Университет
Автозаводская Высшая Школа
Дисциплина: «ТЕПЛОТЕХНИКА»
ОТЧЕТ
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №6
Определение излучательной способности и коэффициента
теплового излучения твердого тела
Выполнили: студенты гр. 03-АС
Лисов П.А.
Константинов К.А.
Гусев С.С.
Проверил: преподаватель
Синицын Д.И.
Нижний Новгород
2006
№ опыта |
№ замера |
Время замера |
ЭДС термопар, мВ |
Средняя температура поверхности, |
Температура воздуха , |
Мощность нагревателя W, Вт |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||||
1 |
1 |
|
6,1 |
6,1 |
6,1 |
6,1 |
6,1 |
6,1 |
88,7 |
24 |
59 |
2 |
6,1 |
6,2 |
6,0 |
6,1 |
6,1 |
6,0 |
|||||
3 |
6,1 |
6,0 |
6,1 |
6,0 |
6,2 |
5,9 |
|||||
Среднее значение |
6,08 |
|
|
|
|||||||
2 |
1 |
|
9,2 |
9,2 |
9,1 |
9,1 |
9,2 |
9,1 |
129,95 |
24 |
100 |
2 |
9,2 |
9,1 |
9,1 |
9,1 |
9,2 |
9,1 |
|||||
3 |
9,2 |
9,1 |
9,1 |
9,1 |
9,2 |
9,1 |
|||||
Среднее значение |
9,14 |
|
|
|
|||||||
3 |
1 |
|
11,2 |
11,1 |
11,1 |
11,1 |
11,3 |
11,2 |
156,7 |
20 |
138 |
2 |
11,2 |
11,2 |
11,1 |
11,2 |
11,3 |
11,3 |
|||||
3 |
11,2 |
11,2 |
11,1 |
11,2 |
11,3 |
11,3 |
|||||
Среднее значение |
11,2 |
|
|
|
Цель работы:
-
Закрепление знаний по теплообмену излучением.
-
Изучение методики экспериментального определения излучательной способности и коэффициента теплового излучения твердых тел.
-
Развитие навыков в проведении эксперимента.
Задание по лабораторной работе:
-
Определить опытным путем излучательную способность с и коэффициент теплового излучения окисленной поверхности медной трубы.
-
Установить зависимость от температуры поверхности (когда проводится несколько опытов).
-
Сравнить полученные результаты с литературными данными.
-
Составить отчет по выполненной работе.
Схема установки:
1 – медная окисленная труба
2 – электронагреватель
3 – пробки из теплоизоляционного материала
4 – ЛАТР
5 – ваттметр
6 – хромель-копелевые термопары
7 – потенциометр
8 – двухполюсный переключатель
9 – сосуд с тающим льдом
Результаты эксперимента занесем в таблицу:
Обработка результатов опыта:
Закон Ньютона-Рихмана
- поверхность теплообмена расчетного участка трубы,
- средняя температура поверхности,
- температура воздуха в помещении,
Определим :
- коэффициент теплоотдачи конвекцией,
Значение коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы в условиях свободного движения воздуха можно вычислить по следующей формуле:
,
где - число Нуссельта
- число Грасгофа
- коэффициент объемного расширения,
- ускорение свободного падения,
- диаметр трубы, м
- коэффициент теплопроводности,
- кинематический коэффициент вязкости,
Определим число Грасгофа для трех случаев:
Определим число Нуссельта:
По найденному числу Нуссельта определим среднее по всей поверхности значение коэффициента теплоотдачи конвекцией:
Теплоотдача от трубы к воздуху при свободной конвекции:
Тепловой поток , передаваемый излучением поверхностью трубы окружающим ее телам:
, где при стационарном режиме
Излучательная способность с и коэффициент теплового излучения поверхности исследуемой медной трубы по данным измерений определяются, исходя из уравнения:
Построим зависимость :
Вывод: при выполнении работы была получена зависимость между коэффициентом теплового излучения и средней температурой поверхности. Легко заметить, что при увеличении температуры, коэффициент теплового излучения уменьшается.
Нижегородский Государственный Технический Университет
Автозаводская Высшая Школа
Дисциплина: «Теплотехника»
Отчет по лабораторной работе №7
«Определение коэффициента теплопередачи»
Выполнили: студенты гр. 03-МТ-2
Воронин В.И.
Самсонов К.С.
Проверил: преподаватель
Синицын Д.И.
Нижний Новгород
2006