6. Контрольные вопросы к отчёту по лабораторной работе № 1.

“Исследование теплопроводности строительного материала”.

1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как достигается поставленная цель?

2. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.

3. Какие величины следует измерять в данной работе, чтобы вычислить коэффициент теплопроводности?

4. Какова физическая сущность передачи тепла теплопроводностью?

5. Сформулируйте понятия: температурное поле, изотермическая поверхность, градиент температуры, мощность теплового потока, удельный тепловой поток.

6. Покажите на схеме установки, как направлен вектор теплового потока и градиента температуры?

7. Каков физический смысл коэффициента теплопроводности, и от каких факторов он зависит?

8. Каков характер изменения температуры по толщине плоской и цилиндрической стенок?

9. Какова взаимосвязь между коэффициентом теплопроводности и наклоном температурной кривой по толщине тепловой изоляции?

10. Дайте определение понятию термического сопротивления стенки.

11. Как зависит коэффициент теплопроводности различных веществ (металлов, неметаллов, жидкостей и газов) от температуры? Ответ обосновать.

12. Сформулируйте основной закон теплопроводности. В чем его сущность?

13. Каковы основные трудности тепловых расчетов при переносе тепла теплопроводностью?

14. Как влияет форма стенки на величину её термического сопротивления?

Лабораторная работа № 2

«Изучение процесса теплоотдачи при свободной конвекции воздуха

около горизонтальной трубы»

1. ВЕДЕНИЕ

Процесс теплоотдачи путём свободной конвекции имеет широкое распространение в самых различных областях техники и производства. Например, он имеет место при передаче тепла через ограждающие конструкции зданий, от нагревательного прибора к воздуху помещения и т. д.

Значение закономерностей, которым подчиняется этот процесс, позволяет правильно проектировать теплообменные аппараты, рассчитывать необходимую толщину ограждений зданий, экономично расходовать энергоресурсы.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы – изучить механизм процесса конвективной теплоотдачи, влияние на его эффективность различных факторов, получить навыки обработки опытных данных на основе теории теплового подобия.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Между твёрдым телом и окружающей средой (жидкость или газ) происходит конвективный теплообмен при их непосредственном соприкосновении. При этом передача тепла происходит за счёт излучения, теплопроводности и перемещения масс среды (конвекция). Перемещение масс среды при свободной конвекции происходит под влиянием разности температур между стенкой и средой, которая определяет разность плотностей нагретого (около стенки) и холодного (вдали от стенки) вещества. Под действием сил гравитации более холодные массы опускаются вниз, более нагретые – поднимаются вверх.

Количество тепла, передаваемое от нагретой поверхности в окружающую среду в процессе свободной конвекции определяется формулой Ньютона – Рихмана:

Q = α ( t_ст – t_в ) F, Вт, ( 1 )

где α – коэффициент теплоотдачи, Вт / м²К,

t_ст, t_в – температуры поверхности тела и окружающей среды, ℃,

F - площадь поверхности, передающей тепло, м².

Это тепло передаётся в окружающую среду частично путём конвективного переноса, частично – излучением:

Q = Q_к + Q_л, ( 2 )

где Q_к – тепло, передаваемое конвекцией, Вт,

Q_л –тепло, передаваемое излучением, Вт.