0С, 0с,
где i-номер термопары;
- средние температуры исследуемых образцов
0С;
- тепловую мощность нагревателя
Вт;
- тепловые потери через кожух экспериментального участка /1, 4/
Вт,
где d1= 0,14 м, d2= 0,19м, hК = 0,022 м - внутренний диаметр, внешний диаметр и высота цилиндрического кожуха рабочего участка; к= 0,092 Вт/м·К - коэффициент теплопроводности материала кожуха (асбоцемент); Т7 оС-температура наружной поверхности кожуха, измеряемая 7-й термопарой;
- тепловой поток, проходящий через испытываемые образцы за счет теплопроводности
Q=Q – QK Вт.
3. Определить для каждого режима коэффициент теплопроводности исследуемого материала по формуле /1,4/
Вт/м·К,
где F=·d2/4 площадь поверхности одного образца, м2; d = 0,14 м, = 0,005 м – диаметр и толщина испытываемого образца. Результаты обработки опытных данных для всех четырех стационарных режимов работы установки сводятся в табл. 3.
4. По полученным значениям коэффициентов теплопроводности j для соответствующих средних температур ТСРj следует получить аналитическую зависимость теплопроводности исследуемого материала от температуры. Приближенно эту зависимость можно выразить в виде линейной функции
j = 0·(1+ B·ТСРj )= a+ b·ТСРj, (1.1)
где j- номер режима работы установки.
Таблица 3
|
Т1 , 0С |
Т2 , 0С |
Т3 , 0С |
Т4 , 0С |
Т5 , 0С |
Т6 , 0С |
Т7 , 0С |
ТГ , 0С |
ТХ , 0С |
ТСР , 0С |
Q, Вт |
QК, Вт |
Q, Вт |
, Вт/м·К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Графическим путем определить значения a и b в уравнении (1.1). Для этого по результатам обработки опытных данных строится график j = f(ТСРj ). По оси абсцисс откладываются средние значения температур опытного материала, а по оси ординат - значения коэффициента теплопроводности. Экстраполируя линию зависимости j = f(ТСРj ) к температуре ТСР = 0 0С, находим на оси ординат значение коэффициента a. После этого определяется значение константы b из выражения (1.1) при ТСР = 0 0С.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные элементарные и сложные способы передачи теплоты. Какой вид теплообмена называется теплопроводностью?
2. Тепловой поток, плотность теплового потока. Формулировка закона Фурье. Физический смысл коэффициента теплопроводности. Факторы, влияющие на его величину.
3. Уравнение плотности теплового потока через однослойную и многослойную плоскую стенку. Термическое сопротивление однослойной и многослойной плоской стенки.
4. Что такое линейная плотность теплового потока? Уравнение линейной плотности теплового потока через однослойную и многослойную цилиндрическую стенку. Термическое сопротивление однослойной и многослойной цилиндрической стенки.
5. Используя результаты обработки измерений, а также справочные данные, приведенные в приложениях (табл. П.3, П.4), определить, из какого материала изготовлены испытываемые образцы и сравнить полученные в лабораторной работе значения , a и b с табличными данными.
6. Объясните принцип измерения температуры тела с помощью термопары. Каковы преимущества и недостатки этого способа измерения температуры? Из каких материалов изготавливают термопары и для каких условий работы они предназначены?