6 Обробка результатів експериментів та оцінка похибки вимірювань

6.1 Методика обробки результатів експериментів

Середнє значення коефіцієнтів теплопровідності досліджуваного зразка для трьох режимів нагрівання розраховується за формулою 2

=К_фп(Q_н – Q_в)/(t_r – t_x ), (6.1)

де К_фп =/2А – коефіцієнт форми зразка, м ;  - товщина зразка, м; А=πd² - площа поверхні зразка, м²; Q_н - потужність теплового потоку від нагрівача, Вт; Q_в - радіальні теплові втрати, Вт; t_Г = - середня температура поверхні зразка з боку нагрівача, К; t_x=( t₁+ t₂)/2 середня температура поверхні зразків з боку холодильників, К.

Формула (Л2.8) отримана із співвідношення (Л2.3) для плоского шару робочої ділянки (див. рисунку Л2.1) експериментальної установки для визначення коефіцієнтів теплопровідності твердих речовин.

Радіальні теплові втрати визначаються за залежністю [2].

Q_в = _к( _к - t_с)A_к+ (t_б - t_x), (Л2.8)

де _к - коефіцієнт тепловіддачі з боку торцевої поверхні кожуха, Вт/(м²К); t_б=0,13t_Г+0,09t_c+0,73t_x – температура болтів кріплення, К; А_k=h_kd_k+(d_k² – d²)/2 =0,039 – площа зовнішньої торцевої поверхні кожуха, м². t_c – температура навколишнього середовища, К. _к – середня температура кожуха, К; d_k – зовнішній діаметр кожуха, м. Коефіцієнт тепловіддачі _к та розрахункова різниця температур ( _к - t_с) – обчислюється за формулами [ 2 ]:

α_к≈3,31+0,0024(t_p-t_Г); (Л2.9)

, (Л2.10)

де t_p – t_c = 0,30(t_Г – t_c) – 0,06(t_c – t_x). Формули (Л2.9) та (Л2.10) отримані на основі аналізу аналітичного розв’язання задачі стаціонарного двовимірного температурного поля ізоляційного кожуха, К; t_p= t_c+0,30(t_Г – t_c) – 0,06(t_c – t_x) – розрахункова температура кожуха, К.

Розрахувавши значення коефіцієнтів теплопровідності  для трьох режимів, побудувати графік залежності

 = ₀ + b (Л2.11)

де = 0,5 (t_Г + t_х) – середня температура зразка, К; ₀ – коефіцієнт теплопровідності зразка при температурі 0°С, Вт/(мК²); b – коефіцієнт, що враховує фізичні властивості матеріалу зразка, Вт/мК².

6.2 Оцінка похибки вимірювань

Середньоквадратична похибка визначення коефіцієнта теплопровідності визначається за формулою (2)

₁ = 100 , (Л2.12)

де – відносна похибка вимірювання теплового пoтоку;

t = (t_n² + t_т²)^0,5 – абсолютна похибка визначення температури;

t_n, t_т – відповідно, абсолютні похибки вимірювання температури та тарування термопар.

Максимальні похибки вимірювання U, t_n визначаються класом вимірювальних приладів. Найбільшу похибку тарування термопар можна прийняти рівною t_т =  0,5K [2]. Похибками визначення радіальних теплових втрат Q_B і електричного опору нагрівача при знаходженні похибки вимірювання коефіцієнта теплопровідності можна знехтувати.

7 Звіт з лабораторної роботи

7.1 Звіт з лабораторної роботи оформляється згідно з вимогами до текстової документації ГОСТ 2.105-95.

7.2 В звіті відобразити мету роботи та основні теоретичні відомості, описати схему дії експериментальної установки, супроводжуючи описання необхідними ілюстраціями.

7.3 Привести таблицю даних вимірювань, розрахунки експериментальних залежностей та побудувати графік залежності коефіцієнта теплопровідності досліджуваного зразку матеріала від температури.

7.4 Грунтуючись на даних додатку Л2.А, визначити матеріал зразків.

7.5 В висновках з лабораторної роботи привести оцінку похибки вимірювань коефіцієнта теплопровідності.