Лабораторна робота № 8 дослiдження нагрiву зразкiв I теплообмiну в електричнiй муфельнiй печi
Теплообмiн мiж двома твердими тiлами, роздiленими промiннопрозорим середовищем, проходить, головним чином, випромiнюванням i описується рівнянням, Вт/м2:
q
=
(8.1.)
де q - тепловий потік, Вт/м ;
Cпр – зведений коефiцiєнт випромінювання, Вт/(м ·К)4;
Тпiч - температура печi, K;
Тзр - середня температура зразка в iнтервалі температур, К.
Зведений коефiцєнт випромiнювання пiдраховують згiдно з рiвнянням, Вт/(м ·К4);
,
(8.2.)
де eзр, eкл - вiдповiдно ступенi чорноти поверхні зразка, яка дорiвнює 0.85, i футеровки, яка дорiвнює 0.9;
Fзр, Fкл - площа поверхні нагріву відповідно зразка i футерівки печі, м .
Теплообмiн можна розрахувати по, так званій, конвекцiйнiй формулi:
q = a (tпiч - tзр), Вт/м2 , (8.3.)
де a - сумарний коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м ·К);
tпiч - температура печі, °C;
tзр - середня температура зразка, °C.
Методика визначення I розрахунку параметрiв теплообмiну в печi
Нагрiв зразкiв проводиться в електричнiй муфельнiй печi лабораторного типу (рис. 8.1). Випромiнюючими поверхнями печi є стiнки муфеля 1. Тiлами, що нагрiваються, є цилiндричнi зразки 2 дiаметром 60 мм i довжиною 210 мм, виробленi з шамотної маси.
Температуру зразкiв i печi вимiрюють за допомогою хромель-алюмелевих термопар, встановлених на осi 3 i на поверхнi зразка 4,5, на поді 6 i на склепiннi печі 7.
Рис. 7.1. Схема приладу
Порядок виконання роботи
Зразок розташовують в печi на дротянiй пiдставцi i нагрiвають при постiйнiй температурi печi (tпiч=соnst), яка пiдтримується за допомогою реостату i автоматичного перiодичного вмикання i вимикання нагрiвачiв. Пiч треба розiгрiти до температури 650-800°С, потiм швидко завантажити зразок з вмонтованими термопарами i вимiряти температуру печi i зразка. За постiйну температуру приймають температуру, яка встановлюється пiсля завантаження зразка у пiч.
Початок вiдлiку часу вести з моменту повного завантаження зразків в піч. Температуру в зразках вимiрюють спочатку 10 разiв через 1 хвилину, а потiм через 3 хвилини доти, доки рiзниця температур мiж поверхнею і центром не до-сягне 30°С. Результати вимiрiв заносять в журнал дослiджень (табл. 8.1).
Таблиця 8.1.
Журнал досліджень
№№ дос-лiду |
Час, хви-лин |
Температура печі tпiч,°C |
Температура поверхнi зразка, tпов, 0C |
Температура середини зразка, tос,°С |
Рiзнiця температур поверхнi i середини зразка, Dt,°C |
||||
Точка 7 |
Точка 8 |
Середня
|
Точка 4 |
Точка 5 |
Середня |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
За даними дослiдів будують графiк змiни температур в печi i температур зразка, на якому по осi абсцис вiдкладають час , а по осi ординат – температуру (рис.8.2.).
Рис. 8.2. Температурний графік процесів теплообміну в печі