Лабораторная работа №2
«Исследование термодинамических свойств ограждающей конструкции»
Если различные части тела находятся при различных температурах, то теплота движется от более горячих частей к более холодным. Следует различать три механизма распространения теплоты [1–6]:
теплопроводность, в результате которой теплота передается через вещество контактным способом;
конвекция, в результате которой теплота передается за счет относительного движения частиц нагретого тела;
тепловое излучение, при котором перенос энергии в форме теплоты между пространственно разделенными частями тела происходит за счет электромагнитного излучения.
В жидкостях и газах конвекция и излучение играют первостепенную роль, тогда как в твердых телах конвекция вообще отсутствует, а излучение обычно пренебрежимо мало [4, 5]. Параметры, количественно характеризующие способность теплоэнергетического объекта тем или иным способом проводить теплоту в теле и обмениваться ей с окружающими объектами или средой, называются термодинамическими свойствами.
На сегодняшний день в теплофизической науке имеется большое количество методов определения термодинамических свойств вещества. Существует множество нормативных документов, учебных пособий, монографий, подробно регламентирующих порядок нахождения той или иной теплотехнической величины. Так, например, в стандарте [7] приводится методика расчета теплопроводности исследуемого материала при стационарном тепловом режиме. Метод неразрушающего ускоренного определения теплопроводности с применением поверхностного преобразователя изложен в документе [8]. Коэффициент температуропроводности можно определить измерением скорости нагрева и временного запаздывания максимума (минимума) температуры на свободной поверхности образца относительно момента включения (выключения) вводимой в образец мощности [9]. Широкий спектр методик нахождения коэффициента температуропроводности в телах кубической и шаровой формы представлен в монографии [10]. Средства теплового неразрушающего контроля (-калориметр, прибор с оптическим импульсным нагревом, импульсный лазер) в экспресс-режиме позволяют находить теплофизические характеристики конструкции в натурных условиях без нарушения целостности материала [11].
В настоящей лабораторной работе рассмотрен способ определения основных термодинамических параметров твердого тела – коэффициентов температуропроводности и теплопроводности в условиях нестационарного температурного поля методом регулярного теплового режима [1, 6, 12–15].
Цель работы: экспериментальное исследование термодинамических свойств открытой неравновесной системы «источник энергии – приемник».
Задачи лабораторной работы: