Нижегородский Государственный Технический Университет

Автозаводская Высшая Школа

Дисциплина: «Теплотехника»

Отчет

по лабораторной работе №1

«Определение коэффициентов теплопроводности сыпучих материалов методом трубы»

Выполнили: студенты гр. 03-МТ-2

Воронин В.И.

Самсонов К.С.

Проверил: преподаватель

Синицын Д.И.

Нижний Новгород

2006

1.Цель работы:

1. Изучение процессов теплопроводности;

2. Усвоение методики экспериментального определения коэффициента теплопроводности твердых тел;

3. Получение навыков в проведении эксперимента.

2.Задание по лабораторной работе:

1. Определить коэффициент теплопроводности исследуемого материала;

2. По полученным из опыта данным определить зависимость коэффициента теплопроводности от температуры материала;

3. Сравнить полученные в ходе выполнения лабораторной работы данные с табличными значениями;

4. Составить отчет по лабораторной работе.

3.Методика определения коэффициента теплопроводности:

В методе трубы, исследуемому материалу придают форму трубы, внутренняя и наружная поверхность поддерживаются при постоянной температуре и ,причем >, температурное поле ; изотермические поверхности – цилиндрические, имеют общую ось. При стационарном режиме тепловой поток , Вт, проходящий через цилиндрический слой (стенку) однородного материала с постоянным коэффициентом теплопроводности, определяется по формуле:

,

где - коэффициент теплопроводности материала, ;

- длина цилиндрического слоя, м;

- внутренний и наружный диаметры цилиндрического слоя, м;

- температуры внутренней и наружной поверхностей цилиндрического слоя, .

После измерения можно определить:

4.Схема установки:

Рис.1 Схема опытной установки для определения коэффициента теплопроводности методом трубы.

1 – материал

2, 7 – пробки

3 – нагреватель

1, 2, 3, 4, 5, 6 – термопары

5 – сосуд с тающим льдом

6 – потенциометр

8 – лабораторный автотрансформатор

5. Журнал наблюдений.

Результаты экспериментов заносим в таблицу:

№ опыта	№ замера	ЭДС термопар					Расчетная температура t1	ЭДС термопар, мВ			Расчетная температура t2	Сила тока  I, А	Падения напряжения ΔU, В		Мощность нагревателя W, Вт
		1	2		3			4	5	6
1	1 2 3 4	5,16	5,17		5,07		122	3,20	3,21	3,20	79	1,475 1,475 1,475 1,475	25 25 25 25		36,88 36,88 36,88 36,88
		5,18	5,18		5,09			3,20	3,21	3,21
		5,19	5,19		5,09			3,21	3,22	3,22
		5,24	5,25		5,15			3,26	3,28	3,28
	Ср-ее значение	5,16						3,23
2	1 2 3 4	3,57		3,59		3,52	85,75	2,43	2,42	2,42	59,5	1,125 1,125 1,125 1,125		20 20 20 20		22,5 22,5 22,5 22,5
		3,55		3,55		3,50		2,36	2,40	2,40
		3,53		3,53		3,48		2,34	2,38	2,38
		3,51		3,52		3,46		2,32	2,36	2,36
	Ср-ее значение	3,53						2,38
3	1 2 3 4	2,76		2,75		2,71	66,75	2,18	2,03	2,04	51,75	0,875 0,875 0,875 0,875		1,55 1,55 1,55 1,55		1,356 1,356 1,356 1,356
		2,77		2,77		2,22		2,01	2,03	2,03
		2,78		2,78		2,33		2,03	2,06	2,06
		2,79		2,80		2,77		2,04	2,07	2,04
	Ср-ее значение	2,69						2,05

6.Обработка полученных результатов:

- коэффициент теплопроводности исследуемого материала

- длина расчетного участка цилиндрического слоя,

- внутренний диаметр цилиндрического слоя,

- наружный диаметр цилиндрического слоя,

- сила тока в нагревателе, А

- падение напряжения на расчетной длине нагревателя, В;

- мощность, потребляемая нагревателем на расчетном участке, Вт.

Средняя температура слоя исследуемого материала вычисляется по формуле:

7.График зависимости коэффициента теплопроводности от средней температуры для исследуемого материала:

8.Оценка максимальной относительной ошибки опыта.

- формула для вычисления максимальной относительной ошибки в определении коэффициента теплопроводности.

- абсолютные погрешности измерения отдельных величин, входящих в формулу для расчета , с помощью имеющихся приборов.

9.Вывод по работе:

В ходе работы мы изучили процесс теплопроводности и усвоили методику экспериментального определения коэффициента теплопроводности твердых тел. Из полученного графика видно, что коэффициента теплопроводности возрастает с увеличением температуры.Сравним средний коэффициент теплопроводности полученный в ходе выполнения лабораторной работы , с табличным коэффициентом теплопроводности для речного песка . Из сравнения видно, что значения различаются на десятые доли, это объясняется неточностью приборов, с помощью которых были проведены лабораторные испытания.

Нижегородский Государственный Технический Университет

Автозаводская Высшая Школа

Дисциплина: «ТЕПЛОТЕХНИКА»

ОТЧЕТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3

Исследование теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении воздуха

Выполнили: студенты гр. 03-АС

Лисов П.А.

Константинов К.А.

Гусев С.С.

Проверил: преподаватель

Синицын Д.И.

Нижний Новгород

2006

Цель работы:

1. Изучение процесса конвективного теплообмена (теплоотдачи) при свободном движении жидкости;

2. Усвоение методики и техники экспериментального исследования теплоотдачи, методики обработки опытных данных и обобщения их в виде уравнения подобия;

3. Развитие навыков в проведении экспериментальных работ.

Задание по лабораторной работе:

1. Определить опытным путем коэффициент теплоотдачи при свободном движении воздуха около горизонтальной трубы;

2. Установить зависимость коэффициента теплоотдачи от температурного напора;

3. Полученные в опытах величины коэффициента теплоотдачи сравнить с вычисленным по уравнению подобия.

Методика определения коэффициента теплоотдачи:

Коэффициент теплоотдачи определяется из закона Ньютона-Рахмана:

,

где - количество теплоты, передаваемой в единицу времени, называемое тепловым потоком, ;

, где полный тепловой поток;

тепловой поток, передаваемый излучением поверхностью тру

бы окружающим ее телам;

- поверхность теплообмена;

, где температура поверхности стенки;

- температура жидкости;

Схема установки:

1 – медная труба

2 – электронагреватель

3 – ЛАТР

4 – термопары

5 – потенциометр

6 – сосуд с тающим

льдом

Результаты эксперимента занесем в таблицу:

№опыта	№ замера	Время замера, мин	ЭДС термопар				Средняя температура стенки, tc	Температура воздуха, tж	Мощность нагревателя W, Вт
			1	2	3	4
1	1		6,6	6,6	6,5	6,5	81,4	24	109
	2		6,6	6,6	6,5	6,5
	3		6,6	6,6	6,5	6,5
	Среднее значение		6,55
2	1		5,0	5,0	5,0	4,9	73,14	24	69
	2		5,0	5,0	4,9	4,9
	3		5,0	5,0	4,9	4,9
	Среднее значение		4,96
3	1		3,0	3,0	3,0	2,9	44,56	20	30
	2		3,0	3,0	3,0	2,9
	3		3,0	3,0	3,0	2,9
	Среднее значение		2,97

Обработка полученных результатов:

приведенный коэффициент теплового излучения системы тел;

излучательная способность абсолютно черного тела, ;

- абсолютные температуры трубы и воздуха в помещении;

- излучающая поверхность расчетного участка трубы, ;

,

где - диаметр трубы;

- длина трубы;

Задание по варианту 2. По этому варианту задания полученные в опытах коэффициенты теплоотдачи для оценки эксперимента следует сравнить с их значениями, определенными расчетом.

, здесь ;

- число Грасгофа;

для воздуха:

1. ,

2. ,

3. ,

Для наглядного сравнения коэффициентов теплоотдачи полученных из опыта и определенных расчетом построим график зависимости :

Нижегородский Государственный Технический Университет

Автозаводская Высшая Школа

Дисциплина: «ТЕПЛОТЕХНИКА»

ОТЧЕТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №6

Определение излучательной способности и коэффициента

теплового излучения твердого тела

Выполнили: студенты гр. 03-АС

Лисов П.А.

Константинов К.А.

Гусев С.С.

Проверил: преподаватель

Синицын Д.И.

Нижний Новгород

2006

№ опыта	№ замера	Время замера	ЭДС термопар, мВ						Средняя температура поверхности,	Температура воздуха ,	Мощность нагревателя W, Вт
			1	2	3	4	5	6
1	1		6,1	6,1	6,1	6,1	6,1	6,1	88,7	24	59
	2		6,1	6,2	6,0	6,1	6,1	6,0
	3		6,1	6,0	6,1	6,0	6,2	5,9
	Среднее значение		6,08
2	1		9,2	9,2	9,1	9,1	9,2	9,1	129,95	24	100
	2		9,2	9,1	9,1	9,1	9,2	9,1
	3		9,2	9,1	9,1	9,1	9,2	9,1
	Среднее значение		9,14
3	1		11,2	11,1	11,1	11,1	11,3	11,2	156,7	20	138
	2		11,2	11,2	11,1	11,2	11,3	11,3
	3		11,2	11,2	11,1	11,2	11,3	11,3
	Среднее значение		11,2

Цель работы:

1. Закрепление знаний по теплообмену излучением.

2. Изучение методики экспериментального определения излучательной способности и коэффициента теплового излучения твердых тел.

3. Развитие навыков в проведении эксперимента.

Задание по лабораторной работе:

1. Определить опытным путем излучательную способ­ность с и коэффициент теплового излучения окис­ленной поверхности медной трубы.

2. Установить зависимость от температуры поверх­ности (когда проводится несколько опытов).

3. Сравнить полученные результаты с литературными данными.

4. Составить отчет по выполненной работе.

Схема установки:

1 – медная окисленная труба

2 – электронагреватель

3 – пробки из теплоизоляционного материала

4 – ЛАТР

5 – ваттметр

6 – хромель-копелевые термопары

7 – потенциометр

8 – двухполюсный переключатель

9 – сосуд с тающим льдом

Результаты эксперимента занесем в таблицу:

Обработка результатов опыта:

Закон Ньютона-Рихмана

- поверхность теплообмена расчетного участка трубы,

- средняя температура поверхности,

- температура воздуха в помещении,

Определим :

- коэффициент теплоотдачи конвекцией,

Значение коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы в условиях свободного движения воздуха можно вычислить по следующей формуле:

,

где - число Нуссельта

- число Грасгофа

- коэффициент объемного расширения,

- ускорение свободного падения,

- диаметр трубы, м

- коэффициент теплопроводности,

- кинематический коэффициент вязкости,

Определим число Грасгофа для трех случаев:

Определим число Нуссельта:

По найденному числу Нуссельта определим среднее по всей поверхности значение коэффициента теплоотдачи конвекцией:

Теплоотдача от трубы к воздуху при свободной конвекции:

Тепловой поток , передаваемый излучением поверхностью трубы окружающим ее телам:

, где при стационарном режиме

Излучательная способность с и коэффициент теплового излучения поверхности исследуемой медной трубы по данным измерений определяются, исходя из уравнения:

Построим зависимость :

Вывод: при выполнении работы была получена зависимость между коэффициентом теплового излучения и средней температурой поверхности. Легко заметить, что при увеличении температуры, коэффициент теплового излучения уменьшается.

Нижегородский Государственный Технический Университет

Автозаводская Высшая Школа

Дисциплина: «Теплотехника»

Отчет по лабораторной работе №7

«Определение коэффициента теплопередачи»

Выполнили: студенты гр. 03-МТ-2

Воронин В.И.

Самсонов К.С.

Проверил: преподаватель

Синицын Д.И.

Нижний Новгород

2006