3.4. Содержание отчета

1) Название и цель работы.

2) Схема и описание имитационной лабораторной установки.

3) Основные теоретические положения.

4) Таблицы с результатами измерений и расчетов.

5) Графики зависимости расхода различных газов от отношения давления газа за соплом к давлению газа перед соплом.

6) Ответы на контрольные вопросы.

3.5. Контрольные вопросы

1) Какие виды сопл существуют?

2) Какие режимы истечения газа из сопл возможны?

3) Почему скорость истечения газа из суживающегося сопла не может превысить скорость звука?

4) От чего зависит значение критического отношения давления газа β_кр?

5) Что влияет на значение коэффициента расхода сопла?

6) Какие выводы можно сделать, сравнивая результаты, полученные при изучении процессов истечения различных газов?

Лабораторная работа 4

Определение коэффициента теплопроводности теплоизоляции «методом трубы»

Цель работы:

1) закрепление знаний по разделу «Передача тепла теплопроводностью»;

2) приобретение навыков опре­деления коэффициента теплопроводности изоляции.

4.1. Теоретические основы «метода трубы»

Для бесконечно длинной цилиндрической трубы, покрытой слоем тепловой изоляции, в стационарном тепловом состоянии при свободной конвекции уравнение теплового баланса запишется в виде:

,

(26)

где Q – количество передаваемого тепла, Вт;

 – коэффициент теплопроводности теплоизоляции, Вт/(мК);

t₁ и t₂ – температура внутренней и наружной поверхностей слоя теплоизоляции, °С;

d₁ и d₂ – внутренний и наружный диаметры слоя теплоизоляции, м;

l – длина трубы, м.

Отсюда коэффициент теплопроводности

.

(27)

Формула (27) является основной для опытного определе­ния коэффициента теплопроводности теплоизоляции «мето­дом трубы».

4.2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка схематически изображена на рис. 4. На латунную трубунаружным диаметром d₁ = 38 мм и длиной l = 1,2 м нанесен слой испытываемой асбестовой изоляции 3, наружный диаметр которой d₂ = 50 мм. По оси трубы расположен электрический нагреватель 2, служа­щий источником тепла. Все выделяющееся тепло передается окружающей среде через изолированную боковую поверхность трубы и ее торцы. Для измерения силы тока и напряжения в цепи электронагревателя включены амперметр 4 и вольт­метр 5. Измерение температуры поверхности трубы и изоляции осуществляется с помощью хромель-алюмелевых термопар, подключенных через многоточечный переключатель 7 на милливольтметр 8.

Пять внутренних термопар заложены в стенку трубы по одной образующей на расстоянии 200 мм друг от друга и подключены к многоточечному переключателю под нечетными номерами (1, 3, …, 9). Пять наружных термопар наложены на поверхность изоляции против каждой из внутренних термопар и имеют четные номера (2, 4, …, 10).

4.3. Порядок проведения опыта

Установка включается за 1,5 – 2,0 ч до проведения опыта для получения стационарного теплового режима к моменту измерений. Мощность тока, проходящего по нагревателю, поддерживается постоянной при помощи лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа).

Измерения мощности, ЭДС термопар, температуры окружающего воздуха и температуры холодного спая произ­водятся в одной и той же последовательности через 5 ми­н. Необходимо сделать четыре – пять измерений каждой величины при стационарном режиме, который фиксируется в случае равных ЭДС каждой из термопар в этих изме­рениях.

Результаты измерений записываются в табл. 4.

Таблица 4

Результаты измерений и расчета коэффициента теплопроводности 

Номер опыта

U, B

I, A

P, Вт

Показание термопары, °С

, Bт/(мК)

1-й

2-й

3-й

4-й

5-й

6-й

7-й

8-й

9-й

10-й

1

2

3

4

Среднее значение