Контрольные вопросы

1. Какой процесс исследуется в этой работе?

2. Что понимают под конвективной теплоотдачей?

3. Способ переноса теплоты.

4. Численные значения теплового потока от трубы к воздуху в опытах.

5. Как в лабораторной работе рассчитывается конвективный тепловой поток?

6. Температурное поле трубы при разных режимах.

7. Режим движения теплоносителей.

8. Виды конвекции.

9. Способы определения коэффициента теплоотдачи.

10. Как рассчитать коэффициент теплоотдачи по критериальным уравнениям для условий опыта?

11. От каких факторов зависит коэффициент теплоотдачи?

12. Запишите уравнение теплоотдачи.

13. Приведите примеры конвективной теплоотдачи.

14. Каким образом можно увеличить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху?

15. Как измениться коэффициент теплоотдачи, если трубу погрузить в воду?

16. Как измениться коэффициент теплоотдачи, если трубу обдувать воздухом с помощью вентилятора?

Лабораторная работа №6

Определение коэффициента теплопроводности методом плиты (метод двух образцов)

Цель работы – ознакомление с методикой экспериментального определения коэффициентов теплопроводности изоляционных материалов методом плиты и с методикой обработки опытных данных.

Для круглого диска, толщина которого намного меньше диаметра, в стационарном режиме при постоянной температурах на поверхностях дискатемпературное поле будет одномерным. Тепловой поток через диск равен:

, (6.1)

где - коэффициент теплопроводности материала диска;

- площадь, перпендикулярно к которой направлен тепловой поток;

- толщина диска.

Во время определения коэффициента теплопроводности методом двух образцов, нагреватель кладут между образцами, который имеет форму диска. Образцы изготовлены из изоляционного материала. Суммарный тепловой поток через два образца составляет:

(6.2)

С другой стороны, тепловой поток в стационарном режиме равен мощности нагревателя, в случае потерь в окружающую среду через торцы:

(6.3)

Из выражений /6.2/ и /6.3/ имеем

(6.4)

где -температуры поверхностей образцов со стороны нагревателя;

-температуры поверхности образцов со стороны холодильников;

- средний коэффициент теплопроводности материала образцов при температуре

Описание установки

Коэффициент теплопроводности определяют на экспериментальной установке, схема которой показана на рис.23. Образцы из изоляционного материала, изготовленные в форме диска диаметром =250мм и толщиной=20мм, вставленные между электронагревателем 10 и холодильником 7. Тепловой поток от нагревателя, проходя через образцы, передаётся холодильникам.

Рис.23 Схема экспериментальной установки для определения коэффициента теплопроводности:

1 – пробирка с маслом; 2 – холодный спай термопар; 3 – ртутный термометр; 4 – вольтметр; 5 – переключатель; 6 – медные пластины; 7 – холодильники; 8 – изоляционная оболочка; 9 – образцы из изоляционного материала; 10 – электронагреватель; 11 – ваттметр; 12 – автотрансформатор; 13 – термопары.

Чтобы избежать торцевых потерь теплоты от нагревателя и образцов в окружающую среду используют асбестовую изоляцию. Поэтому величиной в формуле (6.4) можно пренебрегать. Торцевые потери существенно не влияют на распределение температур в средней части образца. Толщина образца. При таких условиях расчётная формула (6.4), полученная для неограниченной плиты, может быть использована для данного образца. Для определения температур на по-верхностях образцов и в центре установлены медь-константановые термопары (1-4). Электронагреватель изготовлен из нихровоздушых зазоров между поверхностями образцов и поверхностями холодильника и нагревателя. Поэтому образцы крепко сжимают между нагревателем и холодильниками. Электронагреватель питается от сети переменного тока, мощность которого регулируют лабораторным трансформатором 12 и измеряют ваттметром 11.

Охлаждающая вода поступает в холодильник из водопровода. Термопары, присоединённые к переключателю 5. ЭДС термопар измеряется цифровым вольтметром 4.

Таблица 6.

Толщина образцов м; м; Диаметр образца м; Площадь образца м2 ;
№ п/п	Наименование величин	Формула	Размерность	Номер опыта
1	Мощность нагревателя		Вт
2	ЭДС термопар		мВ
			мВ
			мВ
			мВ
3	Температура холодного спая	tхс	°С
4	ЭДС холодного спая	Ехс	мВ
5	Соответствующие разницы температур до показания термопар		°С
			°С
			°С
			°С
6	Температуры на поверхностях образцов		°С
			°С
			°С
			°С
7	Теплопроводность образца		Вт/мК
8	Средняя температура образца		°С