Оценки погрешности измерения

Максимальная погрешность измерения среднего коэффициента теплоотдачи определяется формулой:

Здесь Δ отображает абсолютные погрешности применения отдельных величин.

_Вывод:

Лабораторные работы № 5-6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ различных строительных материалов МЕТОДОМ «ТРУБЫ»

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1 Изучение основного закона теплопроводности и освоение методики измерения коэффициента теплопроводности.

1.2 Изучение теоретических основ метода цилиндрического слоя и реализации метода на экспериментальной установке; измерение температурных полей и определение на их основе коэффициента теплопроводности; анализ погрешностей методики и измерений.

1.3 Получение навыков в проведении эксперимента.

2. ЗАДАНИЕ

2.1 Определить коэффициенты теплопроводности для двух видов теплоизоляционного материала – стекловаты и гипса.

2.2 Сравнить полученные экспериментально значения коэффициентов теплопроводности со справочными.

3. Теоретическое введение

Рассмотрим стационарный процесс теплопроводности в цилиндрической стенке с внутренним радиусом r = r₁ и внешним радиусом r = r₂. На поверхностях стенки заданы постоянные температуры t_c1 и t_c2. В заданном интервале температур теплопроводность материала стенки постоянна. Температура стенки изменяется только в радиальном направлении: t = f t(r). Процесс стационарный, объемные источники тепла в цилиндрической стенке отсутствуют. При данных допущениях уравнение теплопроводности (Лапласа) в цилиндрических координатах имеет вид:

(2.12)

Граничными условиями уравнения температуры являются:

t (r₁) = t_с1, t (r₂) = t_с2 . Методом разделения переменных находим решение уравнения (2.12):

(2.13)

и из него – радиальную плотность потока тепла:

.

Находим поток тепла на отрезке цилиндрической поверхности длиной l:

(2.14)

который, как и следует, не зависит от радиуса. Зная геометрические параметры цилиндрической стенки (радиусы r₁, r₂ , длину l), температуры внутренней и наружной поверхности и поток тепла, с помощью уравнения (2.14) мы можем определить теплопроводность материала:

. (2.15)

4. Описание лабораторной установки.

Принципиальная схема экспериментальной установки изображена на рис. 2.2.

На стенде поочередно устанавливаются два полых цилиндра, заполненных различными материалами. Полые цилиндры (элемент № 1 и № 2) образованы двумя соосно расположенными металлическими трубами, зазор между которыми заполнен испытуемыми материалами. Во внутренних трубах расположены нихромовые нагревательные элементы.

Мощность, потребляемая электронагревателем измеряется ваттметром и отображается индикатором РН1. Тепловой поток равномерно распределяется по длине цилиндров и при стационарном режиме вся теплота, выделяемая в электронагревателе, проходит через цилиндрическую поверхность исследуемого материала.

Температура внутренней и наружной поверхностей цилиндров измеряются термодатчиками Т1 …. Т8

Рис. 2.2. Принципиальная схема лабораторной установки

РН1 – регулятор напряжения	ИТ – измерители температуры
РW – измеритель мощности (ваттметра)	В – выключатель
НЭ – нагреватели элемента	Т 1…Т8 – термопары

Расчетные размеры элементов (образцов):

- внутренний диаметр полого цилиндра d₁ = 13,3 мм;

- наружный диаметр полого цилиндра d₂ = 37 мм;

- длина экспериментального участка l = 626 мм.