Порядок проведения эксперимента
Включение и выключение экспериментальной установки проводит инженер.
Предварительно изучить устройство экспериментальной установки и методику проведения эксперимента.
Подготовить журнал наблюдений.
О готовности к проведению эксперимента сообщить преподавателю.
Переключить тумблер 6 на измерение напряжения на нагревателе Uн. Записать показания вольтметра 3 в журнал наблюдений.
Переключить тумблер 6 в положение U0 на измерение напряжения на образцовом сопротивлении. Записать показания вольтметра 3 в журнал наблюдений.
Записать показания измерителя температур 4 для внешней и внутренней поверхностей исследуемого материала в трех сечениях.
Каждые 5 10 мин (по указанию преподавателя) записывать в журнал наблюдений показания всех приборов до достижения стационарного режима, который характеризуется неизменными значениями температур в течение трех измерений.
Таблица1. Журнал наблюдений
№ |
Uн, В |
U0, В |
Показания измерительного прибора УКТ-38 |
|||||
t11, oC |
t21, oC |
t12, oC |
t22, oC |
t13, oC |
t23, oC |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
. . . |
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов эксперимента
1. Рассчитать среднюю температуру горячей (внутренней) поверхности tc1 и среднюю температуру холодной (наружной) поверхности tс2 исследуемых текстолитовых образцов:
; (6)
. (7)
2. Определить тепловой поток через цилиндрическую поверхность. При стационарном режиме тепловой поток равен мощности создаваемой нагревателем. Мощность электронагревателя рассчитывается по показаниям вольтметра:
, (8)
где Uн – напряжение на нагревателе; U0 – напряжение на образцовом сопротивлении; R0 – величина образцового сопротивления.
3. Определить коэффициент теплопроводности из формулы (4).
4. Сравнить полученный в результате эксперимента коэффициент теплопроводности с коэффициентом теплопроводности для данного материала в справочных таблицах. Определить погрешность проведения эксперимента.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение температурного поля. Назовите характеристики температурного поля.
2. Опишите одномерное стационарное температурное поле в неограниченном цилиндре. Дайте его аналитическое и графическое изображение.
3. Как изменяется градиент температуры по толщине цилиндрической стенки при стационарном тепловом потоке в случае, когда коэффициент теплопроводности не зависит от температуры?
4. Дайте объяснение понятиям: тепловой поток, поверхностная плотность теплового потока, линейная плотность теплового потока; приведите их единицы измерения.
5. Охарактеризуйте процесс теплопроводности.
6. Сформулируйте закон теплопроводности Фурье.
7. Что характеризует коэффициент теплопроводности?
8. Напишите дифференциальное уравнение теплопроводности для цилиндра.
9. Дайте характеристику условий однозначности. С какой целью они задаются?
10. Какие известны способы задания граничных условий для дифференциального уравнения теплопроводности? Перечислить и дать краткое определение.
11. Что характеризует коэффициент температуропроводности?
12. Какова связь между коэффициентом теплопроводности, коэффициентом температуропроводности и удельной объемной теплоемкостью материалов?
13. Поясните принцип работы экспериментальной установки и назначение отдельных элементов установки.
14. Перечислите измерительные приборы и дайте характеристику измеряемых величин, указав единицы измерения.
15. Опишите порядок обработки экспериментальных данных для определения коэффициента теплопроводности.
Библиографический список
1. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.