ТТД ЛАБАРАТОРНАЯ РАБОТА. Лабораторная работа 1 Определение коэффициента теплопроводности твердых тел методом цилиндрического слоя
 Скачать 161.55 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина”. Кафедра технические основы термодинамики Лабораторная работа № 1 Определение коэффициента теплопроводности твердых тел методом цилиндрического слоя Выполнила Студентка 2-15 уч.группы Инженерно-физического факультета Шильцина Анастасия Проверила Доцент кафедры ТОТ, к.т.н., доцент Корочкина Елена Евгеньевна Оценка__________ Иваново 2021 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА МЕТОДОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СЛОЯ Задание 1. Экспериментально определить коэффициент теплопроводности текстолита методом цилиндрического слоя. 2. Сравнить экспериментальное значение коэффициента теплопроводности с данными из справочника. Явление переноса теплоты теплопроводностью в неоднородном поле температур обусловлено взаимодействием микрочастиц вещества (молекул, атомов, свободных электронов и т.п.). В твердых телах перенос теплоты происходит только посредством теплопроводности. Поэтому в качестве исследуемого материала в данной лабораторной работе используется тело цилиндрической формы, выполненное из текстолита. Экспериментальная установка Схема экспериментальной установки изображена на рис. 2.   Источник питания 1 подключен к установке посредствам разъемов ИП. На передней панели расположены: тумблер электропитания установки 2, универсальный вольтметр 3, восьмиканальный измеритель температуры 4 типа УКТ-38, подключенный к шести хромель-копелевым термопарам, тумблер 5 подачи электропитания на измеритель температуры, тумблер 6 для переключения вольтметра на измерение падения напряжения на образцовом сопротивлении (U0) и напряжения на цилиндрическом нагревателе (Uн). 6 На рис. 3 приведена принципиальная схема рабочего участка установки. На цилиндрическом нагревателе 1 расположена медная термостатирующая трубка 2, на наружную поверхность которой надет исследуемый образец 3, выполненный из текстолита. Длина рабочего участка образца равна 60 см. Внутренний диаметр исследуемого образца d1 = 22 мм, а наружный диаметр d2 = 30 мм. Для уменьшения вертикальных конвективных потоков образец по высоте разделен тонкими пластинами 4. Для уменьшения тепловых потерь на торцах нагревателя расположены теплоизолирующие втулки 5 из пенопласта. Электропитание к нагревателю подводится от источника питания 1 (см. рис. 2) через разъемы ИП. Последовательно с нагревателем включено образцовое сопротивление R0 (см. рис. 3) для определения величины электрического тока в цепи по измеренному значению падения напряжения на R0. Величина образцового сопротивления R0 — 0,1 Ом. На внутренней и наружной поверхностях исследуемого образца расположены шесть хромель-копелевых термопар (по три термопары на каждой поверхности), которые измеряют температуры в трех сечениях. Термопары подключены к измерительному прибору УКТ–38 в следующей последовательности: 1 канал – температура внутренней поверхности в сечении I(Т11); 2 канал – температура внешней поверхности в сечении I (Т21); 3 канал – температура внутренней поверхности в сечении II(Т12); 4 канал – температура внешней поверхности в сечении II (Т22); 5 канал – температура внутренней поверхности в сечении III(Т13); 6 канал – температура внешней поверхности в сечении III(Т23). Порядок проведения эксперимента 1. Изучить устройство экспериментальной установки и методику проведения эксперимента. 2. Подготовить журнал наблюдений. 3. О готовности к проведению эксперимента сообщить преподавателю. 4. Переключить тумблер 6 на измерение напряжения на нагревателе Uн. Записать показания вольтметра 3 в журнал наблюдений. 5. Переключить тумблер 6 в положение U0 на измерение напряжения на образцовом сопротивлении. Записать показания вольтметра 3 в журнал наблюдений. 6. Записать показания измерителя температур 4 для внешней и внутренней поверхностей исследуемого материала в трех сечениях. 7. 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. Журнал наблюдений: Данные установки Длина рабочего участка- l=384 мм Внут. диаметр образца- d1=22 мм Внеш. Диаметр образца- d2=34 мм Веч. Образцового сопротивления -  = 0.1 ОмРезультаты эксперимента
 = 417 Вт/ ( ;𝛌= 397 Вт/ ( ;𝛌= 396 Вт/ (м^2 К)Результаты обработки 1. Рассчитать среднюю температуру горячей (внутренней) поверхности Тw1 и среднюю температуру холодной (наружной) поверхности Тw2 исследуемых текстолитовых образцов:      45,103    29,342. Определить тепловой поток через цилиндрическую поверхность. В стационарном режиме тепловой поток равен мощности нагревателя: Q=  Q=60,5∙  Q=65∙  = 42,25 Q= 70∙  =49где Uн – напряжение на нагревателе, В; U0 – напряжение на образцовом сопротивлении, В; R0 – величина образцового сопротивления, Ом. 3. Определить коэффициент теплопроводности по формуле. 𝛌=  𝛌=  0,440𝛌=  −0,40  4. Сравнить экспериментально полученный коэффициент теплопроводности с коэффициентом теплопроводности текстолита, приведенным в справочнике. Определить погрешность экспериментального определения коэффициента теплопроводности.   = −614,8   |
В