Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќписание экспериментальной установки. “ребовани€ к технике безопасности




ярославль, 2015


“ребовани€ к технике безопасности

ѕеред началом работы ознакомитьс€ с инструкци€ми по технике безопасности и пожарной безопасности є 1, 2, имеющимис€ в лаборатории.

 

1. ѕеред началом работы внимательно ознакомьтесь с пор€дком выполнени€ лабораторной работы.

2. ¬ключать установку можно только с разрешением руководител€.

3. Ќе загромождайте рабочее место оборудованием не относ€щемс€ к работе.

 

ѕо окончании работы получите разрешение от руководител€ выключить установку, выключите еЄ и приведите в пор€док рабочие место.

¬¬≈ƒ≈Ќ»≈

Ћабораторные работы €вл€ютс€ одной из ключевых составл€ющих курса Ђ“епломассообменї. ¬ыполнение лабораторных работ по этому курсу имеет своей целью закрепление теоретических знаний, освоение экспериментальных методик исследовани€ процессов теплопередачи, получение опыта работы с устройствами измерени€ теплофизических величин; способствует развитию навыков планировани€ экспериментальных исследований.

ƒл€ успешного выполнени€ лабораторных работ необходимо уверенно ориентироватьс€ в теоретическом описании исследуемых процессов, при этом осознавать то, что теоретическое описание основываетс€ на некоторой идеализации процесса, протекающего на лабораторной установке, и уметь оценивать вли€ние идеализации на теоретические предсказани€.  роме того, необходимо уметь определ€ть источники погрешностей измерени€, св€занные с погрешност€ми средств измерени€, несовершенством метода измерений и с услови€ми измерени€ физических величин.

ќчередна€ лабораторна€ работа выдаетс€ студенту преподавателем при отсутствии работ, выполненных частично. ¬ыполнение каждой лабораторной работы состоит из трех этапов, каждый из которых отражаетс€ в письменном отчете студента.

ѕервым этапом €вл€етс€ подготовка к работе на лабораторной установке. ¬ рамках учебного времени, выделенного на самосто€тельную работу по лабораторным работам, студент готовитс€ к проведению эксперимента, пользу€сь материалом насто€щих указаний и дополнительной литературой. ѕри подготовке необходимо у€снить характер исследуемого теплофизического процесса в общих чертах и в реализации на конкретной установке, разобратьс€ в теоретическом подходе к описанию процесса и быть способным воспроизвести теоретическое описание самосто€тельно. Ќеобходимо вы€снить, как функционирует и управл€етс€ лабораторна€ установка и каков пор€док проведени€ эксперимента, в том числе:

- какой пор€док действий обеспечивает безопасность работы на установке и отсутствие угрозы ее повреждени€;

- какие исследовани€ планируютс€ в ходе выполнени€ работы и какие режимы работы установки необходимы дл€ проведени€ этих исследований;

- какие услови€ необходимо соблюдать с целью минимизации погрешностей измерений.

ѕроделанна€ работа отражаетс€ в первой части письменного отчета, содержащей:

- краткое изложение теоретического описани€ исследуемого процесса, его основ;

- пор€док работы на лабораторной установке;

- таблицу дл€ данных измерений.

¬ рамках лабораторного зан€ти€ преподаватель провер€ет готовность к работе на экспериментальной установке и дает допуск к работе. √отовность к выполнению провер€етс€ по первой части письменного отчета, отдельные части которого преподаватель может потребовать изложить устно.

¬торым этапом €вл€етс€ собственно работа на установке. ¬о врем€ работы следует строго следовать пор€дку проведени€ эксперимента, в том числе соблюдать услови€ получени€ надежных измерительных данных. Ќа данном этапе необходимо получить нагл€дное представление

о характере протекающего процесса. ¬ ходе выполнени€ измерений следует оценивать корректность получаемых результатов, отмечать возможные аномалии процесса. ¬ажным условием получени€ надежных результатов €вл€етс€ аккуратное занесение результатов измерени€ в таблицу. √рубое нарушение правил работы на установке влечет за собой снижение оценки за работу. ѕо завершению работы на установке студент представл€ет преподавателю вторую часть отчета Ц заполненную таблицу данных измерений.

“ретьим этапом работы €вл€етс€ обработка результатов измерений и оформление письменного отчета, проводимое в рамках учебного времени, отведенного на самосто€тельную работу по лабораторным работам. Ќасто€тельно рекомендуетс€ проводить этот этап непосредственно после работы на установке. ƒл€ углублени€ понимани€ процессов, наблюдавшихс€ в ходе работы на установке, следует найти ответ на основные и дополнительные контрольные вопросы дл€ защиты работы.

“реть€ часть отчета должна включать:

- результаты обработки опытных данных;

- оценки погрешностей полученных результатов;

- ответы на основные контрольные вопросы к защите работы.

«авершаетс€ выполнение работы защитой отчета, в ходе которой студент представл€ет преподавателю полученные им результаты измерений, промежуточные и конечные результаты их обработки и ответы на контрольные вопросы и обсуждает их с преподавателем.

¬ ходе защиты оцениваютс€ знани€ теоретических основ лабораторной работы, корректность проведенных измерений и результатов их обработки, правильность определени€ погрешностей результатов, ответы на контрольные вопросы. ѕроводитс€ обсуждение допущенных ошибок.

ќформл€ть отчеты по лабораторным работам необходимо в отдельной тетради. ¬се отчеты должны быть выполнены от руки, графики выполн€ютс€ вручную на миллиметровой бумаге или стро€тс€ с помощью компьютерного программного обеспечени€ и распечатываютс€, после чего прикрепл€ютс€ к отчету.

 

Ћабораторна€ работа є1-2

 

 

Ђќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈  ќЁ‘‘»÷»≈Ќ“ј »«Ћ”„≈Ќ»я » —“≈ѕ≈Ќ» „≈–Ќќ“џ ѕќ¬≈–’Ќќ—“» “≈Ћј и определение зависимости степени черноты поверхности от температуры поверхностиї

 

 

÷ель работы

1. ќзнакомление с методикой проведени€ экспериментов по определению степени черноты поверхности тела.

2. –азвитие навыков проведени€ экспериментов.

«адание

1. ќпределить степень черноты ε и коэффициент излучени€ с поверхностей 2-х различных материалов (окрашенной меди и полированной стали).

2. ”становить зависимость изменени€ степени черноты от температуры поверхности.

3. —равнить значение степени черноты окрашенной меди и полированной стали между собой.

 

“еоретическое введение

 

“епловое излучение представл€ет собой процесс переноса тепловой энергии посредством электромагнитных волн.  оличество тепла, передаваемого излучением, зависит от свойства излучающего тела и его температуры и не зависит от температуры окружающих тел.

¬ общем случае тепловой поток, попадающий на тело, частично поглощаетс€, частично отражаетс€ и частично проходит сквозь тело (рис. 1.1).

 

(1)

–ис. 1.1. —хема распределени€ лучистой энергии

 

(2)

 

где - тепловой поток, падающий на тело,

- количества тепла, поглощаемое телом,

- количества тепла, отражаемое телом,

- количества тепла, проход€щего сквозь тело.

ƒелим правую и левую части на тепловой поток:

¬еличины называютс€ соответственно: поглощательной, отражательной и пропускательной способностью тела.

≈сли , то , т.е. весь тепловой поток, падающий на тело, поглощаетс€. “акое тело называетс€ абсолютно черным.

“ела, у которых , т.е. весь тепловой поток, падающий на тело, отражаетс€ от него, называютс€ белыми. ѕри этом, если отражение от поверхности подчин€етс€ законам оптики тела называют зеркальными Ц если отражение диффузное Ц абсолютно белыми.

“ела, у которых , т.е. весь тепловой поток, падающий на тело, проходит сквозь него, называютс€ диатермичными или абсолютно прозрачными.

јбсолютных тел в природе не существует, однако пон€тие о таких телах очень полезно, особенно об абсолютно черном теле, так как законы, управл€ющие его излучением, особенно просты, потому что никакое излучение не отражаетс€ от его поверхности.

 роме того, пон€тие абсолютно черного тела дает возможность доказать, что в природе не существует таких тел, которые излучают больше тепла, чем черные.

Ќапример, в соответствии с законом  ирхгофа отношение излучательной способности тела и его поглощательной способности одинаково дл€ всех тел и зависит только от температуры, дл€ всех тел, включа€ и абсолютно черное, при данной температуре:

 

(3)

 

“ак как поглощательна€ способность абсолютно черного тела а и и т.д. всегда меньше 1, то из закона  ирхгофа следует, что предельной излучательной способностью обладает абсолютно черное тело. ѕоскольку в природе абсолютно черных тел нет, вводитс€ пон€тие серого тела, его степени черноты ε, представл€ющее собой отношение излучательной способности серого и абсолютно черного тела:

 

 

—леду€ закону  ирхгофа и учитыва€, что можно записать откуда т.е. степень черноты характеризует как относительную излучательную, так и поглощательную способность тела. ќсновным законом излучени€, отражающего зависимость интенсивности излучени€ отнесенную к этому диапазону длин волн (монохроматическое излучение), €вл€етс€ закон ѕланка.

 

(4)

 

где - длина волн, [м];

 

;

 

и - перва€ и втора€ посто€нные ѕланка.

 

Ќа рис. 1.2 это уравнение представлено графически.

 

–ис. 1.2. √рафическое представление закона ѕланка

 

 ак видно из графика, абсолютно черное тело излучает при любой температуре в широком диапазоне длин волн. — возрастанием температуры максимум интенсивности излучени€ смещаетс€ в сторону более коротких волн. Ёто €вление описываетс€ законом ¬ина:

 

(5)

 

√де - длина волны, соответствующа€ максимуму интенсивности излучени€.

ѕри значени€х вместо закона ѕланка можно примен€ть закон –еле€-ƒжинса, который носит кроме того название Ђзакон длинноволнового излучени€ї:

 

(6)

 

»нтенсивность излучени€, отнесенна€ ко всему интервалу длин волн от до (интегральное излучение), можно определить из закона ѕланка путем интегрировани€:

 

(7)

 

где - коэффициент излучени€ абсолютно черного тела. ¬ыражение носит название закона —тефана-Ѕольцмана, который был установлен Ѕольцманом. ƒл€ серых тел закон —тефана-Ѕольцмана записывают в виде:

 

(8)

 

- излучательна€ способность серого тела. “еплообмен излучением между двум€ поверхност€ми определ€етс€ на основании закона —тефана-Ѕольцмана и имеет вид:

 

(9)

 

≈сли , то приведенна€ степень черноты становитс€ равной степени черноты поверхности , т.е. . Ёто обсто€тельство положено в основу метода определени€ излучательной способности и степени черноты серых тел, имеющих незначительные размеры по сравнению с телами, обменивающимис€ между собой лучистой энергией

 

(10)


(11)

 

 ак видно из формулы, определени€ степени черноты и излучательной способности серого тела необходимо знать температуру поверхности испытуемого тела, температуру окружающей среды и лучистый тепловой поток с поверхности тела . “емпературы и могут быть замерены известными способами. ј лучистый тепловой поток определ€етс€ из следующих соображений.

–аспространение тепла с поверхности тел в окружающее пространство происходит посредством излучени€ и теплоотдачи при свободной конвекции. ѕолный поток с поверхности тела, таким образом, будет равен:

 

, откуда ;

 

- конвективна€ составл€юща€ теплового потока, котора€ может быть определена по закону Ќьютона-–ихмана:

 

(12)

 

¬ свою очередь, коэффициент теплоотдачи может быть определен из выражени€:

 

(13)

где

определ€ющей температурой в этих выражени€х €вл€етс€ температура пограничного сло€:

 

–ис. 2 —хема экспериментальной установки

 

”словные обозначени€:

¬ Ц включатель;

–1, –2 Ц регул€торы напр€жени€;

PW1, PW2 Ц измерители мощности (ваттметры);

ЌЁ1, ЌЁ2 Ц нагревательные элементы;

»“1, »“2 Ц измерители температуры;

“1, “2 и т.д. Ц термопары.

 

ќписание экспериментальной установки

 

Ёкспериментальна€ установка, принципиальна€ схема которой изображена на рис.2, предназначена дл€ определени€ степени черноты двух тел Ц окрашенной медной трубы (элемент 1) и полированной стальной трубы (элемент 2).

ћедна€ и алюминиева€ трубы имеют одинаковые размеры: диаметр трубы d = 40мм, длинна труб l = 470мм.

¬ элементах 1 и 2 предусмотрена теплова€ защита торцевых поверхностей. “емпературы поверхности элементов измер€етс€ с помощью термопар “1, “2 и т.д.(рис.2)

Ёлектронагреватели подключены к источнику переменного тока через регул€торы напр€жени€ –1, –2. ћощность потребл€ема€ электронагревател€ми (тепловой поток Q) определ€етс€ по ваттметрам PW1, PW2.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-24; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 586 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

ƒва самых важных дн€ в твоей жизни: день, когда ты по€вилс€ на свет, и день, когда пон€л, зачем. © ћарк “вен
==> читать все изречени€...

1133 - | 1053 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.052 с.