ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1
ТЕМА: Визначення коефіцієнту теплопровідності теплоізоляційного матеріалу.
2 МЕТА: Ознайомитися із способом експериментального визначення коефіцієнту
теплопровідності ізоляційного матеріалу методом “труби”.
3 ОБЛАДНАННЯ: дослідна установка, мікрокалькулятор, довідкова література.
ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
Теоретичні відомості
Усередині твердого тіла теплота поширюється теплопровідністю. Досвід пока-
зує, що кількість теплоти, яка проходить в твердому тілі від однієї шару до іншого, прямо пропорційна поверхні тіла, різниці температур його поверхонь, часу проход-ження теплоти та зворотньо пропорційна товщині тіла. Ця кількість теплоти зале-жить від властивостей матеріалу, з котрого виготовлена стінка. Властивості матеріа-лу враховуються коефіцієнтом 
, який називається коефіцієнтом теплопровідності. Коефіцієнт теплопровідності може бути визначений з рівняння Фур’є для цилінд-ричної стінки
, Вт (1)
де Q - кількість теплоти, яка проходить через кільцевий шар ізоляції, котра
розташована на металічній трубі, Вт;
- температура на внутрішній поверхні ізоляції, оС;
- температура на зовнішній поверхні ізоляції, оС;
- довжина труби, м;
- коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу, Вт/(м*К);
- відповідно зовнішній і внутрішній діаметри ізоляції, м.
Кількість теплоти, яка проходить крізь кільцевий шар ізоляції від електрона- грівача
Q = 
, Вт (2)
де І – сила струму, А;
U – напруга, В.
Для розрахунку температур на внутрішній і зовнішній поверхнях ізоляції приймаються середні значення температур
і 
, о С (3, 4)
Опис дослідної установки
Дослідна установка для визначення коефіцієнту теплопровідності (рисунок 1)
складається з металічної труби 1 довжиною = 1,6 м і діаметром d1 = 21 мм, яка по-крита шаром ізоляції з листового азбесту товщиною 
= 4 мм. Усередині труби роз-ташований електронагрівач 2, котрий підключений під час досліду до електромере-жі перемінного струму. Температури внутрішньої поверхні ізоляції визначаються за допомогою хромель - алюмелевих термопар Т – 2 і Т – 4 6 і 7, а зовнішньої поверх- ні – за допомогою термопар Т – 1 і Т – 3 8 і 9. Е.р.с. термопар вимірюється потенці-ометром типу ПП 10, сила струму амперметром 4, напруга вольтметром 5. Потуж-ність нагрівача регулюється реостатом 3.
Порядок проведення досліджень
4.3.1 Включити електронагрівач і встановити силу струму, наприклад І = 0,25 А.
Через кожні 2 - 3 хвилини проводити записи вимірювальних приладів і резуль-
Рисунок 1 – Схема лабораторної установки
тати заносити до таблиці 1. Для розрахунку приймати дані, які отримані тільки
при сталому (стаціонарному) режимі. Ознакою сталого режиму є незмінність
показань термопар на протязі 2 – 3 вимірів при постійній потужності електро-
нагрівача.
4.3.2 Виконав записи показань приладів 3 рази при незмінній силі струму, повторю-
ють дослід при іншій силі струму, наприклад при І = 0,4 А (знов 3 рази зняв-
ши показання).
4.3.3 Для І досліду визначають середні значення температур t1, t2, t3, t4 як середньо-
арифметичне по 3 значеннях виміру.
4.3.4 По формулах (3, 4) визначають температури на внутрішній і зовнішній по-
верхнях ізоляції.
4.3.5 По формулі (2) визначають кількість теплоти, яка проходить крізь кільцевий
шар ізоляції від електронагрівача.
4.3.6 Визначають коефіцієнт теплопровідності листового азбесту, виразивши його з формули (1)
, 
(5)
4.3.7 Розрахунки повторити з пункту 4.3.3 для ІІ досліду.
4.3.8 Визначають середнє значення коефіцієнту теплопровідності по формулі
, (6)
і порівнюють його з табличним. Роблять висновок.
І дослід
Таблиця 1 - Результати досліджень.
| № п/п | Електричний струм | Показання термопар | ||||
| І, А | U, В | Т - 1 | Т - 2 | Т - 3 | Т - 4 | |
| t1, оС | t2, оС | t3, оС | t4, оС | |||
ІІ дослід
4.4 ВИСНОВОК:
