Порядок проведення досліджень

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: