16364

Определение теплопроводности твердых теплоизоляционных материалов

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №1. Определение теплопроводности твердых теплоизоляционных материалов Цель и задачи работы: ознакомление со стационарным методом измерения коэффициентов теплопроводности теплоизоляционных материалов и про...

Русский

2013-06-20

133 KB

20 чел.

PAGE   \* MERGEFORMAT 3

Лабораторная работа №1.

Определение теплопроводности твердых теплоизоляционных материалов

Цель и задачи работы:

- ознакомление со стационарным методом измерения коэффициентов теплопроводности теплоизоляционных материалов и проведение измерений теплопроводности на автоматизированном учебном лабораторном стенде;

- экспериментальное определение коэффициента теплопроводности  теплоизоляционного материала.

Основные сведения

Стационарные методы измерения теплопроводности, простейшие по теоретическому обоснованию, начали развиваться раньше других методов и в  настоящее время достигли значительного совершенства за счет использование современных средств контроля и измерения. С их помощью исследуются самые различные материалы: металлы, полупроводники, теплоизоляторы, волокна, порошки, жидкости и газы.

Для изучения теплопроводности твердых теплоизоляционных материалов, неметаллических жидкостей и газов применяются, в основном, методы, в которых испытуемый образец имеет форму пластины, трубы или полого шара и обеспечиваются условия для протекания через образец одномерного теплового потока.

Рассмотрим плоскопараллельную пластину, пронизываемую одномерным тепловым потоком с линиями тока, перпендикулярными к поверхности пластины. Теплообмен теплопроводностью через такую стенку происходит согласно закону Фурье:

, (Вт/м2)     (1)

где   - коэффициент теплопроводности материала пластины, (Вт/(м*К));   - температуры боковых поверхностей температуры, (К);   - толщина пластины, м

Формула (1) применяется в том случае, если коэффициент λ принимается  постоянным, не зависящим от температуры, что справедливо при малых перепадах температуры. В общем случае следует учитывать температурную зависимость коэффициента теплопроводности материала.

Известно, что для большинства теплоизоляционных материалов в узком интервале температур (до 50 К) величина коэффициента теплопроводности с достаточной степенью точности описывается линейной функцией вида:

При использовании образцов конечных размеров часть теплового потока, поступающего в образец, рассеивается во внешнюю среду – это требуется учитывать в эксперименте.

Если образцы изготовлены из воздушно-пористых материалов  малой  плотности, или исследуются газы или жидкости, то влиянием контактных сопротивлений можно пренебречь.

В настоящее время известно много разнообразных практических схем  

стационарного  метода  плоского  слоя  для  измерения  теплопроводности

материалов.

Описание экспериментальной установки

Используемая в эксперименте установка (рис. 1) состоит из основания (1) монтажными стойками (2), удерживающими прижимной механизм (6, 11) охладителя (8, 9). Нагреватель (4), установленный на пенопластовой основе (3) подключается к автоматическому трансформатору (13). К нагревателю сверху плотно прижимается испытуемый образец (5) диаметром 120 мм и толщиной 25 мм. Вся система смонтирована в корпусе с полыми стенками заполненными вакуумом (8). Термопара Т1 закреплена на корпусе нагревателя снизу, Т2 – сверху, Т3 – со стороны нагревателя у боковой стенки образца, Т4 – посередине с холодной стороны. Температуры Т1 и Т2 выводятся на измеритель ТРМ 200, расположенный слева (7) (Т1 – красный дисплей, Т2 – зеленый), а температуры Т3 и Т4 соответственно на измерителе справа (12) (Т3 –красный дисплей, Т4- зеленый). Напряжение на автотрансформаторе (ЛАТР) отображается на его стрелочном приборе, а также может фиксироваться мультиметром.

Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки

  1.  основание, 2 – стойка монтажная, 3 – нижняя прослойка пенопласта, 4 - нагреватель, 5 – испытываемый образец, 6 – прижимные гайки, 7, 12 – измерители ТРМ 200, 8 – теплоизолирующий кожух, 9 – вентилятор, 10 – радиатор, прижимная пластина, 13 – ЛАТР, 14 – измеритель напряжения на выходе ЛАТРа.

Напряжение нагревателя регулируется автотрансформатором, ограниченным диапазоном регулирования до 25 В. В процессе регулирование к клеммам «выход» подключается мультиметр для более точной фиксации напряжения подаваемого на нагреватель. Сигналы с термопар в режиме реального времени отображаются на измерителях ТРМ 200.

 

Обработка результатов

  1.  Коэффициент формы образца      , (м-1)

где  F – площадь поверхности образца, , м2;

 - толщина образца, м.

  1.  Тепловой поток от нагревателя     , Вт

где  U – напряжение, подаваемое на нагреватель определяется по показаниям вольтметра, установленного в ЛАТР, В

 R – сопротивление нагревателя, R=30 Ом

  1.  Для каждого режима посчитать коэффициент теплопроводности:

,

где   - средние температуры поверхностей образца с горячей и холодной стороны соответственно, К;

Учитывая, что образец находится в термостатирующей оболочке, заполненной вакуумом, то радиальными потерями можно пренебречь.

Параметры процесса

№№

F, м2

Q, Вт

tг, К

tх, К

, К

, Вт/(м*К)

1

Выводы

Среднеквадратичная относительная погрешность:

.

PAGE  

PAGE  3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23676. ЧЕЛОВЕК В ДОМАШНЕМ ХОЗЯЙСТВЕ 84.5 KB
  Понятие домашнего хозяйства. Для экономистов сфера домашнего хозяйства является €œпериферией€ не первого и даже не второго порядков. Неоклассическая экономическая теория проводила жесткое различие между сферой производства в которой действовали фирмы и сферой потребления к которой безоговорочно относились домашние хозяйства. Тем не менее уже на пороге домашнего хозяйства мы сталкиваемся с проблемой: человек в таком хозяйстве может быть занят полный рабочий день и полную рабочую неделю но вправе ли мы считать его деятельность трудом Как...
23677. ПОДХОДЫ К ПРОБЛЕМАМ СОЦИАЛЬНОГО РАССЛОЕНИЯ 147.5 KB
  ПОДХОДЫ К ПРОБЛЕМАМ СОЦИАЛЬНОГО РАССЛОЕНИЯ В следующих двух лекциях мы рассмотрим проблемы социальной и экономической стратификации. И вроде бы они демонстрируют понимание того что экономические перспективы человека определяются не только уровнем материального благосостояния родителей но и €œсемейным капиталом€ который складывается из общественной репутации и социальных связей профессиональных навыков и культурных ценностей впитанных в соответствующей социальной среде. Какоето значение еще может иметь размер группы а тип социальной...
23678. МИР ХОЗЯЙСТВА: МОДЕЛИ ОДНОЛИНЕЙНОГО РАЗВИТИЯ 116.5 KB
  МИР ХОЗЯЙСТВА: МОДЕЛИ ОДНОЛИНЕЙНОГО РАЗВИТИЯ Экономика и общество связаны множеством прочных нитей. Базируясь на широком основании культурных властных и других социальных отношений экономика выступает таким образом как мир хозяйства. Каким бы конкретным вопросом не занимался исследователь не важно экономист или социолог он волейневолей всегда исходит из неких концептуальных предположений о том что представляет собой исследуемый мир хозяйства какое место занимает он в историческом процессе.
23679. СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ИДЕОЛОГИЙ 156.5 KB
  Идеалысредства это способы их достижения в числе которых мы обнаруживаем: формы собственности и формы организации хозяйства характер и степень государственного вмешательства в экономику способы распределения благ и утверждения трудового порядка. Консерватизм не отвергает прав индивида как частного собственника а проводит принцип единонаследия майората как способ воспроизводства этой собственности поддерживает наследственные привилегии и принцип назначаемой сверху опеки со стороны собственника или сообщества государства. Ему...
23680. ЧЕЛОВЕК В ХОЗЯЙСТВЕННОЙ СИСТЕМЕ РОССИИ 161 KB
  Дипломы освобождают их от тяжелого физического труда обеспечивают сносный доход и определенный престиж занятий. И отделение €œобразованных€ от €œпростых людей€ воспроизводится весьма отчетливо хотя различия между ними по уровню жизненных стандартов минимальны или просто отсутствуют проявляясь скорее в условиях труда и стиле жизни. Идеи всеобщности труда и благотворности трудового воспитания воплощаются в стремлении не просто к полной но к максимальной занятости когда работу имеют не только все те кто хочет трудиться но и те кто этого...
23681. История социологии 73.5 KB
  Кант и многие другие которые серьезно обогатили наши знания об обществе и поведении людей. Они как и нынешние социологи изучали традиции обычаи нравы и взаимоотношения людей обобщали факты строили концепции которые завершались практическими рекомендациями о том как усовершенствовать общество. Чтобы этого не происходило знать необходимо лишить частной собственности которая согласно Платону развращает нравы людей. К управлению обществом следовало допускать людей достигших 50 лет высокообразованных и талантливых.
23682. ДВА ПОДХОДА К ЧЕЛОВЕКУ В СОЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ 252.5 KB
  Трудно предсказать как пойдет дальше процесс самоутверждения экономической теории и социологии всякая популярность не вечна но сегодня обе дисциплины переместились в центр внимания и возникла необходимость определения их методологических границ. В нашем распоряжении уже имеются примеры удачного описания эволюции представлений о человеке в экономической теории. Кратко ознакомившись с этими этапами в первых двух лекциях следуя сначала за экономистами а затем за социологами в третьей лекции мы перейдем к исходному определению предмета...
23683. ХОЗЯЙСТВЕННАЯ МОТИВАЦИЯ И ТИПЫ РАЦИОНАЛЬНОСТИ 157 KB
  ХОЗЯЙСТВЕННАЯ МОТИВАЦИЯ И ТИПЫ РАЦИОНАЛЬНОСТИ После определения сравнительных контуров экономикотеоретического и экономикосоциологического подходов следует подробнее остановиться на одном из наиболее сложных вопросов характере мотивации поведения человека в экономике. Если некое благо оказывается значимым желаемым для человека то оно превращается в стимул внешний объект стремления актуализированную потребность. Когда же импульс стремления к этому объекту проходит через сознание человека стимул перерастает в мотив внутреннее...
23684. ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВО КАК ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ И ИСТОРИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН 99.5 KB
  ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВО КАК ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ И ИСТОРИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН €œЭкономический человек€ в политической экономии впервые появляется в качестве предпринимателя и под ним подразумевается отнюдь не €œсредний€ человек а именно предприниматель. Предпринимательство относится к числу понятий чрезвычайно богатых по своему содержанию и привлекает внимание целого ряда исследовательских дисциплин. Задача данной и последующей лекций рассмотреть предпринимательство с различных точек зрения: экономиста психолога социолога....