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

16196. Вина. Учебное пособие 274.5 KB
  Учебное пособие посвящено сложной в теоретическом и практическом плане теме, актуальность которой значительно возросла в связи с принятием нового Уголовного кодекса РФ. Автор останавливается на характеристике вины - главном, определяющем признаке субъективной стороны преступления, анализирует формы вины и обстоятельства, связанные с невиновным причинением вреда
16197. Господарське право. Підручник 1.78 MB
  Навчальне видання Пилипенко Анатолій Якович Щербина Валентин Степанович Господарське право Курс лекцій Відповідальний редактор І.Д.Борис Технічний редактор Г.В.Башкатов Коректор С.В.Таранов Підписано до друку 18.12.95. Формат ...
16198. Право изобретателя. Учебное пособие 3.59 MB
  А.А. Пиленко ПРАВО ИЗОБРЕТАТЕЛЯ В области промышленной с каждым годом возрастающее значение приобретает так называемое патентное право объем и содержание коего как предмета нового определяется очень различно но которое включает в себя непочатую
16199. Следственные версии. Учебное пособие 936.5 KB
  Научно-педагогическую работу автор сочетает с практической деятельностью в области борьбы с преступностью и укрепления социалистического правопорядка. Ныне генерал-майор Я. Пещак — заместитель министра внутренних дел ЧССР.
16200. Частное и субсидиарное обвинение. Учебное пособие 915.5 KB
  В монографии анализируются актуальные вопросы наделения частных лиц правом уголовного преследования. Основанная на личном опыте адвокатской деятельности автора и масштабном изучении научной литературы, законодательства и судебной практики, предлагаемая работа содержит не только их критический анализ
16201. Документальная информация о хозяйственных обществах в Украине. Учебное пособие 682.5 KB
  В монографии исследованы возникновение и историческое развитие понятий «документ» и «документальная информация», дана классификация информации, а также изучена юридическая природа информационных отношений с участием государственных органов (реестров) на примере Единого государственного реестра предприятий и организаций Украины
16202. История государства и права. Учебное пособие 526.5 KB
  Цикл лекций охватывает первый раздел курса Истории государства и права зарубежных стран. В нем ставится задача показать два пути наиболее раннего становления политико-правовой формы человеческой жизнедеятельности. Один из этих путей в исторической литературе называется Восточным или азиатским
16203. Уголовно-исполнительное право. Учебное пособие 2.41 MB
  Перминов О. Г. Уголовноисполнительное право учебное пособие для студентов высших учебных заведений обучающихся по специальности юриспруденция Москва 1999 Былина ББК 67.99 П82 Перминов О.Г. Уголовноисполнительное право: учебное по
16204. Основы работы в текстовом редакторе MS Word 56.5 KB
  Отчет по лабораторной работе № 5 Тема работы: Основы работы в текстовом редакторе MS Word Цель работы: Ознакомиться с основами работы в текстовом редакторе WORD. Научиться редактировать документ овладеть способами копирования и перемещения текста применять стили форм...