39226

Измерение коэффициента теплопроводности сыпучего материала

Контрольная

Физика

Ознакомление с методикой измерения коэффициента теплопроводности сыпучих материалов измерение коэффициента теплопроводности песка. Коэффициент теплопроводности В феноменологической теории теплопроводности перенос тепловой энергии рассматривается подобно течению жидкости. Согласно закону Фурье 1 где  коэффициент теплопроводности.

Русский

2013-10-01

114 KB

3 чел.

Работа 7

Измерение коэффициента теплопроводности сыпучего материала

Цель работы. Ознакомление с методикой измерения коэффициента теплопроводности сыпучих материалов, измерение коэффициента теплопроводности песка.

Теоретическое введение

§1. Коэффициент теплопроводности

В феноменологической теории теплопроводности перенос тепловой энергии рассматривается подобно течению жидкости.

Плотность потока тепла – это вектор численно равный количеству тепла проходящего в одну секунду через единичную площадку, перпендикулярную к направлению переноса тепла: . Согласно закону Фурье   (1), где - коэффициент теплопроводности.

§2. Перенос тепла в радиальном направлении цилиндра

Пусть внутри цилиндрической полости имеется источник тепла мощностью Р и на внутренней поверхности радиуса r1 температура Т1. Через цилиндрическую поверхность S радиуса r наблюдается перенос тепла:

(2).

Представим (2) в виде:  (3). Интегрируя, получаем:

;        (4).

Уравнение (4) задает закон изменения температуры в радиальном направлении. Из этого уравнения следует, что разность температур между наружной и внутренней поверхностями цилиндрического слоя:  (5).

Практическая часть

Методика измерения

Схема установки представлена на рисунке.

Метод измерения основывается на использовании формулы (5), из которой следует:  (6). Нагревательный элемент 1 помещен внутрь металлической трубки 2. Все это помещается внутрь цилиндрического стакана 3. Между 2 и 3 помещается исследуемый сыпучий материал (песок). Система элементов 1, 2, 3 размещена на подставке 4. Сверху для уменьшения теплопотерь накрывается теплоизолятором из пенопласта.

Измерение разности температур осуществляется медь-константиновыми термопарами. Одна термопара измеряет , где  . Другая термопара измеряет . Здесь Т – температура холодного тела (ХТ). Величины термоэдс  и  измеряются электронным вольтметром.

С учетом методики измерения температур:      (7).

Радиальный поток тепла задается нагревательным элементом, мощность которого находится по показаниям амперметра и вольтметра в цепи нагревательного элемента: . Подстановка РН в формулу (7) даст завышенное значение , тепловая мощность, переносимая при теплопроводности  . Величина потерь Рпот  зависит от разности температур Т10. Для исключения, вызванной тем, что   может быть использована апроксимационная методика. Для этого  проводят измерения при разных мощностях в интервале от 0 до Рмах. В нашем случае Рмах=1,5 В. Находят в эксперименте , которая пропорциональна . По полученным результатам строят зависимости либо , либо .

Построив графики, экстраполяцией к нулевым значениям РН или находят 0.

Тогда  (8).

Выполнение работы

  1.  Соберите установку. Засыпьте песок в пространство между цилиндрами.
  2.  Разбейте интервал мощности нагревателя 0 – 1,5 Вт на 5 частей. Установите первое номинальное значение мощности. Подождите пока  не будет меняться. Снимите показания JH, UH,  и , занеся их в таблицу.

      =                                  r1=                                      r2=

JH

UH

PH

    =                                            =                                                  =

  1.  Проведите измерения при следующих значениях мощности нагревателя.
  2.  Найдите  для измеренных значений мощностей.
  3.  Постройте графики  и .
  4.  Экстраполяцией графиков к нулевым значениям по PH и  найдите  и .

При использовании компьютера находиться аппроксимация от PH  или  степенным рядом. Тогда  численно равна свободному члену.

Найдите среднее значение .

7. Рассчитайте

3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41337. Регулировка токов и напряжений 916.5 KB
  Приборы: два реостата 500 Ом; 06А амперметр точность 0. Задание 1: изучение реостата. Исследуемая схема: где  сопротивление потребляющей ток нагрузки; R – сопротивление полностью введенного реостата;  электродвижущая сила источника тока А – амперметр; V1 – вольтметр для нагрузки; V2 – вольтметр для источника тока; К – ключ.
41338. Регулировка токов и напряжений. Дополнение к лабораторной работе 252.05 KB
  При сопоставлении графиков зависимостей можно сказать, что при малых токах лучше использовать потенциометр, а при больших – реостат.
41339. ОСНОВНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ С ЭЛЕКТРОННЫМ ОСЦИЛОГРАФОМ 274.5 KB
  Для проверки линейности усилителя вертикального отклонения осциллографа строим график зависимости отклонения луча от подаваемого напряжения измеренного вольтметром V по схеме 1. II Для определения чувствительности осциллографа по осям X и Y строим графики зависимости отклонения луча от положения ручек регулировки чувствительности. Усилитель вертикального отклонения. Максимальная чувствительность усилителя вертикального отклонения = 2.
41340. Определение модуля Юнга по растяжению проволоки 189.5 KB
  Цели и задачи: необходимо вычислить модуль Юнга для проволоки определив удлинение этой проволоки ΔL под действием приложенной к ней силы F при известной длине проволоки L и площади поперечного сечения S. Приборы и материалы: для определения модуля Юнга используется установка которая состоит из проволоки закрепленной в кронштейне к нижнему концу которой подвешивается растягивающий груз играющий роль деформирующей силы. Для определения удлинения проволоки под действием груза служит зеркальце прикрепленное вертикально к горизонтальному...
41341. Разработка системы менеджмента предприятия по производству одежды из кофе 836 KB
  Впервые производство «кофейной» одежды было разработано тайваньской компанией Singtex. Аналогичным производством линии спортивной одежды из кофе занимается калифорнийская фирма Virus. На Российском рынке данный вид продукции пока не существует, поэтому существует перспектива создания линии экологически чистой одежды и в нашей стране.
41342. Изучение закономерностей прохождения электронов в вакууме. Закон степени трех вторых. Определение удельного заряда электрона 493 KB
  Анодное напряжение и напряжение накала подается на кенотрон от универсального источника питания УИП2 который позволяет регулировать постоянное напряжение на аноде в диапазоне от 10 до 300В с плавным перекрытием переключаемых поддиапазонов при токе нагрузки до 250 мА. Напряжение накала переменное и равно 126В с предельным током нагрузки до 30 А. Установить ток накала кенотрона IН =29 А. Непостоянство тока накала обусловлено увеличением сопротивления нити накала при ее нагревании а также небольшими скачками напряжения источника питания...
41343. Определение скорости полёта пули методом баллистического маятника 19 KB
  Определение скорости полёта пули методом баллистического маятника. Результаты измерения скорости полёта пули: I=0.