51227

Дослідження процесів теплообміну та порівняння потоків теплоти через різні поверхні термодинамічної системи

Лабораторная работа

Физика

Основною метою роботи є визначення коефіцієнта співвідношення теплових потоків що виходять з заданої термодинамічної системи через дві поверхні відкриту поверхню води та стінки сосуду тобто оцінка ефективності теплоізолюючих параметрів стінок сосуду. Порядок виконання роботи Залити в сосуди визначену кількість гарячої води з температурою t1. Визначити початкові дані температуру води і зовнішнього середовища tзс і занести в таблицю 3. де c питома теплоємкість рідини теплоємність води с = 4187 Дж кг˚С; m маса води у сосуді...

Украинкский

2014-02-08

470 KB

5 чел.

Лабораторна робота №3

Дослідження процесів теплообміну та порівняння потоків теплоти через різні поверхні термодинамічної системи

Мета роботи: дослідити процеси теплообміну, що відбуваються у вибраній термодинамічній системі та визначити коефіцієнт співвідношення теплових потоків через різні поверхні розділу. 

Обладнання: установка для нагрівання рідини; термометр з робочим діапазоном вимірювання температур 0 - 100 °С; секундомір, експериментальні сосуди.

Загальні положення

При розгляді реальних термодинамічних систем часто велика складність виникає у правильному встановленні меж застосування законів термодинаміки, що описують ідеальні термодинамічні процеси (лабораторна робота №1), визначення коефіцієнтів і уточнюючих формул (лабораторна робота №2), які дозволяють наблизитись до максимально точного вирішення поставленої задачі. В окремих випадках є можливість виконати тільки оціночні розрахунки, які непрямо характеризують ефективність розробленої машини, конструкції, теплотехнічного пристрою.

В даній роботі виконується розгляд термодинамічних систем, які складаються з різних сосудів для досліджень, наповнених гарячою водою, яка обумовлює тепловміст системи. Перший (рис. 3.1) з подвійними скляними стінками (між якими забезпечено розрідження повітря). Другий контрольний (для порівняння параметрів). Конструкція стінок першого сосуду забезпечує мінімізацію процесів теплопередачі крізь них, але розрахунок цих процесів неможливий при незаданих вхідних умовах товщині стінок, коефіцієнтів теплопровідності, величини розрідження і т. інш. Основною метою роботи є визначення коефіцієнта співвідношення теплових потоків, що виходять з заданої термодинамічної системи через дві поверхні відкриту поверхню води та стінки сосуду, тобто оцінка ефективності теплоізолюючих параметрів стінок сосуду.

Кінцевий результат дослідження та розрахунків, є величиною наближеною, неточність якого визначається  вимогами до точності визначення проміжних параметрів та прийнятих коефіцієнтів.

Порядок виконання роботи

  1.  Залити в сосуди визначену кількість гарячої води з температурою t1.
  2.  Визначити початкові дані (температуру води і зовнішнього середовища tзс) і занести в таблицю 3.1.
  3.  Зафіксувати час початку досліду, зачекати встановлений термін і визначити кінцеву температуру t2 у сосудах.
  4.   Розрахувати середні температури в кожному з сосудів під час досліду за формулою (1), кількість теплоти, втраченої з них за заданий час за формулою (2).

tср = (t2 + t1)/2                (1)

QΣвтр = c m(t1- t2), Дж (2)

Рис. 3.1. Ескіз першого сосуду для

Дослідження m=530g.

де c  питома теплоємкість рідини (теплоємність води с = 4187 Дж/кг˚С); m  маса води у сосуді, кг; t2  кінцева температура, ˚C, t1  початкове значення температури.

                                 

                          Риc. 3.2 Eскіз другого сосуду для дослідження m=500g.

Таблиця 3.1.

τ хв

t1 °С

tср °С

tзс°С

QΣвтр КДж

Qпв Σвтр, Дж

QСт Σвтр

Дж

К

t2 °С

QпвК 

Дж

QпвВип Дж

скл.

1200

50

48,5

  20

    6,28

1,473

4,807

47

 0,981

   0,492

мет.

1200

51,5

47,25

  20

    18.8

2,414

16,386

43

 1,573

  0,841

 

  1.  Розрахувати теоретичне значення кількості теплоти, втраченої з кожного з сосудів за рахунок випромінювання через поверхню води за формулою (3). Отримані значення занести в таблицю 3.1.

Згідно законів Кірхгофа та Стефана-Больцмана втрати тепла за рахунок теплообміну випромінюванням, розраховується за формулою:

Qпвип. = со τ SПВ ((Тcp/100)4 зс/100)4), Дж              (3)

де со = 5,67 Вт/(м2 К4) коефіцієнт випромінювання абсолютно-чорного тіла;

 τ  час процесу, с,

 SПВ  площа поверхні води, м2.

 Тcp, Тзс середня абсолютна (за весь дослід) температура води та    зовнішнього середовища відповідно, К;

  1.  Визначити втрати теплоти з кожного з сосудів за рахунок конвективного теплообміну через поверхню води за формулою (4).

За законом Ньютона-Ріхмана визначається кількість теплоти, що передається за рахунок конвективного теплообміну: 

QпвК = α τ SПВ (tcp  tзс), Дж                   (4)

 

де α  коефіцієнт тепловіддачі, Дж/(м2с˚С) (взяти його значення з результатів лабораторної роботи №2)

  1.  Розрахувати сумарні втрати теплоти через поверхню води за формулою (5) та втрати теплоти через стінки кожного з сосудів за формулою (6).

QПВΣвтр = QПВК + QПВип. , Дж                (5)

 

QСтΣвтр = QΣвтр  QПВΣвтр , Дж              (6)

 

 

8.  Визначити площу бокової поверхні сосуду Sстін та розрахувати коефіцієнт співвідношення теплових потоків за формулою (7), який показує в скільки разів тепловий потік через одиницю поверхні відкритої поверхні води більший ніж через одиницю поверхні стінки сосуду.

К = (QПВΣвтр Sстін) / (QСтΣвтр SПВ),        (7)

Висновок :


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74857. Причитания как жанр обрядовой поэзии (ответ сделан по конспекту статьи Чистова «Русская причеть» + кое-что добавлено из учебника Ю. М. Соколова) 101.52 KB
  Следует рассматривать причитания в их связи с обрядами свадебными похоронными рекрутскимиибо как жанр они бытуют преимущественно в рамках обряда. В этих случаях причитания становились ритуально обязательными моментами обряда создавалась...
74858. Понятие о песенно-эпической циклизации в былинах. Образ князя Владимира 156.09 KB
  Святорусские богатыри Былины о Садко о Василии Буслаеве. Василий выиграл пари у Новгорода как и Садкокупец в одной из былин. Иной тип героя представляет Садко. Садко выражает собою бесконечную удаль; но эта сила и удаль основаны на бесконечных денежных средствах приобретение которых возможно только в торговой общине.
74859. Народная свадебная поэзия (состав и отношение к обрядам) 74.95 KB
  Свадебный приговор ритуальная речь участников свадьбы; основные носители сторона жениха; смеховая стилистика Свадебные лирические песни исполняют девушки или женщины хор поигрицы; взгляд на свадьбу со стороны; сюжетность; повествование от 3 л. Свадебные величальные песни исполняют девушки или женщины поигрицы в составе ритуала опевания; хвалебный характер; идеальный мир Свадебные корильные песни исполняют...
74860. Фольклорная гипербола как поэтический приём 81.63 KB
  В зависимости от специфики жанра гипербола преувеличивая что-либо выполняет разные функции. жанры календарного обрядового фольклора величальные корильные песни заклинательные песни гипербола тоже выполняет магическую функцию. В подобной функции гипербола выступает и в жатвенных песнях где заклинается богатый урожай: В поле копами копнами На гумне стогами.
74861. Тема солдатчины и военной службы в фольклоре 99.82 KB
  Точка зрения раскрытия темы: Раскрытие темы со стороны родственников людей не связанных напрямую с военной службой причитания сказки новеллистические баллады Раскрытие темы со стороны солдат причитания солдатские песни исторические песни анекдоты пословицы поговорки сказки новеллистические Предмет изображения произведений данного тематического круга: Тяготы военной службы причитания солдатские песни пословицы поговорки баллады Бытовые ситуации отдельные сцены солдатской жизни анекдоты пословицы и...
74862. Исследование Проппа «Исторические корни волшебной сказки» 66.32 KB
  Волшебная сказка древнее феодализма создавалась на основе докапиталистических форм и социальной жизни нужно сравнивать с исторической действительностью прошлого важно определить при каком социальном строе создавались отдельные мотивы и вся сказка. Сказка как явление надстроечного характера Часто предпосылки выступают продуктом эпохи. Сказка не соответствует той форме производства при которой она существует. Сказка и социальные институты прошлого.
74863. ПРОБЛЕМЫ ИСТОРИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ ФОЛЬКЛОРА В РАБОТАХ ПРОППА РУССКИЙ ГЕРОИЧЕСКИЙ ЭПОС И РЫБАКОВА ДРЕВНЯЯ РУСЬ. СКАЗАНИЯ. БЫЛИНЫ. ЛЕТОПИСИ 49.27 KB
  Проппа Русский героический эпос первая и остающаяся до сих пор единственной монография посвящённая русским былинам. Автором рассмотрены все многообразные сюжеты так что возможно использовать книгу в качестве справочника по эпосу. Народ вкладывает в эпос свои стремления содержание песен настраивает его на высокий моральный уровень.
74864. Частушки (происхождение, темы, поэтика) 61.23 KB
  Частушка является самым распространенным жанром песенной поэзии. Частушка очень ярко и быстро откликалась на самые разнообразные темы современности. Частушка представляет собой одновременно и памятник далекого прошлого и громкий голос современности. Одна и та же частушка может существовать десятилетиями подвергаясь мелким крупным изменениям.
74865. Роды и виды детского фольклора 57.99 KB
  Пестушка как явление игрового фольклора. Практическая функция. Потешка (“Ладушки”, “Сорока” и др.) и ее развитые игровые и словесные формы. Прибаутки как явление словесного творчества. Их структурные формы как маленьких сказочек в стихах. Особый вид прибауток-перевертыши. Нарочитое смещение в прибаутках реальных связей и отношений как педагогическое свойство и средство комического.