Обработка результатов эксперимента
Результаты обработки опытных данных должны быть представлены в табл. 2. Для заполнения табл. 2 необходимо:
1. При помощи градуировочной таблицы 3 для хромель–копелевых термопар по значению термоЭДС определить температуры во всех контролируемых точках.
2. Рассчитать среднюю температуру горячей (внутренней) поверхности tc1 и среднюю температуру холодной (наружной) поверхности tс2 исследуемых фторопластовых образцов:
, (7)
. (8)
3. Найти среднюю по толщине температуру исследуемого образца:
. (9)
4. Определить тепловой поток, создаваемый нагревателем. Мощность электронагревателя рассчитывается по показаниям вольтметра при известном электрическом сопротивлении:
. (10)
5. Определить тепловые потери через кожух цилиндрической формы по формуле:
, (11)
где t’с2 – температура наружной поверхности кожуха (определяется по показанию 7-й термопары), lк = 0,08 Вт/(м×К) – коэффициент теплопроводности материала кожуха (асбоцемента); dн = 0,146 м – наружный диаметр нагревателя; dк = 0,19 м – внешний диаметр кожуха; hн = 0,012 м – высота нагревателя; hк = 0,022 м – высота кожуха.
6. Рассчитать тепловой поток, передаваемый теплопроводностью через опытные образцы за счет теплопроводности:
. (12)
7. Определить коэффициент теплопроводности фторопласта по формуле (6) принимая во внимание, что поверхностная плотность теплового потока равна:
, (13)
где F = p×d2/4 – площадь поверхности одного образца; d = 0,14 м – диаметр образца.
Табл. 2. Результат обработки экспериментальных данных
| № опыта | t1 | t2 | t3 | t4 | t5 | t6 | t7 | tw1 | tw2 | tср | l |
| . . . | |||||||||||
| N |
В заключение получим зависимость коэффициента теплопроводности от температуры в виде линейной функции
l = l0 × (1 + b × t). (14)
Для определения коэффициентов аппроксимации l0 и b необходимо получить результаты обработки минимум двух экспериментов с разными температурными режимами.
Для определения l0 и b по двум экспериментам используется система уравнений:
(15)
решая которую несложно получить:
, 
. (16)
При проведения более двух экспериментов значения l0 и b рассчитывают по следующим зависимостям:
, 
, (17)
где N – число экспериментов.
Табл.3. Градуировочная таблица для хромель-копелевых термопар
| 0,07 | 0,13 | 0,20 | 0,26 | 0,33 | 0,39 | 0,46 | 0,52 | 0,59 | ||
| 0,65 | 0,72 | 0,78 | 0,85 | 0,91 | 0,98 | 1,05 | 1,11 | 1,18 | 1,24 | |
| 1,31 | 1,38 | 1,44 | 1,51 | 1,57 | 1,64 | 1,70 | 1,77 | 1,84 | 1,91 | |
| 1,98 | 2,05 | 2,12 | 2,18 | 2,25 | 2,32 | 2,38 | 2,45 | 2,52 | 2,59 | |
| 2,66 | 2,73 | 2,80 | 2,87 | 2,94 | 3,00 | 3,07 | 3,14 | 3,21 | 3,28 | |
| 3,35 | 3,42 | 3,49 | 3,56 | 3,63 | 3,70 | 3,77 | 3,84 | 3,91 | 3,98 | |
| 4,05 | 4,12 | 4,19 | 4,26 | 4,33 | 4,41 | 4,48 | 4,55 | 4,62 | 4,69 | |
| 4,76 | 4,83 | 4,90 | 4,98 | 5,05 | 5,12 | 5,20 | 5,27 | 5,34 | 5,41 | |
| 5,48 | 5,56 | 5,63 | 5,70 | 5,78 | 5,85 | 5,92 | 5,99 | 6,07 | 6,14 | |
| 6,21 | 6,29 | 6,36 | 6,43 | 6,51 | 6,58 | 6,65 | 6,73 | 6,80 | 6,87 | |
| 6,95 | 7,03 | 7,10 | 7,17 | 7,25 | 7,32 | 7,40 | 7,47 | 7,54 | 7,62 | |
| 7,69 | 7,77 | 7,84 | 7,91 | 7,99 | 8,06 | 8,13 | 8,21 | 8,28 | 8,35 | |
| 8,43 | 8,50 | 8,58 | 8,65 | 8,73 | 8,80 | 8,88 | 8,95 | 9,03 | 9,10 |
Контрольные вопросы
1. Дайте определение температурного поля. Назовите характеристики температурного поля.
2. Опишите одномерное стационарное температурное поле в неограниченной пластине. Дайте его аналитическое и графическое изображение.
3. Как изменяется градиент температуры по толщине плоской при стационарном тепловом потоке в случае, когда коэффициент теплопроводности l не зависит от температуры?
4. Дайте объяснение понятиям: тепловой поток, поверхностная плотность теплового потока, линейная плотность теплового потока; приведите их единицы.
5. Охарактеризуйте процесс теплопроводности.
6. Сформулируйте закон теплопроводности Фурье.
7. Что называется коэффициентом теплопроводности?
8. Напишите дифференциальное уравнение теплопроводности для пластины.
9. В чем заключаются условия однозначности. С какой целью они задаются?
10. Какие известны способы задания граничных условий для дифференциальное уравнение теплопроводности? Перечислить и дать краткое определение.
11.Какова связь между коэффициентом теплопроводности, коэффициентом температуропроводности и удельной теплоемкостью материалов?
12. Поясните принцип работы экспериментальной установки и назначение ее элементов.
13. Перечислите измерительные приборы и дайте характеристику измеряемых величин, указав единицы измерения.
14. Объясните принцип измерения температуры с помощью термопар.
15. Опишите порядок обработки экспериментальных данных для определения коэффициента теплопроводности.
16. Опишите порядок получения зависимости коэффициента теплопроводности от температуры.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981.- 416 с.
2. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973.- 320 с.
3. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. М.: Энергия, 1981.- 240 с.
Содержание
1. Задание 3
2. Введение 3
3. Экспериментальная установка 5
4. Порядок проведения эксперимента 9
5. Обработка результатов эксперимента 11
6. Контрольные вопросы 14
7. Библиографический список 15