Загальні відомості. Дані методичні вказівки призначено для студентів інженерних спеціальностей сільськогосподарських вузів

Вступ

Дані методичні вказівки призначено для студентів інженерних спеціальностей сільськогосподарських вузів. У них викладено короткі теоретичні відомості та практичні рекомендації для самостійного ви­конання лабораторних робіт студентами з курсу "Теплотехніка і теплопостачання сіль­ськогосподарського виробництва". Частина І - "Технічна термодинамі­ка та теплопередача".

При підготовці до виконання лабораторних робіт студенти повинні вивчити основні теоретичні відомості, які викладено в даних методич­них вказівках, опрацювати літературу, яка рекомендується по кожній роботі, а також оформити протокол, який має включати: короткі зага­льні теоретичні відомості, схему експериментальної установки з коротким її описом та таблиці для занесення результатів вимірів.

Перед початком лабораторної роботи викладач дає режими роботи установки, при яких повинні провести дослідження студенти. Після закінчення дослідження студенти виконують необхідні розрахунки, будують потрібні графіки та захищають виконану роботу. При цьому особливу увагу потрібно приділити фізичній суті явищ, які відбуваються, та кількісній оцінці одержаних результатів порівняно з відо­мими, викладеними в спеціальній літературі.

До виконання лабораторної роботи не допускаються студенти, які не захистили двох попередніх робіт або не підготували протокол призначеної роботи.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ СИПУЧИХ МАТЕРІАЛІВ МЕТОДОМ КУЛІ

Метою лабораторної роботи є вивчення методики, одержання прак­тичних навичок та експериментальне дослідження залежності коефі­цієнта теплопровідності сипучих матеріалів від температури методом кулі.

Завдання

І. Виміряти температуру у характерних точках досліджуваного ма­теріалу при різних режимах роботи експериментальної установки.

2. Вивчити методику обробки результатів досліду та визначити для кожного режиму коефіцієнт теплопровідності.

3. Побудувати графік залежності коефіцієнта теплопровідності від температури.

Загальні відомості

Існують три основні види теплообміну: теплопровідність, конвек­ція, теплове випромінювання.

Теплопровідність - це процес розповсюдження теплоти мікрочастин­ками тіла при безпосередньому дотику тіл або частин одного тіла з різними температурами.

Явище теплопровідності, головним чином, має місце у твердих ті­лах, але може спостерігатися і в рідинах та газах тоді, коли в них не виникають конвективні течії. У газах теплота передається за до­помогою атомів та молекул, у твердих тілах і діелектриках - віль­ними електронами.

У різних точках нерівномірно нагрітого тіла має місце своя температура. Сукупність всіх температур характеризує температурне поле тіла. Передача теплоти завжди здійснюється від частин тіла з вищою температурою до частин тіла з нижчою температурою і супроводжується зміною останньої t у просторі, залежно від координат x,y,z, а також у часі τ.

В запису t=f(x,y,z, ) ми маємо функцію, яка характеризує тривимірне нестаціонарне температурне поле.

Якщо температура є функцією координат і не залежить від часу

t = f(x,y,z), (1.1)

то температурне поле є стаціонарним. Воно може бути відповідно дво­вимірним та одновимірним:

t = f(x,y), t = f(x), t = f(y). (1.2)

Якщо об’єднати всі точки тіла з однією температурою, то одержимо поверхню, яка називається ізотермною, а лінія перетину цієї поверх­ні з будь-якою площиною - ізотермою.

При переході від однієї ізотерми до іншої найбільша зміна тем­ператури спостерігається у напрямі нормалі до ізотерми. Границя від­ношення зміни температури ∆t до відстані між ізотермами по норма­лі ∆n, коли ∆n наближається до нуля, називається градієнтом температури:

. (1.3)

Градієнт температури - це вектор, спрямований по нормалі до ізотермної поверхні у напрямі зростання температури. Він характери­зує інтенсивність зміни температури в указаному напрямі.

Основний закон теплопровідності (закон Фур’є) можна сформулюва­ти так: кількість теплоти dQ, яка проходить через елементарну площу dF, розміщену на ізотермній поверхні, за елементарний відрізок часу dτ пропорційна температурному градієнту:

, (1.4)

або

. (1.5)

Коефіцієнт пропорційності λ називається коефіцієнтом тепло­провідності. Знак "мінус" у рівняннях (1.4) та (1.5) вказує на те, що тепловий потік та градієнт температури мають протилежні напрями:

тепловий потік q спрямований у бік зменшення температури, а grad t - у бік зростання.

Коефіцієнт теплопровідності характеризує фізичні властивості речовин і дорівнює кількості теплоти, яка проходить через одиницю ізотермної поверхні за одиницю часу при умові, що градієнт темпе­ратури дорівнює одиниці:

. (1.6)

Різні за своїми фізичними властивостями речовини мають різні величини λ. Для металів λ=20-418 Вт/м·К; рідин - 0,06-0,6 Вт/м·К; газів - 0,005-0,5 Вт/м·К. Для повітря λ=0,0244 Вт/м·К.

Коефіцієнт теплопровідності різних речовин залежить від структу­ри, густини, температури, вологості тощо.

Для визначення коефіцієнта теплопровідності використовують різні експериментальні методи, які відповідно до форми досліджу-

ваного ма­теріалу називаються методом циліндра, плити, кулі.

У даній лабораторній роботі дослідження коефіцієнта теплопровід­ності залежно від температури проводиться методом кулі.

Поиск по сайту: