ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1. Кафедра “Технічна теплофізика”

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Кафедра “Технічна теплофізика”

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З ТЕПЛОТЕХНІКИ

(для студентів груп МЧМ, ОМТ, ЕКМ, ТО, МКМ, АУП)

Донецьк - 2010

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Кафедра “Технічна теплофізика”

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З ТЕПЛОТЕХНІКИ

(для студентів груп МЧМ, ОМТ, ЕКМ, ТО, МКМ, АУП)

Розглянуто і затверджено на

засіданні кафедри «Технічна

теплофізика»,

протокол № 3 від 02.11.2009

Затверджено на засіданні

учбово-видавничої Ради

ДонНТУ,

протокол № 1 від 01.03.2010.

Донецьк - 2010

УДК 669.041

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Теплотехніка» / Волкова О.Г.−Донецьк, ДонНТУ, 2010.− 32 с.

Методичні вказівки містять опис лабораторних робіт з дисципліни «Теплотехніка». Виконання лабораторних робіт має на меті поглиблення знань по окремих розділах дисципліни, а також придбання студентами навичок проведення теплотехнічних досліджень на експериментальних установках.

Укладач: старший викладач О.Г. Волкова

Рецензент, к.т.н. доцент Д.І.Пархоменко

© Донецький Національний Технічний Університет, 2010

ЗМІСТ

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ МЕТАЛІВ МЕТОДОМ СТРИЖНЯ

1 МЕТА РОБОТИ

Поглиблення знань по теорії теплопровідності,вивчення методики експериментального визначеннякоефіцієнта теплопровідності металів і одержання навичок у проведенні експериментальних робіт.

У результаті роботи повинні бути засвоєні:

− фізична сутність процесів теплопровідності;

− зміст основного закону теплопровідності і його додаток до тіл простої геометричної форми;

− поняття про коефіцієнт теплопровідності і методи його визначення.

2 ЗАВДАННЯ

Необхідно:

− знайти значення коефіцієнта теплопровідності досліджуваних матеріалів;

− порівняти отримані значення з табличними;

− скласти звіт.

3 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Інтенсивність переносу тепла у твердому тілі визначається коефіцієнтом теплопровідності. Останній є фізичним параметром і характеризує здатність матеріалу проводити тепло. Найбільшою теплопровідністю володіють метали.

Значення коефіцієнта теплопровідності визначається експериментальним шляхом. Одним з методів його визначення є метод стрижня.

Кількість тепла, переданого з одного кінця стрижня на іншій, може бути визначена з загального рівняння теплопровідності при стаціонарному тепловому стані й умові відсутності теплообміну між бічною поверхнею стрижня і навколишнім середовищем:

, (1)

відкіля випливає

l = , (2)

де l − коефіцієнт теплопровідності матеріалу стрижня, Вт/(м×К);

S − довжина стрижня, м;

F – перетин, м²;

t − час, с;

t₁, t₂ – температура гарячого і холодного кінців стрижня, °С.

Таким чином, для визначення l експериментальним шляхом необхідно вимірити кількість тепла, переданого через стрижень за час t, а також температуру кінців стрижня.

4 ОПИС УСТАНОВКИ

Установка (рисунок 1.1) складається з трьох судин, з'єднаних стрижнями: центральна судина 4 з'єднана з лівою судиною стрижнем А, із правою судиною – стрижнем Б. Судини заливаються водою. У центральній судині вода нагрівається за допомогою електронагрівника 3, що живиться від мережі перемінного струму через лабораторний автотрансформатор (ЛАТР) 2. Судини з упаяними в них стрижнями поміщені в шухляду, заповнену теплоізоляційними матеріалами для зниження стоку тепла через бічну поверхню стрижнів. Температура води в крайніх судинах виміряється термометрами 1 і 5.

5 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Після ознайомлення з інструкцією і підготовки журналу спостережень одержати від викладача дозвіл на проведення експериментальної частини.

Залити в центральну судину 200 м води, при цьому рівень води знаходиться вище стрижнів, упаяних у судину.

Під спостереженням викладача включити нагрівач.

Після закипання води в центральній судині відрегулювати Латром напругу, при якій спостерігається слабке кипіння.

Через 10-12 хв. (цей час необхідно для встановлення стаціонарного теплового стану) залити в ліву та праву судини по 150 мл води.

Після заливання води в крайні судини вимірювати температуру через кожні 2 хв. протягом 12-16 хв.

По закінченні вимірів виключити нагрівач і відкачати воду із судин. Отримані результати заносити в журнал спостережень.

Форма журнала досліджень

6 ОБРОБКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДАНИХ

Коефіцієнт теплопровідності металу, з якого виготовлений, наприклад, стрижень А, визначається за формулою (2):

l_A = , (3)

де – кількість тепла, отриманого через стрижень А за час t, Дж.

= ; (4)

− маса води в судині А, = 0,15 кг;

= 4190 Дж/(кг×К) – питома теплоємкість води;

– маса стрижня А, кг;

– теплоємкість стрижня А, Дж /(кг×К). Можна прийняти

. (5)

D − середній приріст температури води у судині А, °С;

– температура води в центральній судині, °С =100°С;

− середня температура води в судині А, °С;

t − інтервал часу між двома вимірами, t =120 с;

d − діаметр стрижня, d_a=d_в=0,0153 м;

– поперечний переріз стрижня, м²;

м − довжина стрижня.

Послідовність розрахунку l_А: визначити Q_A за формулою (4) з урахуванням (5); визначити поперечний переріз F, м² стрижня; визначити l_А за формулою (3).

Аналогічно розраховується коефіцієнт теплопровідності l_В стрижня В. При розрахунку Q_В за формулою (4) використовувати значення Dt_B, у формулі (3) − Q_В та t_B.

Отримані значення коефіцієнтів порівнюються з табличними.

7 УКАЗІВКИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ

Звіт повинний містити основні теоретичні положення, опис і схему установки, журнал спостережень, розрахунок коефіцієнтів теплопровідності, висновки по роботі.

8 ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ

Установка обладнана електронагрівником води.

УВАЗІ СТУДЕНТІВ!

1.Заливання води в судину і відкачку її робити при виключеній з мережі установці.

2.Не допускати зайво інтенсивного кипіння води в центральній судині.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Від яких величин залежить коефіцієнт теплопровідності?

2. Фізичний зміст коефіцієнта теплопровідності?

3. Чому коефіцієнти теплопровідності стрижнів А та В відрізняються?

Поиск по сайту: