Обработка результатов экспериментального исследования. Контрольные опыты по экспериментальноеопределение степени черноты тонкой молибденовой проволоки и зависимости значения степени черноты исследуемого образца от

Контрольные опыты по экспериментальноеопределение степени черноты тонкой молибденовой проволоки и зависимости значения степени черноты исследуемого образца от температуры проводились на трех режимах. При проведении эксперимента на исследуемый образец подавалось напряжение U: 1,374; 2,647 и 8,399 В. Опытные данные, полученные с помощью контрольно-измерительных приборов в процессе эксперимента, представлены в табл. 2.

Таблица 2

Данные контрольного опыта по исследованию лучистого теплообмена

Обработка опытных данных начинается с определения температуры поверхности исследуемого образца t₁, которая определяется по эмпирической зависимости [2]

, (6)

где R_t – электрическое сопротивление образца, Ом, R_t = U/I.

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени нагретой молибденовой нитью, по которой проходит электрический ток, определяется по закону Джоуля-Ленца

. (7)

Так как в сосуде, в котором находится исследуемый образец, создан вакуум (остаточное давление воздуха в сосуде не превышает 10^-5 мм рт. ст.) можно считать, что нагретая проволока передает тепло стенкам сосуда только излучением

.

При этом для контрольного исследования значение теплового потока, передаваемого за счет лучистого теплообмена, составит:

Температура тепловоспринимающей поверхности определяется как средняя температура охлаждающей поверхность воды

или .

В связи с тем, что площадь тепловоспринимающей поверхности (поверхности внутренней полости калориметра) значительно больше площади наружной поверхности исследуемого образца (молибденовой проволоки)
F₂ >> F₁, значение приведенной степени черноты системы ε _1,2, исходя из соотношения (5), можно принять равной значению степени черноты наружной поверхности молибденовой нити ε ₁

.

При этих условиях, исходя из соотношения (4), степень черноты наружной поверхности молибденовой нити ε ₁ может быть определена по формуле

, (8)

где F₁ – площадь наружной поверхности молибденовой нити,

При этом для контрольного исследования степень черноты наружной поверхности молибденовой нити принимает значения:

Результаты обработки опытных данных заносятся в табл. 3.

Таблица 3

Характеристики контрольного опыта по исследованию лучистого теплообмена, полученные расчетным путем

Наименование величины	Номер опыта
Средняя температура поверхности исследуемого образца	, 0С
, К
Тепловой поток, передаваемый за счет лучистого теплообмена,
Средняя температура тепло- воспринимающей поверхности	, 0С
, К
Степень черноты наружной поверхности молибденовой нити

Как показывают результаты экспериментального исследования, с ростом температуры наблюдается рост степени черноты наружной поверхности молибденовой проволоки, что подтверждается и в литературных
источниках [3].

Полученную экспериментальным путем зависимость степени черноты наружной поверхности молибденовой нити ε ₁ от температуры образца t₁ следует представить в виде графика (рис. 2) и аналитического
соотношения

. (9)

Соотношение (9) описывает опытные данные с точностью ± 1 %.

Рис. 2. Зависимость степени черноты наружной поверхности молибденовой нити ε ₁ от температуры образца T₁

Контрольные вопросы

1. Какова цель лабораторной работы?

2. В чем заключается содержание лабораторной работы?

3. Что называется лучистым теплообменом?

4. Приведите математическое выражение закона Стефана-Больцмана для
абсолютно черного тела, серых тел.

5. Как определяется степень черноты серых тел?

6. Чему равна и в каких единицах измеряется постоянная Стефана-Больцмана?

7. Чему равна и в каких единицах измеряется коэффициент излучения
абсолютно черного тела?

8. В каком диапазоне изменяются значения степени черноты различных тел?

9. Функцией каких параметров является степень черноты тел?

10. В каких единицах измеряется поверхностная плотность потока интегрального теплового излучения E?

11. Из какого соотношения определяется результирующий поток теплового излучения между телами любой формы при произвольном их расположении в пространстве?

12. По какому соотношению определяется приведенная степень черноты системы, состоящей из тела и оболочки, между которыми происходит теплообмен через прозрачную среду?

13. Чему равна приведенная степень черноты системы, состоящей из тела и оболочки, при условии, если площадь поверхности оболочки значительно больше площади поверхности тела F₂ >> F₁?

14. При каком условии при теплообмене излучением между телом и оболочкой приведенная степень черноты системы можно принять равной
ε _1,2 @ ε ₁?

15. Укажите главную часть установки по исследованию лучистого теплообмена.

16. Каким образом поддерживается постоянная температура тепловоспринимающей поверхности?

17. Каким образом нагревается исследуемый образец?

18. С какой целью во внутреннем сосуде калориметра создается вакуум?

19. По какому соотношению определяется тепловой поток, передаваемый от исследуемого образца Q @ Q_л?

20. Какой вид имеет зависимость степени черноты наружной поверхности молибденовой нити ε ₁ от температуры образца T₁?

21. Каким образом снижается тепловой поток от исследуемого образца, передаваемый за счет конвективного теплообмена?

22. Какие характеристики во время проведения лабораторной работы определяются экспериментальным путем?

23. По какому соотношению определяется электрическое сопротивление образца?

24. Функцией каких величин является температура исследуемого образца?

25. Укажите меры, обеспечивающие исключение передачи теплоты теплопроводностью и конвекцией от поверхности образца.

26. Из какого соотношения в лабораторной работе определяется степень черноты исследуемого образца ε?

ЛИТЕРАТУРА

1. Поршаков Б.П., Бикчентай Р.Н., Романов Б.А. Термодинамика и теплопередача (в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности): Учебник для вузов. – М.: Недра, 1987. – 349 с.

2. Практикум по теплопередаче: Учебное пособие для вузов/А.П. Солодов, Ф.Ф. Цветков, А.В. Елисеев, В.А. Осипова. Под редакцией А.П. Солодова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 296 с.

3. Теплотехнический справочник. Издание 2-е переработанное. Под редакцией В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. Т. 1. – М.: Энергия, 1975. – 744 с.

Поиск по сайту: