Referat.me

Название: Исследование коэффициента теплоизоляционного материала

Вид работы: реферат

Рубрика: Промышленность и производство

Размер файла: 60.48 Kb

Скачать файл: referat.me-299552.docx

Краткое описание работы: ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2.1 Цель работы. Целью лабораторной работы является экспериментальное определение коэффициента теплопроводности шнурового асбеста и установление зависимости указанного коэффициента от температуры.

Исследование коэффициента теплоизоляционного материала

  1. ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

2.1 Цель работы.

Целью лабораторной работы является экспериментальное определение коэффициента теплопроводности шнурового асбеста и установление зависимости указанного коэффициента от температуры.

2.2 Основные понятия и определения.

Согласно основному закону теплопроводности (закону Фурье) тепловой поток Q, передаваемый в процессе теплопроводности, пропорционален градиенту температуры и поверхности теплообмена

,

где: градиент температуры (характеризует интенсивность увеличения температуры в

направлении нормали к изотермической поверхности), К/м;

F – поверхность теплообмена, м2 ;

коэффициент теплопроводности вещества, Вт/(м К).

Коэффициент теплопроводности характеризует способность данного вещества проводить теплоту. Численно коэффициент теплопроводности равен количеству теплоты, проходящей через единицу изотермической поверхности в единицу времени при градиенте температуры 1 К/м, измеряется в Вт/(м К)

,

где q – плотность теплового потока (q = Q/F), Вт/ м2 .

Коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества и, в общем случае, зависит от температуры, давления и рода вещества.

Коэффициент теплопроводности в газах зависит в основном от скорости движения молекул, которая, в свою очередь, возрастает с увеличением температуры. В результате с ростом температуры коэффициент теплопроводности газов увеличивается. Например, при изменении температуры от 0 до 300 С значение коэффициента теплопроводности воздуха изменяется в пределах от 0,020 до 0,045 Вт/(м К). При комнатной температуре для воздуха 0,025 Вт/(м К).

У жидкостей коэффициент теплопроводности, как правило, меньше 1Вт/(м К). Вода является одним из лучших жидких проводников тепла для нее 0,6 Вт/(м К).

В металлах теплопроводность обеспечивается за счет теплового движения электронов. Теплопроводность металлов много выше, чем газов и жидкостей. Наибольшим коэффициентом теплопроводности обладает серебро и медь: 380…460 ВТ/(м К). Для углеродистых сталей 50 Вт/(м К), а для высоколегированных сталей 10 Вт/(м К).

Коэффициент теплопроводности неметаллических твердых материалов обычно ниже 10 Вт/(м К). Теплоизоляционные и многие строительные материалы (кирпич, бетон, дерево и др.), обладают пористым строением, имеют сравнительно низкие коэффициенты теплопроводности – 0,02…2,0 Вт/(м К).

Коэффициент теплопроводности для различных материалов обычно определяют экспериментально, с использованием различных методов.

2.3 Установка для определения коэффициента теплопроводности.

В данной работе коэффициент теплопроводности шнурового асбеста определяется методом цилиндрической трубы.

Уравнение Фурье для цилиндрического стержня имеет вид

(1.1)

где коэффициент теплопроводности материала;

градиент температуры;

F – поверхность теплообмена ();

d – диаметр стержня;

длина стержня.

После дифференцирования уравнения (1.1) и разделения переменных можно получить выражение для определения коэффициента теплопроводности материала, имеющего форму трубы, Вт/(м К):

(1.2)

где соответственно внутренний и наружный диаметры теплоизоляционного материала,

имеющий форму трубы, м;

длина трубы, м;

соответственно температура на внутренней и наружной поверхностях изоляции, К

или С.

Таким образом, для расчета коэффициента необходимо определить величину теплового потока Q и температуру внутренней и наружной поверхностей теплоизоляционного материала, а также знать значение и .

Схема лабораторной установки приведена на рис. 1.1. Установка состоит из латунной трубки 1, покрытой слоем шнурового асбеста 2. тепловой поток, проходящий через изучаемый теплоизоляционный материал (шнуровой асбест), создается с помощью спирального электрического нагревателя 3, находящегося внутри латунной трубки. Мощность нагревателя, а следовательно, и величина теплового потока, регулируется лабораторным автотрансформатором 4 и определяется с помощью вольтметра 5 и амперметра 6. на внутренней и наружной поверхностях теплоизоляционного материала установлены “горячие” спаи 7 термопар. “Холодные” спаи 8 выведены внутрь стенда и имеют комнатную температуру t0 . Измерение термо-э.д.с. между “горячими” и “холодными” спаями термопар производится с помощью милливольтметра 9. Для измерения температуры на внутренней поверхности асбеста переключатель 10 термопар ставят в положение 1 (см. рис. 1.1), а при определении температуры внешней поверхности асбеста – в положение 2.

Количество тепла, выделяемое электрическим нагревателем (величина теплового потока) определяется из выражения (в ВТ)

(1.3)

где J – величина тока, проходящего через спираль нагревателя, А;

U – падение напряжения на нагревателе, В.

Температура определяется при работе милливольтметра в диапазоне “7.5мА” и рассчитывается как

(1.4)

где z – число делений на шкале милливольтметра при измерении температуры ;

t0 – температура воздуха в лаборатории, 0 С.

Температура определяется при работе милливольтметра в диапазоне “15мА” и рассчитывается по аналогичной формуле

(1.5)

Значения и приведены непосредственно на приборной панели лабораторной установки.

1.4. Порядок выполнения работы

Лабораторную работу необходимо выполнить в следующей последовательности:

1) выключатель 11 (см. рис. 1.1) перевести в положение “включено”;

2) небольшим поворотом ручки автотрансформатора 4 установить величину тока в цепи нагревателя в пределах 0,4…0,5 А;

3) после установления стационарного теплового режима (через 30…40 минут после включения электронагревателя) произвести измерения температур на внутренней и наружной поверхностях теплоизолятора с помощью милливольтметра 9. Результаты измерений занести в протокол (см. табл. 1.1).

4) с помощью автотрансформатора установить величину тока в цепи нагревателя в пределах 0,6…0,7 А. После установления стационарного теплового режима необходимо вновь произвести измерения и результаты занести в протокол;

5) по окончании измерений вращением ручки автотрансформатора против часовой стрелки установить напряжение и ток в цепи нагревателя равным нулю, выключатель 11 стенда поставить в положение “выключено”.

Таблица 1.1

Протокол испытаний

Режим

Ток и напряжение в цепи нагревателя

Показания милливольтметра

Размеры теплоизоляционной цилиндрической трубы

Комнатная температура

J, А

U, B

, м

, м

, м

t0, 0 С

1

0,74

91

21

14

0,026

0,034

0,7

20

1.5. Обработка результатов измерений

В процессе обработки результатов измерений для каждого необходимо рассчитать значения Q, , и по приведенным выше формулам (1.2), (1.3), (1.4), (1.%). Все расчеты необходимо выполнить в системе СИ.

Полученные значения и коэффициента теплопроводности следует относить к средней температуре испытаний соответственно для режима 1 и 2

и

В заключение необходимо построить график зависимости коэффициента теплопроводности от средней температуры теплоизоляционного материала.

Похожие работы

  • Изучение гидродинамики колпачковой тарелки

    Лабораторная работа «Изучение гидродинамики колпачковой тарелки» Цель работы: Определение экспериментального значения коэффициента гидравлического сопротивления сухой тарелки; экспериментальной и расчетной зависимостей гидравлического сопротивления орошаемой тарелки ΔР от скорости газа в колонне; ознакомление с работой колпачковой тарелки в различных режимах на основе визуальных наблюдений.

  • Выбор планировки холодильника

    1 Техническое задание Спроектировать холодильное предприятие. Холодильное предприятие ...……………………… Фруктовый холодильник Вместимость холодильника Е, т ……………………………………….. 4500

  • Экспериментальное определение частотных характеристик

    Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина»

  • Исследование винтового механизма (передачи винт-гайка)

    Знакомство с винтовыми механизмами. Зависимость коэффициента полезного действия винтовой пары от величины осевой и эксцентричной нагрузки на гайку. Кинематическая схема установки. Достоинства винтовых передач: простота конструкции, компактность.

  • Охлаждение изолированного провода

    Влияние параметров технологического режима охлаждения изолированной жилы на процесс с применением метода математического моделирования и числовых методов. Определение температуры поля в сечениях проводника и изоляции для выбора рационального режима.

  • Исследование косого изгиба балки

    Экспериментальное определение максимальных прогибов и напряжений при косом изгибе балки и их сравнение с аналогичными расчетными значениями. Схема экспериментальной установки для исследования косого изгиба балки. Оценка прочности и жесткости балки.

  • Исследование широкополосных трансформаторов

    Министерство образования и науки Республики Казахстан Северо-Казахстанский Государственный университет имени М. Козыбаева Факультет энергетики и машиностроения

  • Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

    Отчет по лабораторной работе «» Цель работы: изучение методики и экспериментальное определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием; сравнение расчетных и экспериментальных значений напряжений.

  • Определение критических сил стержней при продольном изгибе

    Отчет по лабораторной работе «Определение критических сил стержней при продольном изгибе» Цель работы: расчетное и экспериментальное определение критических сил стержней большой и средней гибкости; сравнение результатов расчета и эксперимента.

  • Тепловой расчет контейнера с естественной циркуляцией воздуха

    Определение коэффициентов теплопроводности слоев. Расчет суммарного термического сопротивления, суммарного коэффициента теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке, ряда параметров приблизительного расчета. Выполнение окончательного расчета.