Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364141
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62791)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21692)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8693)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3462)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20644)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Учебное пособие: Методические указания к лабораторной работе для студентов второго курса специальности 101600 Тамбов 2003

Название: Методические указания к лабораторной работе для студентов второго курса специальности 101600 Тамбов 2003
Раздел: Остальные рефераты
Тип: учебное пособие Добавлен 14:36:37 15 сентября 2011 Похожие работы
Просмотров: 15 Комментариев: 1 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Министерство образования РФ

Тамбовский государственный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ

МЕТОДОМ

ПЛОСКОГО

БИКАЛОРИМЕТРА

Методические указания к лабораторной работе

для студентов второго курса специальности 101600

Тамбов 2003

УДК 621.1.016(076)

ББК з311я73-5

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

Составитель

к.т.н., профессор В.И. Ляшков

Рецензент

к.т.н., доцент В.И Барсуков

Исследование теплопроводности твердых тел методом плоского бикалориметра: метод. указания к лаб. работе /Сост. В.И. Ляшков -Тамбов: Тамб. гос. тех. ун-т, 2003. -14 с

1 . Цель работы

Методом плоского бикалориметра определить величину коэффициента теплопроводности l, сравнить результаты измерений с данными из литературных источников.

2. Основы теории

Коэффициент теплопроводности l определяет количество теплоты, передаваемой через единицу изотермической поверхности внутри твердого тела за единицу времени при температурном напоре в 1 градус на расстоянии в 1 м. Это одна из важнейших теплофизических характеристик материала, определяющая способность тел проводить тепло. Знание величины l совершенно необходимо при инженерных расчетах процессов теплообмена.

Теоретическую основу измерений составляет теория регулярного режима нестационарной теплопроводности, в соответствии с которой при наступлении регулярного режима нагрева или охлаждения температура t в любых точках тела с течением времени меняется по закону экспоненты

,

Рис. 1. Схема экспериментальной установки

1 – ультратермостат водяной; 2 - трубки резиновые; 3 - ЛАТР; 4 – электропровода; 5 – охлаждающий блок; 6 – образец; 7- ядро латунное; 8 – термопара;

9 – блок холодных спаев; 10 – цифровой милливольтметр.

где t 0 - начальная температура тела; А - множитель, зависящий от формы тела и положения точки, в которой исследуется температура; m - темп нагревания или охлаждения, зависящий еще и от теплопроводности, теплоемкости и плотности материала, а также от условий на границе между телом и окружающей средой; t - текущее время.

Начальный этап любого неустановившегося процесса теплопроводности существенно зависит от начальных условий, например, от первоначальной неравномерности распределения температуры в теле. Однако с течением времени влияние этой неравномерности уменьшается, температурное различие существенно сглаживается, оно становится практически неощутимым. Вот тогда и наступает тот режим, который и называют регулярным. Регулярный режим охлаждения или нагревания наступает, таким образом, на последующем этапе процесса. Первоначальный же этап, на котором изменение температуры по времени описывается гораздо более сложными зависимостями и который называют нерегулярным режимом нестационарной теплопроводности, составляет примерно 15 - 25% от общей продолжительности процесса.

Для тел простой формы (плоская стенка, цилиндр, шар) значения А и m определены сравнением приведенной формулы с результатами аналитического решения задачи. Это дает возможность получить формулы для расчета коэффициента температуропроводности, а =l/(rс) по величине экспериментально определенного значения m . Если известны значения r и с (измерены какими - то другими методами), тогда легко находится и величина l. Аналогично могут быть рассмотрены и составные тела, что позволяет определять теплофизические свойства образцов, находящихся в тепловом контакте с теплоемким ядром бикалориметра.

Теория регулярного режима и теория различных бикалориметров достаточно подробно и доказательно описаны в учебной литературе [1] - [4]. Этому же вопросу посвящена и специальная монография [5].

3. Экспериментальная установка и методика измерений.

Общий вид экспериментальной установки приведен на рис.1. Основу установки составляет плоский бикалориметр ПБ-63, предназначенный для измерения термического сопротивления R т и коэффициента теплопроводности l твердых материалов с плотностью до 1000 кг/м3 и сыпучих материалов не зависимо от плотности в интервале температур от 30 до 60 о С с погрешностью измерений не более ±10%.

Конструктивно бикалориметр состоит из массивного латунного ядра 7, внутри которого установлены электронагреватель и медь - константановая термопара. Снаружи ядра с обоих его сторон располагаются плоские образцы 6, к которым специальными гайками (на схеме не показаны) прижимаются латунные охлаждающие блоки 5. На поверхности одного из них установлена другая такая же термопара 8. Блоки эти имеют внутренние полости, по которым с помощью термостата 1 и по трубкам 2 прокачивается охлаждающая вода.

Термопарные провода подводятся к блоку холодных спаев 9 и включаются дифференциально. В результате цифровой милливольтметр 10 будет показывать величину термоэдс, пропорциональную разнице температур в точках измерения, т.е. практически разницу температур на поверхностях исследуемого образца.

Заметим при этом, что температура на наружной поверхности образца во время эксперимента будет оставаться практически постоянной и равной температуре охлаждающей воды, а температура внутренней поверхности образца будет равна температуре ядра 7, одинаковой по всему объему ядра из-за его высокой теплопроводности. Таким образом на обоих поверхностях образца мы имеем граничные условия первого рода.

Электронагреватель ядра питается по проводам 4 от сети переменного тока через лабораторный автотрансформатор 3.

4. Подготовка установки к работе.

1. Проверить правильность подключения трубок водяного охлаждения, проводов питания электронагревателя и термопар.

2. Взвесить образцы на весах ВЛТК - 500 с точностью до 0,1 г.

3. Измерить диаметр и толщину образцов с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм.

4. Установить образцы в прибор. Для этого отвинтить накидные гайки, повернуть стопорные винты и отделить один из блоков 5 от корпуса бикалориметра. Уложить на ядро 7 один из образцов. Резьбовое кольцо охлаждающего блока установить под размер на 0,3 мм меньший, чем толщина образца и установить блок в корпус по соответствующей направляющей поверхности. Повернуть стопорные винты и равномерно прижать прижимными гайками блок 5 к ядру 7. Установить второй образец, повторив все эти же операции с другой стороны бикалориметра.

5. Установить ручку регулирования напряжения на ЛАТРе в крайнее положение, повернув ее против часовой стрелки (U =0 В).

5. Проведение эксперимента

1. Включить электропитание и с помощью ЛАТРА подать на электронагреватель 4 напряжение питания порядка 100 – 120 В.

2. По мере прогрева ядра 6 по показаниям милливольтметра 10 следить за изменением температуры ядра. Когда температура ядра на 20 –30 К станет выше температуры охлаждающей воды (милливольтметр 10 будет показывать DЕ т =0,8 – 1,2 мВ), выключить электронагрев ядра.

3. Записать термограмму остывания образцов, для чего через каждые 3 мин фиксировать и записывать в таблицу исходных опытных данных значения термоэдс DЕ т , измеряемых милливольтметром 10. Опыт можно прекратить, когда таких записей будет не менее десяти, а величина DЕ т уменьшится примерно вдвое.

4. Без разборки калориметра повторить нагрев ядра и запись термограммы (пункты 1, 2 и 3), заполняя другие столбцы таблицы исходных опытных данных.

Таблица исходных опытных данных и результатов расчета

Первый опыт

Второй опыт

Толщины dо1 = _ _ _, dо2 = _ _ _ мм, диаметры D о1 =_ _ _ , D о1 =_ _ _ мм,

массы М 1 =_ _ _ , М 2 =_ _ _ г образцов

t, с

DЕ т , К

Ln(100×DЕ т )

t, с

DЕ т , К

Ln(100×DЕ т )

0

0

180

180

360

360

540

540

720

720

900

900

1080

1080

1260

1260

1440

1440

1620

1620

1800

1800

6. Обработка опытных данных

1. По результатам эксперимента, приведенным в таблице, строится две графические зависимости Ln(100´DЕ т )=f (t), примерный вид которых (для опытов с образцами из поролона) приведен на рис. 2.

2. Точками А 1 и В 1 (аналогично А 2 и В 2 ) на графиках выделяются прямолинейные участки, соответствующие режиму регулярного охлаждения, и по координатам выделенных точек определяется величина темпа охлаждения для каждого опыта

, ,

где tА1 и tВ1 (tА2 и tВ2 ) – моменты начала и конца регулярного режима. Значения m 1 и m 2 не должны различаться более чем на 3%.

Рис. 2. Термограммы охлаждения в полулогарифмических координатах

3. Находится средние значения толщины dо , диаметра D о и темпа охлаждения

.

4. Коэффициент теплопроводности l образца рассчитывают по формуле

, (1)

где d - средняя толщина образцов, м; R – термическое сопротивление образца, м2 К/Вт; R к – контактное термическое сопротивление между соприкасающимися поверхностями образца, ядра и прижимного блока, м2 К/Вт. Величина R к является одной из констант прибора и определяется калибровкой бикалориметра по образцовым материалам (так называют материалы со стабильными по времени и точно измеренными величинами коэффициента l). По паспорту прибора БП-63 R к =0,0045 м2 ×К/Дж.

Параметр R для плоского бикалориметра зависит от темпа охлаждения m и от размеров и масс деталей бикалориметра, которые учитываются рядом постоянных прибора, определяемых экспериментально или расчетом для каждого конкретного прибора. Итак

(2)

где А – постоянная прибора, определяющая потери тепла ядром через боковую поверхность. Определена экспериментально калибровкой по материалу с известной теплопроводностью l, А=0,89×104 , 1/с. Безразмерный параметр Б зависит от объемной теплоемкости исследуемого материала и находится по формуле

, (3)

где Г – параметр формы, Г=2S /3С ; Н – величина, определяемая свойствами образца: Н=d×сx ×rx (сx – удельная теплоемкость исследуемого материала, Дж/(кг×К), rx – плотность исследуемого материала, кг/м3 ). Постоянная прибора Ф определяется по формуле

,

где С – полная теплоемкость ядра, Дж/К; S – боковая поверхность ядра, соприкасающаяся с образцом, м2 . Для бикалориметра ПБ-63 С =321 Дж/К; S =0,0113 м2 и Ф=14100 Дж/(м2 ×К). Фактор рассеяния теплового потока через кольцевые прокладки f определяется по эмпирической формуле

, (4)

где D =0,12 м - диаметр ядра.

С учетом приведенных значений констант прибора формулы (3) и (2) принимают вид

, (5)

. (6)

Теперь понятна методика обработки результатов эксперимента: сначала по массе образца m o и его размерам d и D о находится плотность исследуемого материала

,

затем калориметрированием или любым другим способом должно быть определено значение удельной теплоемкости с x для материала образца. Если сделать это затруднительно, то, учитывая, что даже существенная погрешность в определении величины с x мало отражается на точности определения l, можно принимать ориентировочные значения сx =1700 Дж/(кг×К) для материалов органического происхождения и сx =850 Дж/(кг×К) для неорганических материалов.

Далее рассчитываем Н=d×с x ×rx , а затем по формулам (4) и (5) - значения параметров f и Б, после чего по формуле (6) находим величину R , и только тогда по формуле (1) – значение l.

7. Анализ и выводы

Чтобы составить суждение о достоверности и точности результатов наших измерений полезно, обратившись к справочным таблицам, например в [4], выписать значения l для материалов примерно такого же класса. Примерное совпадение значений l будет свидетельствовать о достоверности полученных в опыте результатов. Подробный анализ методических погрешностей эксперимента из-за достаточно сложных расчетных зависимостей затруднен, однако в паспорте прибора погрешность измерения по описанной методике оценивается величиной ±10%.

8. Литература

1. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. –М., 1981. –416 с.

2. Осипова В.А. Экспериментальные исследования процессов теплообмена. М., 1979. –392 с.

3. Определение коэффициентов теплопроводности и температуропроводности методом регулярного режима. М., 1970. -13 с.

4. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. М., 1980. –228 с.

5. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М., 1954. –408 с

6. Бегункова А.Ф., Емченко М.П. Плоский бикалориметр ПБ-63. Описание и конструкция. Л., 1969. –12 с.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Здравствуйте! Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" работа...) - обращайтесь: VSE-NA5.RU Поможем Вам с выполнением учебной работы в самые короткие сроки! Сделаем все быстро и качественно. Предоставим гарантии!
Оскар19:00:13 18 мая 2019

Работы, похожие на Учебное пособие: Методические указания к лабораторной работе для студентов второго курса специальности 101600 Тамбов 2003

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(229683)
Комментарии (3125)
Copyright © 2005-2019 BestReferat.ru bestreferat@gmail.com реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru