Описание экспериментальной установки




 

Используемая в эксперименте установка (рис. 1 и 2) состоит из корпуса (1) монтажными стойками (9), удерживающими механизм (10). Нагреватель (3), установленный на теплоизолирующем материале (2) подключается к автоматическому трансформатору (11). К нагревателю сверху плотно прижимается последовательно испытуемый образец с известной теплопроводностью (4), диск с термопарой (5) и испытываемый материал(6). Термопара Т1 закреплена на корпусе нагревателя снизу, Т2 – сверху диска, Т3 –снизу диска радиатора. Напряжение на автотрансформаторе (ЛАТР) отображается на его стрелочном приборе, а также может фиксироваться программой.

 

Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки

1 – корпус, 2 – теплоизолирующий материал, 3 – нагреватель, 4 –

испытываемый образец с известной теплопроводности, 5 –диск с термопарой,

 

6 –испытываемый образец, 7 – радиатор, 8 – вентилятор, 9 – стойка монтажная, 10 – прижимная пластина, 11 – ЛАТР.


 

Рисунок 2 – Фотография лабораторного стенда

 

 

Напряжение нагревателя регулируется автотрансформатором, ограниченным диапазоном регулирования до 25 В. В процессе регулирование к клеммам «выход» подключается мультиметр для более точной фиксации напряжения подаваемого на нагреватель. Сигналы с термопар в режиме реального времени отображаются на измерителях ТРМ 200.

 

Порядок выполнения

 

1. Изучить методические указания, заготовить форму отчета о проведенной работе, в которую внести название и цель работы, основные сведения об изучаемых процессах, схему экспериментальной установки, готовую таблицу 1 для записи результатов измерений и вычислений.

2. Убедиться, что лабораторный стенд обесточен.

3. Открутить «барашки» прижимной пластины и аккуратно приподнять её.

 

Важно!

 

Нельзя сгибать, закручивать и тянуть термопары. Термопары должна находиться без натяжения. Испытуемый материал должен иметь канавки для термопар.


4. Выдвинуть корпус с образцами, не задевая термопару, находящуюся на дне диска радиатора.

5. Аккуратно не двигая нижнюю термопару вынуть испытуемый материал.

 

6. Установить нужный материал, обращая внимание на то, что канавка материала должны совпадать с термопарой.

7. Обратно поставить корпус с образцами, и опустите прижимную пластину, следя за тем, чтобы канавка в материале совпадала с термопарой.

8. Зафиксировать пластину «барашками».

9. Включить компьютер, подключиться к измерительной системе.

10. Вывести на экран лицевую панель лабораторной работы «Теплопроводность изоляционных материалов» (рис. 3).

 

11. На лицевой панели внесите название сохраняемого файла и запустите программу кнопкой «Пуск».

12. Включить ЛАТР клавишей «ВК1», вывести напряжение до 20 В.

13. Наблюдать в течение 10-15 минут изменения показаний датчиков температуры Т1 – Т4 на цифровых индикаторах и многоканальном

осциллографе на лицевой панели компьютерной системы измерения.

14. Дождаться установления температуры (стационарный режим) и перенести в таблицу 1 температуры и рассчитанную выделяемую мощность.

 

 

Рисунок 3 – Лицевая панель программы

 

15. Далее перевести напряжение автотрансформатора последовательно в 30 В, затем в 40 В и повторить пункты 5, 6.

 

16. Произвести вычисления согласно разделу «Обработка результатов».


17. Построить график l ( t ) для трех режимов, где t = tх + tг.

18. Определить по таблицам теплопроводности материал исследуемого образца.

19. Ответить на контрольные вопросы и сделать самостоятельные выводы по лабораторной работе.

 

Обработка результатов

 

1. Коэффициент формы образца d            
  K = , (м-1)      
         
  2 × F p × d 2    
  где F – площадь поверхности образца,        
  F =   , м;  
     
  d - толщина образца, м.            
               
2. Тепловой поток от нагревателя              

Q = U 2,Вт

R

где U – напряжение, подаваемое на нагреватель определяется по показаниям вольтметра, установленного в ЛАТР, В

 

R – сопротивление нагревателя, R=142 Ом

 

3. Для каждого режима посчитать коэффициент теплопроводности:

 

l = K × Q æ Вт ö  
  ç   ÷  
     
  t г - ,è м × К ø  

где t г, tх -средние температуры поверхностей образца с горячей и

 

холодной стороны соответственно, К;

 

Учитывая, что образец находится в термостатирующей оболочке,

заполненной вакуумом, то радиальными потерями можно пренебречь.

 

Таблица 1. Параметры процесса

 

                   
№№ F, м2 Q, Вт tг, К tх, К     , К l, Вт/(м*К)  
t  
                   
                   
                   

Контрольные вопросы:

 

1. Что входит в полную математическую постановку задачи нестационарной теплопроводности?

2. Запишите разностный аналог второй производной температуры от линейной координаты.

 

3. По какому закону изменяется температура по времени при регулярном нагревания стержня?

4. У каких материалов стационарный режим наступает быстрее?

5. Какие обобщенные координаты используются для универсального описания нестационарной теплопроводности?




Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: