Определение коэффициента теплопроводности методом плиты (метод двух образцов)




Цель работы – ознакомление с методикой экспериментального определения коэффициентов теплопроводности изоляционных материалов методом плиты и с методикой обработки опытных данных.

Для круглого диска, толщина которого намного меньше диаметра, в стационарном режиме при постоянной температурах на поверхностях диска температурное поле будет одномерным . Тепловой поток через диск равен:

, (6.1)

где - коэффициент теплопроводности материала диска;

- площадь, перпендикулярно к которой направлен тепловой поток;

- толщина диска.

Во время определения коэффициента теплопроводности методом двух образцов, нагреватель кладут между образцами, который имеет форму диска. Образцы изготовлены из изоляционного материала. Суммарный тепловой поток через два образца составляет:

(6.2)

С другой стороны, тепловой поток в стационарном режиме равен мощности нагревателя, в случае потерь в окружающую среду через торцы:

(6.3)

Из выражений /6.2/ и /6.3/ имеем

(6.4)

где -температуры поверхностей образцов со стороны нагревателя;

-температуры поверхности образцов со стороны холодильников;

- средний коэффициент теплопроводности материала образцов при температуре

Описание установки

Коэффициент теплопроводности определяют на экспериментальной установке, схема которой показана на рис.23. Образцы из изоляционного материала, изготовленные в форме диска диаметром =250мм и толщиной =20мм, вставленные между электронагревателем 10 и холодильником 7. Тепловой поток от нагревателя, проходя через образцы, передаётся холодильникам.

Рис.23 Схема экспериментальной установки для определения коэффициента теплопроводности:

1 – пробирка с маслом; 2 – холодный спай термопар; 3 – ртутный термометр; 4 – вольтметр; 5 – переключатель; 6 – медные пластины; 7 – холодильники; 8 – изоляционная оболочка; 9 – образцы из изоляционного материала; 10 – электронагреватель; 11 – ваттметр; 12 – автотрансформатор; 13 – термопары.

Чтобы избежать торцевых потерь теплоты от нагревателя и образцов в окружающую среду используют асбестовую изоляцию. Поэтому величиной в формуле (6.4) можно пренебрегать. Торцевые потери существенно не влияют на распределение температур в средней части образца. Толщина образца . При таких условиях расчётная формула (6.4), полученная для неограниченной плиты, может быть использована для данного образца. Для определения температур на по-верхностях образцов и в центре установлены медь-константановые термопары (1-4). Электронагреватель изготовлен из нихровоздушых зазоров между поверхностями образцов и поверхностями холодильника и нагревателя. Поэтому образцы крепко сжимают между нагревателем и холодильниками. Электронагреватель питается от сети переменного тока, мощность которого регулируют лабораторным трансформатором 12 и измеряют ваттметром 11.

Охлаждающая вода поступает в холодильник из водопровода. Термопары, присоединённые к переключателю 5. ЭДС термопар измеряется цифровым вольтметром 4.

Таблица 6.

Толщина образцов м; м; Диаметр образца м; Площадь образца м2 ;
№ п/п Наименование величин Формула Размерность Номер опыта
  Мощность нагревателя Вт  
  ЭДС термопар мВ  
мВ  
мВ  
мВ  
  Температура холодного спая tхс °С  
  ЭДС холодного спая Ехс мВ  
  Соответствующие разницы температур до показания термопар °С  
°С  
°С  
°С  
  Температуры на поверхностях образцов °С  
°С  
°С  
°С  
  Теплопроводность образца Вт/мК  
  Средняя температура образца °С  


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: 2020-11-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: