Лабораторные работы по электротехнике

 Emporio Armani мужские    часы

Emporio Armani мужские часы

Гуманитарные науки

У нас студенты зарабатывают деньги

 Дипломы, работы на заказ, недорого

 Контрольные работы

Контрольные работы

 Репетиторы онлайн по английскому

Репетиторы онлайн по английскому

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Готовые шпаргалки, шпоры

Готовые шпаргалки, шпоры

Отчет по практике

Отчет по практике

Приглашаем авторов для работы

Авторам заработок

Решение задач по математике

Закажите реферат

Закажите реферат

Электротехника
Примеры расчета цепей
Лабораторные работы
Переходные процессы в линейных цепях
Вынужденные колебания
Оптика
Определение удельной теплоемкости воздуха
Гироскоп
Теплопроводность тел
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕЛ

Приборы и принадлежности: прибор Христиансена, три термометра, нагреватель с кипятильником, резиновые трубки для подведения холодной воды и пара, пластинка с известным коэффициентом теплопроводности (эталонная пластинка), штангенциркуль, пластинка с неизвестным коэффициентом теплопроводности.

Цель работы: изучение одного из методов определения коэффициента теплопроводности.

Краткая теория

Явление теплопроводности заключается в направленном переносе энергии и возникает тогда, когда различные части среды имеют различную температуру, т.е. обладают различной внутренней энергией.

Перенос тепла в теле происходит в направлении точек тела имеющих более низкую температуру. В общем случае температура в различных точках тела является функцией координат точки х, у, z и времени t. Значительно упрощается решение задачи о теплопроводности, если считать температуру в каждой отдельной точке постоянной, т.е. не изменяющейся со временем. Иначе говоря, температура в различных точках тела является функцией только координат точки х, у, z. Таким образом, можно написать

T=T (x, y, z).

Это случай стационарного теплового состояния.

Теплообменные аппараты Классификация и расчетная модель. Теплообменными аппаратами называют технические устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Теплообменными аппаратами являются: парогенераторы и конденсаторы паротурбинных установок, испарители и конденсаторы холодильных машин, промежуточные охладители компрессорных установок и многие другие устройства. Участвующие в теплообмене вещества (теплоносители) могут находиться в жидком или газообразном состоянии, либо в виде двухфазного потока.

Поверхности одинаковой температуры называются изотермическими поверхностями. Положение и форма

изотермических поверхностей при 


 Рис. 14.1

стационарном тепловом состоянии со временем не изменяются.


Нормали к изотермическим поверхностям определяют те направления, по которым в теле распространяется тепло (рис.14.1) В теории теплопроводности количество теплоты dQ, которое проходит внутри тела через элемент поверхности dS за время dt, определяется уравнением Фурье: 

 dQ= -  (14.1)

 

где k -  коэффициент теплопроводности;

  - градиент температуры по нормали к изотермической поверхности.

Градиент температуры показывает изменение температуры на единицу длины по направлению движения тепла. Скорость распространения тепла зависит от природы тела.

В газах теплопроводность очень мала, в жидкостях несколько больше. Если говорить о твердых телах, то надо различать два вида твердых тел: проводники и диэлектрики. Теплопроводность диэлектриков мала по сравнению с теплопроводностью проводников. Объясняется это тем, что главную роль в теплопроводности металлов играют электроны. Электроны обладают огромной подвижностью, поэтому теплопроводность металлов значительно выше теплопроводности других тел.

Описание установки

Одним из методов определения коэффициента теплопроводности твердых тел является метод температурного градиента. Представление о методе температурного градиента можно получить из такого опыта.

Испытуемый стержень (рис. 14.2) концом 1 погружен в сосуд А с кипящей водой, а концом 2 – в сосуд В с холодной водой. Измерив температуру в сосуде В до начала опыта и через некоторый промежуток времени dt, можно вычислить количество тепла dQ, прошедшее через стержень 1-2.

Если стержень 1-2 состоит из двух различных материалов, границей которых служит сечение МN, то будет наблюдаться следующее:

через некоторое время после начала

 Рис. 14.2

опыта процесс станет стационарным, т.е. количество тепла dQ1, приходящее к площади dS сечения МN от тела с более высокой температурой, будет равно количеству тепла dQ2, уходящему от этого сечения к телу с более низкой температурой. Поэтому, когда dQ1=dQ2, то на основании уравнения Фурье (1) имеем

 

,

где  – градиент температуры на участке 1М стержня,  – градиент температуры на участке М2.

Сокращая на dS, dt, получим

 

Из этого соотношения видно, что температурный градиент будет меньше в стержне из материала, у которого коэффициент теплопроводности больше. На этом принципе устроен прибор Христиансена, показанный на рис 14.3.

  Рис. 14.3

В приборе два медных сосуда: нижний сосуд А, через который протекает проточная холодная вода, и верхний сосуд В, через который проходит пар. Между обоими сосудами находятся три толстые медные пластины С1, С2 и С3 с отверстиями для термометров t1, t2, t3. Между верхней и средней пластинами помещается слой испытуемого вещества Е, теплопроводность которого k1 надо определить. Между средней и нижней пластинами – слой вещества D с известной теплопроводностью k2.

Оба слоя берутся с площадью поперечного сечения S, равной площади сечения пластин C1, C2, C3.

В начале опыта, когда пар только еще начал проходить через сосуд В, показания термометров изменяются, но через некоторый промежуток времени становятся неизменными, т. е. процесс становится стационарным. В результате этого через сечения Е и D за одинаковое время проходит равное количество тепла. По уравнению (14.1) количество тепла, проходящее за время dt через испытуемый слой Е,

 

где l1 - толщина испытуемого слоя Е.

Количество тепла, проходящее за время dt через слой D,

 

где l2 – толщина слоя D.

Так как dQ1=dQ2 (при стационарном процессе), то

  (14.2)

Порядок выполнения работы

!!! ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ !!! Во избежание отравления ртутью обращаться с термометрами следует очень осторожно, особенно когда термометры вставлены в отверстия в медных пластинах. Необходимо также следить, чтобы в кипятильнике было достаточно воды. Шланги, выходящие из прибора Христиансена с горячей водой (паром) и с холодной водой, должны быть выведены в раковину. При выполнении работы прибор сильно нагревается, поэтому, во избежание ожога, к нему нельзя прикасаться.

Измерьте толщину испытуемого материала l1 (эбонит) и материала с известным коэффициентом теплопроводности l2 (сталь).

Установите прибор по схеме, изображенной на рис.14.3.

К верхнему сосуду В от кипятильника подведите пар.

Откройте водопроводный кран так, чтобы вода входила по одной трубке в сосуд А и выходила по другой из него (выходящая вода с паром отводится в раковину).

При установлении стационарного процесса показания термометров t1, t2, t3 запишите в таблицу.

Зная коэффициент теплопроводности слоя D (сталь) k2=46 Вт/(м·К), найдите по формуле (14.2) коэффициент теплопроводности k1 испытуемого слоя эбонита Е.

Все полученные опытно и вычисленные результаты занесите в таблицу.

опы-

та

Показание

термометра

t1, °С

Показание термометра

t2, °С

Показание

термометра

t3, °С

Толщина слоя

l1, м

Толщина

Слоя

l2,м

k1

1

2

3

Техника безопасности

При выполнении работы необходимо соблюдать требования инструкции №1 по технике безопасности и следить за тем, чтобы в кипятильнике была вода. Шланги с паром и холодной водой необходимо вывести в раковину.

Контрольные вопросы

Какой физический смысл имеет коэффициент теплопроводности?

Как соотносятся между собой коэффициенты теплопроводности металлов, жидкостей и газов?

Какой тепловой процесс называется стационарным?

Как меняется коэффициент теплопроводности газа с повышением температуры?

МЕХАНИЧЕСКИЕ ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ВОДЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ Цель работы: определить динамическую и кинематическую вязкости жидкости методом Стокса.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ КОНВЕКЦИИ Приборы и принадлежности: Латунная трубка, предназначенная для нагревания, термосопротивления и градуировочный график к ним, выпрямитель.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ  СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА И ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ И ПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ПРИМЕРЕ МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА

Покупайте в рассрочку купить диплом Махачкала у нас помогут наши менеджеры. Архитектура Зимнего дворца Санкт-Петербурга