Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Кумертауский филиал Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет»
Кафедра ЕН и ОТД
Лабораторная работа № 9
«Определение коэффициента теплопроводности
методом температурного градиента»
Заведующий кафедрой ЕН и ОТД:
профессор Даутов А.И.
Составил: ст. преподаватель
Медведев И.А.
Кумертау
2006
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА
ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МЕТОДОМ
ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДИЕНТА
Приборы и принадлежности:
Теория метода и описание установки.
Явление теплопроводности состоит в направленном переносе энергии и возникает тогда, когда различные части среды имеют различную температуру. Перенос тепла в теле происходит в направлении понижения температуры. В теории теплопроводности количество теплоты Q,которое проходит внутри тела через поверхность за время t, определяются уравнением Фурье:
Q= -λּdТ/dxּS
где λ – коэффициент теплопроводности;
dt/dx – градиент температуры, показывающий изменение температуры на единицу длины по направлению распространения тепла.
Знак «минус» в уравнении Фурье показывает, что энергия переносится в сторону убывания температуры Т. Коэффициент теплопроводности численно равен количеству теплоты, переносимому через единицу сечения, расположенного перпендикулярно направлению теплового потока, за единицу времени при градиенте температуры, равном единице. В системе СИ коэффициент теплопроводности измеряется.
Для определения коэффициента теплопроводности металла служит установка, изображенная на рис.1. (Н – нагреватель, А – амперметр, Р – реостат, М – металлический стержень, И – тепловая изоляция, Г – милливольтметр, проградуированный по температуре, К – ключ милливольтметра).
В одном конце стержня из исследуемого металла просверлен канал в который помещен электрический нагреватель Н, а другой конец стержня помещен в воду. Ток нагревателя регулируется реостатом Р.
Вследствие разности температур на концах стержня (рис.2) в нем создается тепловой поток, величина которого определяется уравнением (1). Если стержень по всей длине изолирован в тепловом отношении от окружающей среды, то тепловой поток вдоль стержня за 1 сек. Можно принять равным мощности тока, потребляемого нагревателем:
Q=J²ּR (1)
где J – ток, потребляемый нагревателем, ампер;
R – сопротивление нагревателем, Ом.
Сечение стержня нетрудно определить по его диаметру. В данной установке определяется коэффициент теплопроводности железного стержня сечением 7,07ּ10ˉ м². Для определения коэффициента теплопроводности необходимо определить градиент температуры. При постоянстве теплового потока (по длине стержня), сечения стержня и коэффициента теплопроводности металла градиент температуры также будет постоянным:
dT/dx =( T2 – T1)/Δx = -(T1 – T2)/Δx = - ΔT/Δx
Для определения разности двух сечений стержня в нем высверлены радиальные каналы, в которые помещены спаи термопар (С1 и С2). Термопары соединены между собой последовательно через милливольтметр парометрически, который непосредственно показывает разность температур между точками С1 и С2. Учитывая уравнение (2), имеем:
λ = -Q/(dT/dx)ּS = Q/(ΔT/Δx)ּS = (J²RΔx)/ΔTS
Где JR – мощность потребляемая нагревателем, таким образом выражение:
λ = J²RΔx/ΔTS = JּUּΔx/ΔTּS
Позволяет рассчитывать коэффициент теплопроводности металла.
ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗМЕРЕНИЙ.
Результаты заносят в таблицу.
|
№ измерения |
Сила тока, А |
Разность температур, град. |
Напряжение, В |
Коэффициент теплопроводности |
|
|
λ |
λср. |
||||
|
1 |
|||||
|
2 |
|||||
|
3 |
|||||
|
4 |
|||||
|
5 |
Контрольные вопросы
Литература