«Определение коэффициента теплопроводности твердых тел методом цилиндрического слоя»

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 9
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

 

 

Кафедра «Электротехникаитеплоэнергетика»

 

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №5

«Определение коэффициента теплопроводности твердых тел методом цилиндрического слоя»

 

 

Выполнил: студент гр. ЭТ-817 Быстров Н. И.  
    Принял:     Рыжова Е.Л.

 

 

Санкт-Петербург

2021

Лабораторная работа № 5

Цель работы: Определение коэффициента теплопроводности твердых телметодомцилиндрического слоя

Описаниеэкспериментальнойустановкииметодикаизмерений.

    Рис.1.Схемаэкспериментальнойустановки.

Нарис.1приведенапринципиальнаясхемарабочегоучастка,схемапитанияиизмерений. На цилиндрическомнагревателе1расположенамеднаятермостатирующаятруба2,нанаружнуюповерхностькоторойнадетышестьисследуемыхобразцов3содинаковымиразмерами. Для уменьшения вертикальныхконвективныхпотоков образцы разделенытонкимипластинами4.Дляуменьшениятепловыхпотерьнаконцахнагревателярасположены теплоизолирующие втулки 5из пенопласта.

Электропитаниекнагревателюподводится от источника питания ЛАТР7,ирегулируетсяповоротнойручкой6.ВыходотЛАТРсоединяетсяснагревателем электрическим кабелем череззаднююпанель.Последовательноснагревателемвключенобразцовыйрезистор,имеющийэлектрическоесопротивлениеRо,дляопределениявеличиныпадениянапряжения Uo.

Навнутреннейинаружнойповерхностяхисследуемыхобразцоврасположенышестьхромель-копелевыхтермопар.ТермопарыподключеныкэлектронномупреобразователюУКТ-38,который отображает измеренные величинывследующейпоследовательности:t11,t21,

t12,t22 ,t13, t23.Порядокопросатермопарможноизменить при ихподключениик УКТ-38.

 

Измеряемыевеличины:

Uн–напряжение на нагревателе,В;

U0 –падениенапряжения наобразцовомрезисторе,В;

ti,j–температуравнутреннейi=1ивнешнейi=2поверхностивтрехсеченияхцилиндрического слоя, °С.

 

 

j=1,

 

 

2,3

Q–тепловой поток через цилиндрическуюповерхностьвединицувремени,Вт.

Q= U н×U0,Вт.

R0

Последовательностьпроведенияэксперимента.

1.Записатьданныеустановки,условияопыта.

2.Снять выходное напряжение на ЛАТР, повернуть поворотную ручку ЛАТР против

часовой стрелки до упора.

3. Включить питание установки, питания нагревателя и питания преобразователя УКТ-38.

4. Установить напряжение на нагревателе Uн = 60 В регулятором напряжения ЛАТР. Подождать 4-5 минут для получения стационарного режима. (Температура образцов устанавливается в диапазоне 35-40С).

5. Снять показания Uн и U0.

6. Снять показания температуры.

7. Занести полученные данные в таблицу 1.

8. Повторить пункты 4-7 устанавливая на нагревателе другие значения напряжения.

Данныеустановки:

Длина рабочего участка…………l= 384 мм.Внутреннийдиаметробразц..d1=22 мм.

Внешний диаметробразца……………...d2=34мм.

Электрическоесопротивление

образцового резистора................. Rо=1Ом.

Таблица1.

Результатыизмерений

№п/п Un,В Iн,В t11,°С t21,°С t12,°С t22,°С t13,°С t23,°С
1. 41,2 0,411 50,6 45,7 48,2 44,6 47,8 42,9

 

 

Расчётные формулы:

Iн= =0,411 А

Q=UН*Iн=41,2*0,411=16,93 Вт

tc1и tc2– усредненные по трем сечениям значения температуры на внешней и внутренней поверхностях цилиндрического слоя.

tc1= = 0С

 

tc2= = 0С

 

 

ƛ – среднее по результатам измерений значение теплопроводности материала цилиндрическогослоя.

ƛ= = Вт/мК

 

q1=

 

Вывод: В этом опыте мы научились определять коэффициент теплопроводности твёрдых тел методом цилиндрического слоя.ƛ=0,68 Вт/мК>0,2, то материал слоёв получился проводник.