Описание установки

Лабораторная установка (рис.3.2) состоит из двух плоских кирпичных

Рисунок 3.2 – Схема лабораторной установки

стенок: однослойной стенки 1, выполненной из огнеупорного магнезитового кирпича, и двухслойной стенки 2, выполненной из магнезитового и шамотного кирпичей. Нагрев воздуха осуществляется электрическими нагревателями 3, установленными ниже кирпичей. Температура стенок определяется с помощью термопар 4, установленных на поверхностях каждого кирпича, а также посередине каждого кирпича.

Принцип действия термопары основан на использовании эффекта Пелтье. При соединении двух проводников с различными теплофизическими свойствами и нагревании одного из спаев между горячим и холодным спаем возникает разность потенциалов (термоэлектродвижущая сила). Разность потенциалов измеряют гальванометром (милливольтметром) 5,и она зависит от разности температур. Обычно шкала 1 милливольтметра имеет градуировку, как в милливольтах, так и в градусах Цельсия. В данной работе используется хромель-алюмелевая термопара типа ХА, один проводник который изготовлен из сплава хромель (Cr= 10%; CO= 1%;Ni= 89%), а второй–из сплава алюмель (Al= 2%;Mn= 2.5%;Si= 1%;Ni= 94,5%).

Ход работы

1 Включить электрические нагреватели и прогреть стенки в течение 40...50мин.

2 Измерить температуру в указанных на рисунке 3.2 точках.

3 Повторить опыт еще 2 раза через 5 мин.

Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Результаты измерений

№	Время начала опыта	Температура, ^0С
		Однослойная стенка			Двухслойная стенка
		t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7	t8
1	0
2	300
3	600

Порядок расчёта

1 Определить плотность теплового потока для однослойной стенки в каждом опыте:

а) теплопроводность через стенку

,

где λ_м– теплопроводность магнезита, Вт/(м ·⁰С),

λ_м = 6,15 – 0,003 t_ср,

здесь t_ср– средняя температура стенки,⁰С,

δ_м– толщина стенки, м;δ_м = 0,065 м;

б) теплоотдача от стенки к воздуху

q' = α₁ (t₃ – t_в),

где α₁– коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающему воздуху, Вт/(м²·К).

Для однослойной стенки

α₁ = 30 Вт/(м²·К).

2 Определить погрешность измерений и расчётов:

3 Определить плотность теплового потока для двухслойной стенки для трёх опытов:

а) теплопроводность через стенку

,

где δ_ш=δ_м= 0,065 м;

λ_ш– теплопроводность шамота, Вт/(м·К), определяется по формуле

;

λ_м– теплопроводность магнезита, Вт/(м·К), определяется по формуле

;

б) теплоотдача от стенки к воздуху

где α₂– коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающему воздуху, Вт/м²·К;для двухслойной стенки

α₂ = 40 Вт /(м²·К).

4. Определить погрешность измерений и расчётов:

5 Проанализировать результаты, объяснить причины погрешностей и оценить однослойную и двухслойную стенки по величине потерь тепла.