Описание лабораторной установки

Установка (рис.4.2) состоит из цилиндрической трубы 1, изготовленной из огнеупорного материала (шамота), коэффициент теплопроводности которого определяется в данной лабораторной работе. Внутри трубы размещен электронагреватель 2 (спираль из материала с высоким электросопротивлением), подключенный к питающей сети через автотрансформатор 3, посредством которого изменяются напряжение и сила тока, проходящего через нагреватель 2. Показания напряжения и силы тока определяются с помощью вольтметра 4 и амперметра 5. Показания температуры на внутренней и наружной поверхностях цилиндрической трубки определяются с помощью термопар 6, 7, милливольтметра 8 и переключателя 9.

Рисунок 4.2 – Схема лабораторной установки

На примере внутренней термопары 6 рассмотрим принцип действия термопары. Термопара составлена из двух проводников 10 и 11 с различными теплофизическими свойствами. Проводник 10 выполнен из сплава хромель (Cr=10%,Co=1%,Ni=94,5%), а проводник 11 – из сплава алюмель (Al=2%,Mn=6,5%,Si=1%,Ni=94,5%). При нагревании спая термопары 6 между горячим и холодным спаями термопары возникает термоЭДС, величина которой пропорциональна разности температур между ними и фиксируется милливольтметром 8. Шкала милливольтметра имеет градуировку в градусах Цельсия.

Ход работы

1 Включить установку в электрическую сеть.

2 Установить напряжение на вольтметре 100В и выдержать установку при этом режиме З0...35 мин. до установления стационарного режима. Снять показания напряжения, силы тока и температуры на внутренней и наружной поверхностях цилиндрической стенки.

3 Увеличить напряжение на 10В и через 3 мин. (пока вновь установится стационарный режим) снять показания напряжения, силы тока и температуры.

4 Повторить опыт 3, увеличивая каждый раз напряжение на 10В до максимального значения 140В.

5 Результаты измерений занести в таблицу 4.1.

6 Выключить установку.

Таблица 4.1 – Результаты измерений

№	Измеряемая величина	Единица измер.	Номер опыта
			1	2	3	4	5
1	Сила тока I	А
2	Напряжение U	В
3	Температура внутренней стенки t^’ст	^0С
4	Температура наружной стенки t^’’ст	^0С

Порядок расчета

1 Определить тепловой поток, передаваемый от нагревателя к внутренней поверхности стенки:

Q = IU,

где I- сила тока, А;

U- напряжение, В.

2 Определить коэффициент теплопроводности материала для каждого опыта:

где 1 - длина трубы, м;l = 0,3м;

d₁ -внутренний диаметр трубы, м;d₁ = 0,04м;

d₂ -наружный диаметр трубы, м;d₂ = 0,06м.

3. Определить среднюю температуру стенки для каждого опыта:

t_ср = 0,5(t_ст' + t_ст'').

4 Занести полученные результаты в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты расчетов

№	Измеряемая величина	Единица измер.	Номер опыта
			1	2	3	4	5
1	Тепловой поток Q	Вт
2	Коэффициент теплопроводности λ	Вт/(м·^0С)
3	Средняя температура tср	^0С

5 Построить график зависимости

λ = f(t_ср).

6 Сделатьвывод о характере зависимостиλотt_ср и объяснить влияние температуры на теплопроводность огнеупора.