- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Институт холода и биотехнологий
- •Лабораторный практикум по теплопередаче Часть I Учебное пособие
- •Санкт-Петербург
- •Предисловие
- •Правила выполнения студентами экспериментальных работ в лаборатории теплопередачи кафедры тотхт
- •Правила техники безопасности для студентов при работе в учебной лаборатории Общие правила
- •Правила работы на установках, находящихся под избыточным давлением
- •Правила работы на установках с электропитанием
- •Измерительные приборы и методы измерений температуры, давления, тепловых потоков и расхода сред Измерение температуры
- •1. Стеклянные жидкостные термометры
- •2. Термопары
- •Измерение давления
- •Методы определения тепловых потоков
- •Измерение расхода жидкости
- •Лабораторная работа № 1
- •Определение коэффициента теплопроводности
- •Воздуха методом нагретой проволоки
- •Задание
- •Теоретические предпосылки экспериментального метода
- •Устройство экспериментальной установки
- •Основные параметры установки
- •Выполнение работы
- •Протокол наблюдений
- •Обработка результатов измерений
- •Итоговая таблица
- •Отчет о лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 2
- •Определение коэффициента теплопроводности
- •Твердых тел методом цилиндрического слоя
- •Задание
- •Теоретические предпосылки экспериментального метода
- •Устройство экспериментальной установки
- •Основные параметры установки
- •Выполнение работы
- •Протокол наблюдений
- •Обработка результатов эксперимента
- •Итоговая таблица
- •Отчет о лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 3 определение коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала методом цилиндра Задание
- •Теоретические предпосылки экспериментального метода
- •Устройство экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •Протокол наблюдений
- •Обработка результатов измерений
- •Отчет о лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 4
- •Определение коэффициента теплопроводности
- •Материалов методом шара
- •Задание
- •Теоретические предпосылки экспериментального метода
- •Устройство экспериментальной установки
- •Выполнение работ
- •Протокол наблюдений
- •Обработка результатов измерений
- •Отчет о лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 5 определение коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности трубы к воздуху при свободной конвекции Задание
- •Теоретические предпосылки экспериментального метода
- •Устройство экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •Протокол наблюдений
- •Обработка результатов опыта
- •Отчет о лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 6 определение коэффициента теплоотдачи от вертикальной плоской нагретой пластины при свободной конвекции воздуха Задание
- •Теоретические предпосылки экспериментального метода
- •Устройство экспериментального стенда
- •Выполнение работ
- •Протокол наблюдений
- •Обработка результатов измерений
- •Отчет о лабораторной работе
- •Список литературы
- •Приложение
- •Теплофизические свойства сухого воздуха
- •Свойства некоторых теплоизоляционных материалов
- •Содержание
- •Часть I Учебное пособие 2
- •Часть I Учебное пособие 59
- •Институт холода и биотехнологий
- •Лабораторный практикум по теплопередаче Часть I Учебное пособие
Лабораторная работа № 1
Определение коэффициента теплопроводности
Воздуха методом нагретой проволоки
Задание
Изучив соответствующие разделы рекомендуемой учебной литературы [1, 5], студент должен:
1) уяснить теоретические положения и методику экспериментального определения коэффициента теплопроводности газов методом нагретой проволоки;
2) провести опыты по определению коэффициента теплопроводности воздуха;
3) зафиксировать температуру отнесения, при которой был определен коэффициент экс;
4) сопоставить полученное экспериментальное значение теплопроводности экс воздуха с табличным значением таб, рекомендованным в справочной литературе [4].
Теоретические предпосылки экспериментального метода
Экспериментальное определение коэффициента теплопроводности газов методом нагретой проволоки основано на следующем: 1) создании стационарного теплового потока через цилиндрический слой газа (воздуха); 2) определении величин теплового потока и температурного напора на границах цилиндрического слоя воздуха.
Как известно [1, 5], уравнение стационарного теплового потока через однослойную цилиндрическую стенку имеет вид
, (1)
где Q – тепловой поток, Вт; – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м·К); l – длина проволоки, м; – перепад температур в слое воздуха, здесь температура нагретой проволоки, – температура наружной поверхности слоя газа, °С; d1, d2 диаметр проволоки и наружный диаметр цилиндрического слоя воздуха, м.
При определенных в опыте значениях теплового потока Q и температурного напора из уравнения (1) находят экспериментальное значение коэффициента теплопроводности экс сухого воздуха.
Устройство экспериментальной установки
Принципиальная схема экспериментальной установки изображена на рис 4.
а
б
2
4
1
3
5
10
6
9
8
7
Рис. 4. Принципиальная схема лабораторной установки для определения теплопроводности воздуха методом нагретой проволоки:
а – принципиальная схема: 1 – вольфрамовая проволока; 2 – стеклянная трубка; 3 – термостат; 4 – хромель-копелевая термопара; б – передняя панель установки: 5 – измеритель температуры типа 2ТРМО; 6 – универсальный вольтметр типа МУ-67; 7, 9 – тумблеры; 8 – источник питания; 10 – измерительный блок
Нагретая вольфрамовая проволока 1 помещена по оси стеклянной трубки 2, заполненной воздухом. Трубка находится в термостате 3, заполненном проточной водой. Температура воды измеряется хромель-копелевой термопарой 4. Электропитание вольфрамовой проволоки осуществляется от источника питания 8. Величину тока в электрической цепи проволоки определяют по образцовому сопротивлению . Для измерения падений напряжения на вольфрамовой проволоке и на образцовом сопротивлении используется универсальный вольтметр 6 типа МУ-67.
В верхней части передней панели измерительного блока 10 находится двухканальный измеритель температуры 5 типа 2ТРМО, к которому подключена хромель-копелевая термопара 4, измеряющая температуру воды. В нижней части блока расположены: тумблер электропитания 7 и тумблер 9 для переключения вольтметра 6 на измерение падений напряжения на образцовом сопротивлении и нагретой вольфрамовой проволоке.
Общий вид установки показан на рис. 5.
Рис. 5. Общий вид установки для определения теплопроводности воздуха методом нагретой проволоки